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.

חדשנות מהטבע ינואר 2012

קוראים יקרים,

מחוויה זואולוגית לחדשנות טכנולוגית - תחום החינוך לביומימיקרי מקבל בשנים האחרונות תנופה גדולה בגני חיות בעולם כולו. שיתוף הפעולה של הספארי ברמת גן עם ארגון הביומימיקרי הישראלי, הוביל את הספארי להיות חלוץ התחום בגני החיות בישראל.
בימים אלה מתקיימת בספארי תוכנית חינוכית ייחודית בתחום הביומימיקרי, לתלמידי חטיבת הביניים בבית הספר נטעים שברמת גן. התוכנית מקדמת חשיבה יצירתית, אנלוגית ואופטימית להתמודדות עם סוגיות סביבתיות, הנדסיות וטכנולוגיות.
במהלך חודש פברואר יפתח לקהל הרחב בספארי קורס הביומימיקרי הראשון בישראל. הקורס יכלול עשרה מפגשים, שיתמקדו ביזמות ובחדשנות בהשראת הטבע. באמצעות מפגשים קרובים, חווייתיים ומרגשים עם בעלי חיים, בצירוף הרצאות עומק על פיתוחים ביומימטיים, נדגים את עקרונות החשיבה הביומימטית כמקור לחדשנות וקיימות.
במהלך השנה מתקיימים בספארי סיורים חד-יומיים המהווים חשיפה לתחום הביומימיקרי. האוסף הזואולוגי של הספארי משמש כ"מעבדת מחקר" חווייתית, ומהווה מקור השראה לפיתוח הסקרנות המדעית והטכנולוגית.
לפרטים והרשמה לקורסים, לסדנאות ולסיורי ביומימיקרי בספארי.

החודש בחרנו להרחיב בנושאים: עקרון ההכבדה בעולם הפרסום, מודל חישובי לזיהוי עצמים בדומה למוח האנושי, התפלה ביומימטית, פרויקט 'עדן' המשלב מבנים חזקים וקלים כמו בטבע, וגם בנושא חשיבה ביומימיקרית בעולם הארגוני.

קוראים המעוניינים לקבל מידע שוטף מוזמנים להצטרף לדף הפייסבוק של ארגון הביומימיקרי, ולקרוא בו ידיעות נוספות על פיתוחים אחרונים בהשראת הטבע, ועל פעילות הארגון.

בברכת קריאה מהנה,

צוות ארגון הביומימיקרי הישראלי

הבזבוז בפרסום – עובד


מאת: מיכל טופז, ספארי רמת גן
עיקרון ההכבדה מסביר תופעה של "בזבוז" משאבים למטרת העברת מסרים אמינים של בריאות וחוסן בטבע. אותו עיקרון משמש גם להסברת אפקטיביות של "בזבוז" משאבים בעולם הפרסום.

בעלי חיים משקיעים חלק גדול מהמשאבים הפיזיים שלהם ואנרגיה רבה בהופעה ראוותנית, הנתפסת לעיתים כמפריעה בהישרדות היומיומית. כאלה הם הקרניים הכבדות של האייל, הזנב הצבעוני והבולט של הטווס, הרעמה המרשימה של האריה ועוד. הזואולוג הישראלי פרופ' אמוץ זהבי, ניסח את עקרון ההכבדה והסביר, כי "בזבוז" המשאבים בטבע מטרתו להעביר מסרים אמינים של בריאות וחוסן.

                  איילים נקודים- לזכרים קרניים גדולות להפגנת כוח וכשירות מול הנקבות.
                                             צילום: טיבור יגר, ספארי ר"ג.

בחברה האנושית יכול עקרון ההכבדה להסביר התפתחות סמלי סטאטוס. לכאורה, בזבוז הוא התנהגות לא רציונאלית, ואדם בזבזן מפסיד ממנה. אך למעשה, סמלי הסטאטוס מהווים סימן אמין לעושרו של אדם – יותר מהצהרות שיכולות להתברר ככוזבות.
מחקר שערכה המועצה לשיווק וצרכנות באנגליה קבע, כי 26% מתקציבי הפרסום הם תקציבים "מבוזבזים". הכוונה לחלקים בתקציב המשפיעים על יחסי הציבור של המותג, אך אינם תורמים להבנת המסר או לשכנוע. הבזבוז נגרם בעיקר בשל תחרות על תשומת הלב של צרכנים, אך מוּנע גם מהדרישה לאיכות גבוהה באופן הצגת המסר. אם נחשוב על שתי פרסומות בעלות מסר זהה, האחת פרוסה על פני חצי עמוד והשנייה על פני עמוד שלם, הרי אם לא נדרש עמוד מלא על מנת להעביר את המסר, השקעה בעמוד מלא יכולה להיחשב כבזבוז.
המחקר מסביר את ה"בזבוז" הנ"ל בפרסום באמצעות עיקרון ההכבדה, שנוסח במקור ל"פרסום" בעולם הטבע. לדברי החוקרים, עקרון ההכבדה בפרסום משמש כלי תחרותי, משום שהוא מעביר מסר של אמינות לגבי המותג. כוחות השוק, כמו הברירה הטבעית, מנפים את מי שאינו עומד בציפיות ובמסרים הפרסומיים אליהם הוא מתחייב. הצרכן מניח שחברות לא ישקיעו תקציב גבוה בפרסום מוצר שאינו איכותי. נראה שהקשר בין פרסומת יקרה ובין שכנוע אינו קשר ישיר, אלא עובר דרך משתנה מתערב של אמינות. פרסומת יקרה נתפסת כאמינה יותר ופרסומת אמינה - משכנעת יותר. עיקרון ההכבדה בפרסום יעיל כאסטרטגיית פרסום, וכאמצעי לבידול מותג מול מתחרים בעלי פונקציונאליות דומה. במקרה בו אי אפשר להבליט ייחודיות כלשהי של המוצר, מסייע עיקרון ההכבדה בהעברת מסר של אמינות, שמטרתו להשפיע על החלטות צרכניות עתידיות.

למקור הידיעה


איך מלמדים מחשב לראות?


מאת: מאיה גבעון
סייע בתרגום: ליאב גבעון

מודל חישובי, המתבסס על האופן בו מזהה המוח האנושי מידע ומעבד אותו, הוכיח יעילות רבה יותר בזיהוי עצמים מאשר מודלים אחרים.

היכולת האנושית לזיהוי תמונה ידועה במהירותה ובמורכבותה. חשבו למשל, שמישהו מציג בפניכם תמונה של תפוח. כמה זמן ייקח לכם לזהות שמדובר בתפוח? למוח האנושי נדרשות לא יותר מאלפיות שנייה בודדות כדי לקלוט את הצורה הכללית של העצם המוצג בפניו (ה"קונטור"), לזהות בו פרטים, כולל צבע, גוון, זוויות, המנח (אוריינטציה) ופרטים נוספים, וליידע אתכם שמדובר בפרי בשם תפוח, או ליתר דיוק: בתמונה המייצגת את הפרי, ולא בתפוח אמיתי. אם תוצג בפניכם תמונה של אדם, המוח שלכם ידע לסרוק את תווי פניו, לבדל אותו מהרקע ומהעצמים סביבו, ואם ראיתם אותו בעבר, המוח שלכם גם יביא לידיעתכם שהאיש הזה מוכר לכם, בתוספת שמו ומידע נוסף אודותיו. כל זאת תוך פרק זמן קצר כל כך, שלא תהיו מודעים כלל לעצם קיום התהליך.
אלגוריתמים המאפשרים למחשבים "לראות" ולזהות עצמים, נופלים בהרבה מהיכולות האנושיות. לתכנת מחשב לקלוט תמונה זה דבר אחד. ללמד אותו לזהות מה נקלט, זה כבר משהו אחר, המצריך יכולות חישוביות מתקדמות.
במאמר שפורסם לאחרונה בכתב העת Computational Biology, מתאר צוות חוקרים כיצד סייעו להם ניסויים שערכו בנושא בדיקה, עיבוד וזיהוי תמונות בקרב בני אדם, ליצור מודל ממוחשב משופר, המתבסס על האופן בו מעבד מוח אנושי את המידע המתקבל מהעיניים. בבדיקות שערכו, יצרו החוקרים תמונות דיגיטליות שונות, תוך שליטה מלאה בצורתן, במנח ובקווי המתאר שלהן, וחשפו אותן לפרקי זמן שונים לעיני הנבדקים. התמונות תוכננו כך, שזיהוין לא יתאפשר על ידי רמת עיבוד יחידה במוח, אלא ידרוש אינטראקציה בין אזורים שונים. מעקב אחרי הפעילות המוחית של הנבדקים חשפה את האופן בו מתבצע תהליך הזיהוי המהיר בראשם. בניסויים רבים שנערכו התגלה, כצפוי, כי משך הזמן הנדרש לזיהוי תמונה מתארך ככל שהתמונה מורכבת יותר, וככל שהחשיפה אליה קצרה יותר.
חוקרי מוח שמיפו את תהליך זיהוי התמונה באזורי הראייה במוח, מתארים את התהליך באופן הבא: בשלב העיבוד הראשון המתרחש בקורטקס, שנקרא הקורטקס הוויזואלי הראשוני, מאובחנות תכונות ברורות וגסות בעצם הנראה. בשלבי העיבוד הקורטיקליים הבאים מבחינים בתכונות מורכבות יותר, ונוסף מידע לתמונה המתהווה, עד להשלמת התהליך בקורטקס האינפורטמפוראלי (inferotemporal cortex), שם מתקבל, ככל הנראה, הזיהוי הסופי של העצם הנראה. אולם, רוב הקשרים בין הנוירונים אינם פועלים במעלה ההיררכיה הקורטיקלית כפי שצופים חלק מהמודלים הנוירו-אנטומיים, אלא מפעילים נוירונים באותה רמת עיבוד באופן לטרלי (עיבוד צידי), ואף שולחים מידע לרמות עיבוד נמוכות יותר. על פי ההשערה, נוירונים הפעילים באותה רמת עיבוד יוצרים יחד קבוצות הפועלות יחד, והמכונות cortical association fields. קבוצות אלה מסייעות להאיץ את עיבוד המידע ואת זיהוי התמונה, על ידי כך שהן מזהות במהירות סט תכונות גלובליות וחוזרות של עצמים, שלא ייקלטו על ידי תאי עצב בודדים.
מודל חישובי, שפותח בהשראת מודל זה של פעולת המוח האנושי, הוכיח יעילות רבה יותר בזיהוי עצמים מאשר מודלים אחרים.

למקור הידיעה
למידע נוסף

התפלה ביומימטית

חברת AquaZ, פיתחה טכנולוגייה של ממברנה ביומימטית, הבנויה כמטריצה תלת שכבתית של פולימר המדמה ממברנה ביולוגית, ומאפשרת לבצע טיהור והתפלה של מים בסלקטיביות גבוהה מאוד.

בעלי חיים המתקיימים בסביבת מים מלוחים, כדוגמת השחף וצב הים, מצוידים באיברים האחראים על הוצאה אקטיבית של מלח מהגוף – בדומה למערכות התפלה הנדסיות. מערכות התפלה טבעיות אלה מתאפשרות אודות לתעלות ממברנליות אקטיביות מגוף בעל החיים. האם אפשר לצמצם את האנרגיה הדרושה לתהליך ההתפלה ההנדסי ולהתפיל כמו שחף?
בממברנות של תאי צמחים ושל בעלי חיים בטבע מעוגנים חלבונים ממברנלים שונים. לחלבונים אלה תפקידים רבים. הם מתמירי אנרגיה והם גם תעלות, משאבות, שסתומים וחיישנים לחומרים כימיים, לטמפרטורה ולמתח. חלבונים ממברנליים הם זעירים ויעילים מאוד, וחוקרים רבים מנסים לחקות את תפקודם ליישומים הנדסיים שונים.
       
                                                       חלבון ממברנלי

בניסיון לחקות את הממברנה הביולוגית, פיתחה חברה דנית פרטית בשם AquaZ, את טכנולוגיית ה AquaZ. שימוש בטכנולוגיה זו הוביל לפיתוח ממברנה ביומימטית, הבנויה כמטריצה תלת שכבתית של פולימר, המדמה ממברנה ביולוגית. המבנה התלת שכבתי של הפולימר בנוי - בדומה לממברנה הטבעית - כאשר השכבה החיצונית הידרופילית (מושכת מים) והשכבה הפנימית הידרופובית (דוחה מים). חלבונים ממברנאליים שלובים בתלת השכבה של הפולימר, ליצירת מבנה מורכב חלבון/ממברנה. שילובם של חלבונים ממברנאליים שונים - טבעיים או מהונדסים - בממברנה, מקנה לה מגוון פונקציות, ואף מאפשר לשנע חומרים שונים באופן בררני. שימוש בחלבון ממברנאלי ספציפי, מאפשר יצירת ממברנה בעלת פונקציונאליות ספציפית.
טכנולוגיית AquaZ מאפשרת יצירת ממברנה ביומימטית בעלת חוזק, עובי ומבנה כימי משתנים. הייחודיות המשמעותית ביותר לטכנולוגיה זו היא בכך שחלבונים ממברנאליים המעוגנים בה אינם מאבדים את הפונקציונאליות שלהם. כמו בחברת אקואפורין , שסיפרנו לכם עליה בגיליון נובמבר 2010, גם בחברת AquaZ בחנו את האפשרות לשלב בממברנה את החלבון הממברנאלי אקוואפורין (שהוא חלבון שמור בטבע, שלא השתנה לאורך האבולוציה), והוא האחראי על העברה אקטיבית של מולקולות מים H2O. הממברנה שהתקבלה מאפשרת, למעשה, לבצע טיהור והתפלה של מים בסלקטיביות גבוהה מאוד.
מעבר מולקולות המים דרך חלבון האקואפורין מתאפשר ללא שימוש באנרגיה, ולטענת החברה, ממברנה ביומימטית זו תשפר את היעילות של כל מתקן התפלה, ותוביל לחסכון של 70% באנרגיה הדרושה למתקני התפלה קונבנציונאליים.

למקור הידיעה

ארכיטקטורה בהשראת הטבע - החממות הגדולות בעולם


מאת: לירון דן
פרויקט 'עדן' הוא פרויקט אדריכלי ייחודי, שנבנה בתוך אתר כרייה פעיל. השראות מעולם הביולוגיה עזרו לצוות לבחור את הפתרונות המבניים ואת החומריים היעילים ביותר עבור הפרויקט.
לפני כ- 11 שנים, הוקם אחד המבנים הארכיטקטוניים החדשניים ביותר המושתתים על השראות ביולוגיות מוצקות. פרויקט 'עדן' הציב לעצמו מטרה: ליצור חממות ענק המחקות שני אזורי אקלים, ולשמר בהם אלפי זנים של צמחים. במקום בו נפערה האדמה, במחוז קורנוול שבאנגליה, על בסיס מכרה חרסיות, הוקם הפרויקט, והחייה את האזור הפגוע והשומם.
יזמי הפרוייקט, ומשרד האדריכלים Nicholas Grimshaw, הידוע בראייתו החדשנית, ואשר פועל מתוך עקרונות עיצוב מקיימים, שתפו פעולה בתכנון המבנה המיוחד, אשר הציב אתגרים רבים - יצירת חממות ענק בתוך אתר כרייה שבאותו זמן עדיין היה פעיל. השראות מעולם הביולוגיה, סייעו לצוות בבחירת הפתרונות המבניים והחומריים היעילים ביותר עבור הפרויקט הייחודי.


                                        התמונה באדיבות פרוייקט עדן

הפיתרון המבני אשר נבחר לפרויקט הוא הכיפה הגיאודזית (שלימים פיתח באקמיניסטר פולר), המורכבת מצורות גיאומטריות מובנות של משולש, מחומש ומשושה. צורות כאלה אפשר למצוא במבנים רבים בטבע (כמו, למשל, מבנה כוורת הדבורים), והן מאופיינות בחוזק רב ביחס למשקלן. המבנה הגיאומטרי הכיפתי, המכונה “Tri-Hex-Net”, דומה למבנה המולקולארי של מיני מינרלים בטבע, דוגמת הסיליקטים SiO4. המבנה הגבישי הזה מציג בין היתר חיסכון הן באנרגיה והן בחומר, ואכן, בזכות ההתעמקות בפרטים בהנדסת המבנה, התאפשר חיסכון עצום בקונסטרוקציית פלדה, ונחסך הצורך בעמודי חיזוק פנימיים עבור הכיפות.
גם חיפוש אחר חומר חיפוי מתאים היה אתגר לא קטן. המטרה הייתה למקסם את גודלן של הצורות (המחומש והמשושה), ודבר זה חייב את המתכננים למצוא תחליף ראוי לזכוכית, המוכתבת ומוגבלת לגודל ייצור מסוים. בחיפוש אחר החיקוי הראוי, נמצא החומר הפלסטי ETFE -ethylene tetrafluoroethylene , פולימר תרמופלסטי המיוצר בצורת יריעה, ואשר מתנהג כממברנת תא דקיקה.


                                      התמונה באדיבות פרוייקט עדן

את יריעת ה ETFE הניחו על גבי מסגרות הפלדה בשלוש שכבות, ריתכו לאורך הקצוות ולאחר מכן ניפחו בין השכבות. לשימוש בחומר זה (ETFE) יתרונות רבים. הוא מאפשר קיומן של יחידות גדולות פי שבע מיחידות זכוכית, במשקל שהוא רק 1% מאשר זיגוג כפול של זכוכית בקנה מידה דומה! כתוצאה מהניפוח נוצרו כריות אוויר אשר יצרו בידוד תרמי גבוה, בזכות האוויר שנותר כלוא בין שכבות החומר.
מייקל פאולין, שהיה חלק מצוות הפיתוח של פרויקט 'עדן', מספר בהרצאתו ב TED על האתגר, ועל המעגל החיובי שנוצר בעקבות המחקר המעמיק וההשראה החזקה ממבנים טבעיים קיימים. קלות משקלה של היריעה הפלסטית חסכה את השימוש בפלדה, ויחד עם שקיפות החומר מתאפשרת כניסת אור טבעי רב אל תוך המבנה, עובדה אשר חוסכת אנרגיה. פרויקט 'עדן' הוא אחת הדוגמאות הטובות ביותר לאופן בו יכולה הביולוגיה להשפיע באופן משמעותי על תכנון מבנים ארכיטקטוניים מקיימים, בתקווה לבאות.

קישור לסרטון המציג את בניית פרוייקט עדן

פיתוח תרבות ארגונית בת קיימא – מיליארד אורגניזמים לא טועים

מאת: צביקה פופר ויעל הלפמן כהן
 
אנלוגיה בין העולם הארגוני לעולם הטבעי, המבוססת על השוואת ארגון עסקי לאורגניזם חי, נמצאת בבסיסה של שיטת אבחון ארגוני חדשה.
עולם הטבע הסובב אותנו ידוע ביכולותיו המופלאות לפעול ביעילות רבה, לנצל חומרי גלם באופן מיטבי, להתאים עצמו לשינויים, לשאוף לשמירה על איזון ולדאוג לעתידם ולרווחתם של הדורות הבאים. אנשי מחקר ומעשה מתחומי מנהל העסקים והייעוץ הארגוני, מוצאים עניין רב בחקר מאפיינים ברי קיימא אלה ובשילובם בעולם הארגוני.
כאשר נדרשים ארגונים לקבלת החלטות אסטרטגיות לגבי המשך פעילותם, הם מתבססים לרוב על בחינה של משתנים רבים, תוך הסתמכות על שיטות מגוונות של אבחון ושל ניהול. שיטת אבחון חדשה מבוססת על ראיה ביומימטית, משווה בין אורגניזם בטבע לארגון עסקי, מתוך הנחה שאנלוגיה זו יכולה לקדם תובנות ברמה הארגונית. באנלוגיה זו אנו מתייחסים אל ארגון עסקי כאל אורגניזם חי ונושם המורכב מאיברים, דורש חומרי הזנה בכדי להתקיים, שואף לצמוח, להתרחב ולהתרבות, מושפע מסביבת המחייה שלו וכמובן משפיע עליה.
ארגון המתנהל באופן בר קיימא דומה במהותו להתנהלות של אורגניזם חי בשלוש תכונות עיקריות:
1. הוא בעל יכולת לייצר את מרבית חומרי הבניין הדרושים לקיומו ביעילות ובאופן עצמאי, מתוך חומרי ההזנה הבסיסיים אותם הוא קולט. כפי שאורגניזם זקוק לחומרי הזנה לשם קיומו, כך זקוק גם הארגון למשאבים שונים כדי שיוכל לתפקד. ניהול מושכל של המשאבים לכל אורך שרשרת הערך יניב תועלות שונות כגון חיסכון כספי, חיסכון כמותי, הקטנת הפגיעה הסביבתית, שיפור תנאי העסקה והייצור וכדומה.
2. הוא בעל ממשק המאפשר מעבר דו כיווני מבוקר של חומרים אל תוך ואל מחוץ לארגון. בתקופה בה אנו חיים לא ניתן לנהל לאורך זמן ארגון אשר יהיה מנותק מהסביבה בה הוא קיים. על מנת שארגון יהיה מעודכן ותחרותי הוא צריך לאפשר מעבר דו כיווני של ידע, של טכנולוגיות, של רעיונות ושל קשרי מסחר חדשניים.
3. הוא בעל יכולת הסתגלות ותגובה לשינויים חיצוניים ופנימיים. כפי שאורגניזמים המותאמים לסביבתם שורדים, כך שורדים גם ארגונים. ארגונים בעלי יכולת גבוהה להגיב לסביבות דינמיות בגמישות וביעילות, ובעלי יכולת להתמודד עם אילוצים, זוכים ביתרון מובהק על פני מתחריהם, ויוצרים לעצמם בסיס פעולה חזק, יציב וגמיש המאפשר קיום יציב לאורך זמן.
אנלוגיות נוספות בין העולם הארגוני לעולם הטבעי, כמו חקר העקרונות המקיימים במערכות אקולוגיות והתאמתם לארגונים עסקיים, יכולות לקדם חשיבה ארגונית חדשנית בעלת ערך תיאורטי ויישומי.