ביומימיקרי

משמעות המונח ביומימיקרי היא חיקוי החיים (Biomimicry: Bio=life; mimesis=imitate). ביומימיקרי היא דיסיפלינה רב-תחומית המקדמת חיקוי ולמידה מהטבע לפתרון בעיות בדרכים מקיימות.

חדש(נ)ות מהטבע אפריל 2016

קוראים יקרים שלום,


שמחים לבשר כי החלה ההרשמה לתוכניות ביומימיקרי לשנת הלימודים הבאה: תכניות לבתי ספר יסודיים ולחטיבות הביניים. הטבות למקדימים להירשם. לפרטים ומידע: Info@biomimicry.org.il

קול קורא לארגונים עסקיים המעוניינים להשתתף בהעברת תכניות ביומימיקרי בבתי הספר בקהילה, במסגרת אחריות חברתית שבצידה ערך מוסף של חשיפה למתודולוגיית חדשנות מובילה – מוזמנים ליצור קשר לקבלת פרטים ומידע. Info@biomimicry.org.il

אנו שמחים לספר על תערוכת צילומים יחודית ממבט ביומימטי שנפתחה החודש במוזיאון המדע ע"ש בלומפילד בירושלים, ולקרוא על סיום המחזור הרביעי של הקורס "מבוא לביומימיקרי – חדשנות סביבתית בהשראת הטבע". לכבוד חג הפסח, לאוכלי הגפילטע פיש או החריימה, נרחיב בידיעון זה על פיתוחים רובוטיים בהשראת הדגים. עוד בידיעון, לרגל פתיחת עונת הנחשים - אלו תרופות ניתן לפתח בהשראת ארס בעלי חיים.


בברכת קריאה מהנה, והמשך חג חרות אביבי ושמח,

צוות ארגון הביומימיקרי הישראלי

קורס ביומימיקרי – סיום המחזור הרביעי


מאת יעל הלפמן כהן
החודש הסתיים המחזור הרביעי של הקורס "מבוא לביומימיקרי – חדשנות סביבתית בהשראת הטבע" שהוצע בשיתוף לשכת המהנדסים וארגון הביומימיקרי הישראלי, והועבר  בסביבה הטבעית של הגנים הבוטניים שבאוניברסיטת תל אביב.
הקורס כלל שישה ימים עם דגשים שונים, לרבות מבואות, חדשנות, קיימות, העולם העסקי ודגש מיוחד על תהליך התכנון הביומימטי – מתודולוגיות וכלים לניהול התהליך. אמצעי ההוראה כללו הרצאות, תרגילים, תיאורי מקרה, סיורים, ופרויקט בצוותים בינתחומיים – פיתוח קונספט ביומימטי במענה על אתגר תכנוני (מההנדסה לטכנולוגיה), או בהשראת מנגנון ביולוגי ייחודי (מהביולוגיה להנדסה). לפירוט מלא של הסילבוס (קישור).
השנה נוספו שני סיורים חדשים. סיור ביומימיקרי בספארי רמת גן - התבוננות בטבע דרך עדשה טכנולוגית הנדסית, וחשיפה למגוון עקרונות תכנוניים בטבע, וסיור עקרונות הקיימות (עקרונות החיים) בגנים הבוטניים שבאוניברסיטת תל אביב.

במהלך הקורס תרגלו המשתתפים התבוננות אחרת על הטבע, הסתכלות על הטבע דרך עדשה טכנולוגית  וזיהוי פתרונות תכנוניים, ורכשו כלים לנהל תהליך חדשנות ביומימטי בעזרת הטבע.
בסיום היו פרויקטים מגוונים, שכללו חליפת צלילה ביומימטית המבוססת על שכבת הבועות המפחיתה גרר ומכסה את גוף הפינגווינים בעת זינוק מהמים החוצה, פתרון ביומימטי לאתגר של תדלוק אווירי,  פתרון לאתגר מים אפורים המבוסס על חקר וטיהור מנגנוני טיהור מים בטבע, ואף מענה לאתגר חברתי, מודל לניהול קונפליקטים בהשראת פתרון קונפליקטים בטבע.

נתראה במחזור הקורס הבא, לפרטים והרשמה: info@biomimicry.org.il

טבע של מבנה - תערוכה

מאת: יעל הלפמן כהן

תערוכת צילומים ייחודית ממבט ביומימטי מציגה מבנים בטבע ומבנים אדריכליים שנבנו בהשראתם. התערוכה מבוססת על עבודת הדוקטורט של יעל הלפמן כהן.
החודש נפתחה במוזיאון המדע ע"ש בלומפילד בירושלים תערוכת צילומים מרהיבים של מבנים חוזרים בטבע ומבנים אדריכליים שפותחו בהשראתם, כחלק מאירועי פסטיבל אביב – כאן בונים במוזיאון. .
דארסי תומפסון (D'arcy Thompson) , ביולוג ומתמטיקאי שחקר בסוף המאה ה-19 דפוסים מורפולוגיים בטבע,  ציין כי צורות ומבנים ביולוגיים משקפים עקרונות פיסיקליים ומתמטיים. ואכן, מספר מבנים וצורות חוזרים בטבע בצורה זהה או דומה במקומות שונים, במערכות שונות ובקנה מידה שונה. המבנים והצורות האלה נותנים פתרונות יעילים לתפקודים שלהם ומהווים מקור השראה למתכננים ולמעצבים.     
תערוכת הצילומים, מבוססת על עבודת הדוקטורט של ד"ר הלפמן כהן, שעסקה בזיהוי מבנים וצורות החוזרים בטבע ואת התפקודים (פונקציות) הבסיסיים הקשורים אליהם. תבניות חוזרות אלה של קשר מבנה-פונקציה, הם הבסיס לשפה המבנית של הטבע, ולשיטת התכנון הביומימטית החדשה שפותחה בעבודת הדוקטורט, שיטת התכן הביומימטית המבנית. על המבנים האלה ועל השיטה תוכלו לקרוא בהרחבה באתר: www.findstructure.org


התערוכה כוללת שמונה מבנים בסיסיים ולצדם יישומים ביומימטיים בענף האדריכלות והבנייה.
כך, למשל, מבנה של אסימטריה חומרית המצוי בקשקשי האצטרובל מוצג לצד הפביליון היגרוסקין, שתוכנן ע"י אקים מגנס, הבנוי מעץ לביד הרגיש ומגיב למים, ומתפקד כמעטפת  "עור" המגיבה באופן אוטונומי, נסגרת ונפתחת, על פי שינויים בלחות הסביבה.
מבנה של שכבות צולבות המצוי, למשל, בצמח המים Giant Lily, ומקנה חוזק מכאני, לצד מבנה דומה בגג הזכוכית של טירת הקריסטל  בלונדון, שתוכנן ע"י האדריכל ג'וזף פקסטון, הטירה נהרסה ב- 1936.
מבנים גליליים המצויים למשל בגזעי עצים ובגבעולי צמחים, המקנים חוזק מכאני מפני עומסים סביבתיים, לצד הכנסייה 'סגרדה פמילייה' של גאודי, הנתמכת ע"י שישה עמודים המזכירים גזעי עץ.
למידע נוסף אודות התערוכה:

מאגר הדגים הביומימטי


מאת: זיו כהני

במאגר שיוצג בכתבה אולי לא תוכלו לדוג דג אמתי אבל תוכלו לדוג רעיון, שנובע מניתוח טכנולוגי-רובוטי, שנעשה על בסיס מבחר גדול של דגים.
במחקר שנעשה במחלקה להנדסה מכנית שבמכון הטכנולוגי בפאטנה, הודו, נעשה סיכום מרתק של כל הקונספטים שמבוססים על חיקוי ביומימטי של דגים, ושעל פיהם פותחו עד היום מבחר של רובוטים. המחקר אסף את כל התכנונים שהתבססו על הפיזיולוגיה, ההתנהגות והאנטומיה של הדגים, עובדה שאפשרה להציג פיתוחים יעילים אנרגטית, בעלי יכולות תנועה מיוחדות וכמובן בעלי יכולת לנוע בלי שיגלו את הרובוט, במקום שנדרשת בו סודיות. המטרה העיקרית של המחקר המקיף היתה להציג את כל מה שנעשה בתחום עד כה, ולפרוס את כל הדברים שעדיין פתוחים ומומלץ להמשיך לחקור ולפתח אותם.
המחקר הציג השוואה מפורטת של המחקרים והפיתוחים הקיימים על פי חלוקה לפרמטרים של חישה, הנעה ויכולות תנועה המותאמות לתווך שבתוך המים. הפרמטרים האלה עוזרים למהנדסים העוסקים בתחום לבחון את החיישנים שבהם כדאי להם לעשות שימוש, רכיבי הנעה, בקרים וכדומה, בהתייחס לגודל הרובוט, למשקלו, למהירות הנדרשת, ולפרופיל התנועה והניידות הנדרש.
אחד הדברים המרתקים במחקר הוא השוואה של מנגנוני התנועה בדגים והקבלה שלהם למנגנונים טכנולוגיים-קינמטיים שמאפשרים את החיקוי. למשל דג שנע רק ע"י הנעת הסנפיר- מה יתאים מבחינת מנוע, בקר אלקטרוני וכדומה, לעומת צלופח שמניע את כל הגוף בתנועה מתמדת, כשגם מנגנון התנועה שונה וגם הממדים הפיזיים שונים, ומכאן נובעות, למשל, הגדרות שונות של חוזק מנוע נדרש, מנגנונים מכניים של מתן יכולות תנועה שונות וכדומה.




התברר מהמחקר כי מנגנוני החישה חוקו ע"י מגוון רחב של מנגנונים טכנולוגיים: הראייה ע"י מצלמות, השמיעה ע"י גששים אולטראסוניים, התנועה ע"י גששי לחץ, עומק ועוד. אלגוריתמים מסובכים פותחו, כמובן, על מנת לשלב ולעבד את כל המידע הנקלט בחיישנים לכדי הוראות והגדרות, שמאפשרות לרובוט להתמודד עם תנאים שונים של סביבה כמו טמפרטורות שונות, עומקים שונים, לחצים שונים, מהירות זרימה של נהר ועוד.
מסתבר שיש מגוון תחומים הנפוצים לשימוש ברובוטים (מלבד השימוש הצבאי הטריוויאלי) - מחקר אחרי מינרלים ומשאבים תת-מימיים, חיפוש ואיתור של עצמים שטבעו כגון ספינות טרופות ואפילו מחקרים "סוציולוגיים" של הדגים עצמם.
אז בפעם הבאה נא להזהר לא רק מהעצמות אלא גם מאיזה חתיכת מנוע או חיישן שעלולות להיות בדג שעל הצלחת.

מארס שושנת הים לטיפול במחלות אוטואימוניות

מאת: דפנה חיים-לנגפורד

חוקרים בודקים אם ארס המופרש על ידי שושנת ים, וארס של נחשים ועכבישים שונים, יכול לשמש כטיפול במחלות אוטואימוניות כמו טרשת נפוצה ופסוריאזיס.
ארס של בעלי חיים מורכב מחלבונים ומפפטידים, שעברו התאמה, במהלך מיליוני שנות אבולוציה, להרוג או לשתק טורפים פוטנציאלים, או לשתק טרף קרוב. הארס, בדרך כלל, מועבר באמצעות זיזים, קוצים, ניבים וכדומה, ופועל על בעלי החיים בדרכים שונות כמו מניעת קרישת דם, חסימת תעלות יוניות במערכת העצבים ועוד. פעולת חלבוני הארס מתאפשרת הודות ליכולתם להתחמק ממערכות ההגנה של הגוף.
הספציפיות והעוצמה הגבוהה של הארס של בעלי חיים שונים הופכים אותו למושא מחקר ולפיתוח תרופות ליישומים שונים. לפני 30 שנה, אישר ה FDA (רשות המזון והתרופות האמריקאית) לראשונה תרופה מבוססת ארס ליתר לחץ דם, ה-Capten, תרופה המחקה את מבנה הארס של צפעון גומה, וכן פותחו מספר תרופות מבוססות ארס למחלות לב, לשיכוך כאבים ועוד.

במחקרים שנערכו על שושנת הים מהשונית בקריביים, נמצא כי שושנת הים משתמשת בארס לצייד שרימפסים ושאר מיני מזון. הארס של שושנת הים הינו מעכב תעלות אשלגן מסוג .Kv1.3 - מסתבר שתעלות אלה נמצאות בתאי חיסון מסוג T יוצרי דלקת במחלות אוטואימוניות, ועיכובן מונע את יצירת הדלקת האוטואימונית.
באדיבות http://www.practicalfishkeeping.co.uk/content.php?sid=5237
בחברת הביוטכנולוגיה Kineta שבסיאטל, החליטו לבדוק את אפקטיביות הארס של שושנת הים לטיפול במחלות אוטואימוניות, והשיגו תוצאות מבטיחות בניסוי פאזה ראשונה בבני אדם. Dalazatide, התרופה שבפיתוח, המחקה את הארס שמפרישה שושנת הים, מדכאת רק את תאי הדם הלבנים הגורמים למחלות אוטואימוניות, ללא השפעה על שאר מערכת החיסון. כפי שכתבנו בעבר, מחלות אוטואימוניות הן מחלות בהן מערכת החיסון מזהה בטעות חלבונים עצמוניים כפולש זר, ומתקיפה אותם. קיימות כ-80 מחלות אוטואימוניות. המחלות יכולות לפגוע באיבר מטרה אחד כמו העיניים בדלקת הענביה (Uveitis), מחלות הפוגעות במספר מערכות כמו הכליות, המוח, העור, במחלת הזאבת (Lupus), המעי במחלת הקרוהן, המפרקים בדלקת המפרקים השיגרונתית ומערכת העצבים במחלת הטרשת הנפוצה. הטיפול במחלות אלה מבוסס על דיכוי פעילות מערכת החיסון כך שהיא לא תגרום לדלקת אוטואימונית. דיכוי מערכת החיסון חושף את החולה לזיהומים ולמחלות שונות, ועלול לגרום לתופעות לוואי ולסיבוכים קשים.
לפי ה-National Institute of Health, מחלות אוטואימוניות הן מחלות חשוכות מרפא, הפוגעות בכ-23.5 מיליון אמריקאים, בעיקר נשים.
במחקר פאזה ראשונה טופלו 24 חולים בפסוריאזיס. הם קיבלו את התרופה בהזרקה פעמיים בשבוע במשך ארבעה שבועות, ותוצאות ראשוניות הראו הטבה במצב המחלה.