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 אפריל 2014


קוראים יקרים שלום,

החודש נערך כנס ביומימיקרי השלישי(!) לילדים ברמת הנדיב. גם השנה הפגינו בוגרי התוכנית בביומימיקרי לבתי הספר היסודיים, חדשנות בהשראת הטבע. על התהליך והתוצרים שהוצגו בכנס נדווח החודש בהרחבה.

בנוסף, נדווח החודש על מברשת שיער ביומימטית המחקה את מבנה היד האנושית, על רכב חדשני המבוסס על מאפייני שיריון הצב שהוצג לאחרונה בתערוכת הרכב בג'נבה, ועל חיישני מהירות במחושי זבובי הפירות,  שיכולים לשמש בסיס לרובוטים מעופפים.

בברכת קריאה מהנה וחג עצמאות שמח,

צוות ארגון הביומימיקרי הישראלי

כנס ביומימיקרי השלישי לילדים

מאת: יעל הלפמן כהן

החודש התקיים הכנס הביומימיקרי השלישי לילדים. הכנס הוא פרי שיתוף פעולה בין ארגון הביומימיקרי הישראלי, תכנית קרֵב ותחום החינוך ברמת הנדיב. 

כ- 750 תלמידי כיתות ד-ו למדו השנה את תכנית הביומימיקרי לבתי ספר יסודיים. מתוכם הגיעו כ-120 נציגים לכנס ברמת הנדיב להציג את פרי עמלם, ההמצאות שפיתחו בהשראת הטבע. התלמידים הציגו את האורגניזם הנחקר ואת היישום באמצעי המחשה שונים כגון פוסטר, תמונות, איורים ודגמים.

הכנס הוא שלב מתקדם של תהליך חינוכי, שהחל בחשיפת התלמידים לתחום הביומימקרי באמצעות תכנית חינוך, המקנה מושגי יסוד וחשיבה ביומימטית. כל קבוצה התבקשה לפתור בעיה תכנונית הנוגעת לעולמם של התלמידים, באמצעות השראה או העתקה של מנגנון ביולוגי נבחר.
ביום הכנס זכו התלמידים לסייר ברמת הנדיב בראייה ביומימטית. בהמשך העריך צוות שופטים את ההמצאות על פי הדגמים ועל פי ראיון שנערך במקום עם הממציאים הצעירים.

במקום הראשון זכה בית הספר בן גוריון ממזכרת בתיה, עם המצאת הביקופטר. התלמידים חקרו את מנגנון הנחיתה של הדבורה, המסוגלת לנחות גם על משטחים תלולים, ויישמו את העקרונות שנלמדו במנגנון נחיתה של הליקופטר המיועד לחלץ נפגעים באזורים ללא נגישות.  התלמידים זכו בפרס: סיור ביומימיקרי בספארי רמת גן, באדיבות הספארי. הפרס הוענק לתלמידים הנרגשים על ידי מר יהודה בר, מנכ"ל הספארי, שכיבד אותנו בנוכחותו. 

במקום השני זכו השנה ארבעה בתי ספר:
·         בית הספר שחקים ממעלה אדומים, עם המצאת הדשא המשקה. התלמידים חקרו את לטאת השטן אשר חיה במדבריות באוסטרליה וסופחת מים אל גופה כמו ספוג.

 

·         בית הספר רעים  מאשדוד, עם המצאת ה"פס שחור".  התלמידים חקרו את בליעת אנרגית השמש של הפס השחור המופיע על פניהם של אורגניזמים שונים כמו הברדלס והחנקן הנובי, ויישמו את הידע הנלמד בסדרת מוצרים להפחתת סנוור כגון מגבת חוף.

·         בית הספר שז"ר מאשדוד, עם המצאת  ה"אינקובטור הנייד". התלמידים חקרו את הקנגורו ואת אופן גידול הצאצא בכיס האם, ויישמו את העקרונות בהמצאת אינקובטור נייד.

·         בית הספר אילן רמון מבאר יעקב, עם "סטארשרק". התלמידים חקרו את השיניים העוריות של הכריש, אשר מפחיתות מערבולות מים, והציעו ציפוי חדשני לאניות, ציפוי המאפשר חיסכון אנרגטי בזכות הפחתת חיכוך והתנגדות המים.

התלמידים זכו בפרס: סיור חוויתי בשביל הביומימיקרי בגן הבוטני במכללת אורנים. הפרס הוענק ע"י ד"ר מיכל גרוס, מנהלת הגן הבוטני באורנים, וממקימות השביל.
במקום השלישי זכה בית הספר אילן רמון מבאר יעקב עם ההמצאה "התפלה יסעורית". התלמידים חקרו את היסעור השחפי אשר מתפיל את מי הים באמצעות מנגנון של אוסמוזה הפוכה המצוי במקורו, והציעו מתקן התפלה ביתי. התלמידים זכו בפרס: סיור חוויתי בשמורת הטבע של רמת הנדיב. רמת הנדיב נותנת זו השנה השלישית את חסותה לכנס הילדים, ומארחת באדיבות את באי הכנס. גם השנה התרגשנו לראות את התלמידים הצעירים, שלמדו להתבונן בטבע כמקור לידע ולתובנות, ולהציג פתרונות חדשניים לאתגרי החיים. בעקבות הצלחת הכנס, תורחב התוכנית בשנה הבאה.

לפרטים והרשמה לתוכנית בשנה הבאה: info@biomimicry.org.il 

מברשת ביומימטית - BEFRI BRUSH

מאת: יעל הלפמן כהן ואנה מולוצניקוב

 חיקוי תנועת היד האנושית בעת סירוק היווה מקור השראה לפיתוח מברשת שיער חדשנית, הנותנת מענה לסוגיות בטיפוח השיער.

כף היד שימשה מאז ומעולם כלי לסירוק השיער, ואנו עושים זאת כל הזמן באופן בלתי מודע. האצבעות הרכות והרווחים הדינאמיים ביניהן מאפשרים תנועת גמישה והתרה יעילה של  הקשרים בשיער.  צורת כף היד במהלך הסירוק ותנועת הזרוע המחוברת אל כף היד שימשו השראה לפיתוח מברשת שיער חדשנית, ה- ®.BEFRI BRUSH

המברשת פותחה על ידי אמיר שגב, ספר במקצועו כבר 35 שנה ובעל המותג ® NANOKERATIN SYSTEM, והיא מחקה למעשה את צורת הסירוק הטבעית.

המברשת בנויה ממספר מסרקים המחוברים ביניהם ויוצרים צורה עקמומית המדמה את תנועת הצבט של האגודל והאצבעות. זרועות הסירוק עשויות מחומר פלסטי גמיש. ידית האחיזה של המברשת היא ידית ארגונומית, העשויה מחומר דמוי גומי שאינו מחליק, המחקה את הגמישות התנועתית של זרוע היד. גב המברשת אינו ישר, אלא בעל עקמומיות, כפי ששורש כף היד מסוגל להישען אחורנית. בנוסף, מחוברות זרועות המברשת בקצה, בדומה לאצבעות המחוברות לכף היד, עם מרווחים ביניהן.
 

צורת המברשת המיוחדת של  ®BEFRI BRUSH מקנה לה יתרונות רבים מול מברשות רגילות שקיימות בשוק: יחידות הסירוק מחוברות לזרועות המברשת ולא יוצאות מתוך משטח גומי, בדומה לאצבעות כף היד, לכן, תנועת הסירוק גמישה והתרת הקשרים יעילה יותר. בנוסף, ®BEFRI BRUSH קלה לשטיפה ולניקוי ומתאימה לשימוש על שיער לח ואפילו רטוב. הסבירות להצטברות חיידקים ולכלוך במברשת נמוכה כי אין משטח שמאפשר זאת, ועובדה זאת משפרת את ההיגיינה של המברשת ואת אורך החיים שלה.

בדומה ליד האנושית המסוגלת לתפוס מספר קווצות שיער, למברשת נוסף ממד של נפח, המאפשר הכנסת השיער פנימה למרווחים בין המסרקים ותפיסת מספר קווצות שיער יחדיו, תהליך הכרחי בעת ייבוש במייבש שיער.

מקורות השראה לפיתוחים חדשניים נמצאים לעיתים ממש מתחת לאפינו, או במקרה זה בכף ידנו. התבוננות במשקפיים בימימטיות מאפשרת זיהוי הידע, ותרגומו למוצר חדשני העונה על צורך.

קאוואבונגה – להיות ליאונרדו

מאת: שמעון בוגן

דה וינצ'י ידוע כמי שהתבונן עמוקות בטבע ובגוף האדם, ומיזג בסיסי ידע ביולוגי והנדסי בצורה שיטתית. נראה שהחוקרים, המפתחים והמהנדסים בחברת EDAG הגרמנית חולמים להיות ליאונרדו - דה-וינצ'י, או לפחות צב הנינג'ה.
לשאיפתם זו נתנו ביטוי נאות בתערוכת הרכב ז'נבה 2014, ע"י חשיפת החזון לפיתוח ולייצור רכב עתידי, שמצטיין בעיצוב טבעי ובבטיחות אופטימלית. דגם הרכב – EDAG GENESIS – מבוסס על המאפיינים הביוניים של שריון הצב, השריון שמספק מעטפת הגנה כוללנית, ומהווה חלק אינטגרלי ממבנה השלד של החיה. חשוב לזכור בהקשר זה כי שרידים מאובנים של צבים קדמונים, הדומים לאלה שאנחנו מכירים כיום, תוארכו לתקופות גיאולוגיות שלפני 65 מיליון שנים.



המבנה האורגני מיוצר מחומרים קלי משקל, כאשר העיצוב יוצא הדופן ושיטת הייצור המהפכנית מקנים לו את החוזק, את הקשיחות ואת העמידות המיטביים. השאיפה הנועזת של המפתחים היא לבנות שלד ומרכב באופן המדמה בצורה הקרובה ביותר את בניית שריון הצב, בתהליך של שלב יחיד וכמקשה אחת!
ההשראה מהטבע אינה מסתיימת בתכנון רכב בעל מבנה חזק וקל כשריון הצב, אלא גם בתהליך יצורו. עיצובים ותהליכי יצור ביומימטיים מתווים אופק טכנולוגי של חרויות בלתי נדלות עבור מפתחים, עבור מהנדסים ועבור יוצרים. 
מנגנוני הבנייה בטבע מייצרים מבנים אופטימליים לתנאי הסביבה והמחייה, ברצף של התפתחות תפקודית ואבולוציונית. עולם עתידני כזה אינו יכול להסתמך על תהליכים, על שיטות ועל כלים קיימים ומקובלים. אימוץ עקרונות בנייה בהשראת הטבע יכולים להיעשות רק באמצעות טכנולוגיות של ייצור מתסף (Additive Manufacturing). בניגוד מוחלט לתהליכי ייצור מפחת, שפותחו ע"י בני האדם ומשמשים את האנושות משחר בריאתה, הייצור המתסף משוחרר מתלות בכלים, הוא דל משאבים וידידותי לסביבה ולחיים.

להרחבת הידע  מומלץ לגשת ולקרוא בכל אתר אינטרנט שעוסק בהדפסות תלת מימד ((3D Printing, בארץ ובחו"ל.

מידע נוסף - פרסום יח"צ

 

 

תן למחושים לעוף במקומך

מאת: מאיה גבעון

זבובי הפירות (המוכרים גם בשם דרוזופילה) משמשים לרוב כמושא מחקר בתחום הגנטיקה. לא כאלה הזבובונים של צוות המחקר  של אוניברסיטת CalTech (קליפורניה) – אלה מהווים מודל לחקר תעופה.
  במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העט Proceedings of the National Academy of ScienceProceedings of the National Academy of Science, מתפרסמות תובנות חדשות לגבי יכולתם של הזבובים לשמור על מהירות קבועה ביחס לקרקע, גם בתנאים של רוח משתנה. התפיסה הרווחת מיחסת לעיניהם המורכבות של הזבובים – כמו גם של חרקים מעופפים אחרים – את תפקיד המפתח בהתמצאות במרחב, ולפיכך גם בשליטה ובקרה על התעופה, כולל שמירה על מהירות קבועה והתאמת המהירות להתנגדות הרוח. עם זאת, ניסויים אחרונים העלו ממצאים מפתיעים.
 

                              זבוב הפירות. תמונה מאת(cc ) André Karwath aka Aka
 
הזבובונים במעבדות קל טק בקליפורניה הוכנסו למנהרת רוח, וצולמו בכל זמן נתון על ידי חמש מצלמות, ומזוויות שונות. המצלמות הזינו את הנתונים למחשב שתפקידו לנתח את תנועת הזבובונים (כיוון, מהירות, תאוצה וכו'). בעת שאלה נחשפו לפרצי רוח מהירה, במהירות של חצי מטר לשניה, הם הפגינו התנהגות הפוכה מהמצופה: ברגע הראשון הם האיצו כאשר הרוח הגיחה מאחוריהם, או האטו אם הרוח באה מולם. מייד לאחר מכן תוקנה תנועתם והם חזרו למהירות קבועה ומבוקרת.
 
צוות החוקרים סבר כי כוח החישוב הנדרש ממערכת הראיה גדול ביותר ולכן איטי יחסית - ותהה אם קיים חיישן נוסף המפצה על העיכוב בתגובת מערכת הראיה. הפתרון התגלה במחושי הזבובים. בניסוי אחר, זבובים שמחושיהם הוסרו עדיין האיצו עם כיוון הרוח, אך הפגינו חוסר יכולת לחזור ולשמור על מהירות קבועה ביחס לקרקע.
כדי לבחון את תפקיד מערכת הראיה באופן נפרד, תכנן הצוות ניסוי, בו הוקרנה אנימציה על קירות מנהרת הרוח במהירות שאמורה הייתה להטעות את הזבובים להרגיש שאין שינוי במהירות הרוח.  גם בניסוי זה, הזבובים הגיבו בשינוי תאוצה פתאומי עם כיוון הרוח – אך לא היו מסוגלים לחזור למהירות קבועה.
מכאן הסיקו החוקרים כי חיישני הרוח על מחושי הזבובים אחראים לחישה ולתגובה המהירה לשינוים במהירות הרוח, בעוד שהמידע המתקבל ממערכת הראיה בעיכוב  מסייע להם לשוב ולחזור למהירות קבועה ולשמור עליה לאורך זמן. יש כאן למעשה מנגנון של פיצוי וחיסכון: במקום להתבסס רק על המערכת ה"יקרה" והאיטית של הראיה, האחריות על הפונקציה פוצלה לחיישן נוסף – פשוט ו"זול" הרבה יותר, הנמצא על המחושים ומספק מענה נקודתי ומהיר לצורך מוגבל.
מודל זה עשוי להוות השראה לבניית רובוטים מעופפים קטנים, שגם בהם שמירה על מהירות קבועה מהווה אתגר המצריך חיישנים שבחלקם כח החישוביות הנדרש גדול ומאט את הפעילות. שימוש בחיישן פשוט נוסף לחישוב פונקציה זו עשוי לפתור את הבעיה.