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 פברואר 2015

קוראים יקרים שלום,

החודש נרחיב על עקרונות הזרימה בטבע כבסיס לחדשנות הטכנולוגית של חברת Pax Scientific, נעסוק בקשר בין ביומימיקרי לקיימות ונגלה גם כי התנהגות אלטרואיסטית מחוברת בקשר ישיר והדוק לקיימות, לחוסן ולשגשוג. לציון יום האהבה שחל החודש  נגלה מה הקשר בין צפרדעים ל- Speed Dating.

בברכת קריאה מהנה,

צוות ארגון הביומימיקרי הישראלי


זרימה חדשנית

מאת: יעל הלפמן כהן
Pax Scientific היא חברה אמריקאית העוסקת בתכנון מוצרים וטכנולוגיות זרימה המבוססים על עקרונות הזרימה בטבע. בין המוצרים מאווררים, מערבלים, משאבות, טורבינות, מחליפי חום, מדחפים ועוד.
ג'י הרמן, מייסד החברה, הבחין עוד כילד שגדל ליד חופי אוסטרליה כיצד המים זורמים דרך אצות הים. בבגרותו הבחין בגיאומטריה חוזרת בטבע של ספירלות תלת ממדיות ממורכזות בעלות מאפיינים של יחס הזהב , וזיהה את הקשר שלהן לזרימה יעילה.
הרמן זיהה שהנתיב המייצר הכי פחות התנגדות לזרימה אינו קו ישר, כי אם קווים מערבוליים. בעוד שהטכנולוגיה המקובלת לייצור מערכות טכנולוגיות להנעת גזים או נוזלים הייתה מבוססת על קווים ישרים, בטבע גזים ונוזלים נעים בקו מערבולי ולא ישר. ניסיון להוביל גזים ונוזלים בקו ישר מייצר לחץ, חיכוך מוגבר, איבוד חום, והבקעות.
מצויד בהבנה זו ובמודעות סביבתית החליט הרמן לייסד חברה שיכולה לטפל בבעיות סביבתיות. חזון החברה הוא לתרגם את יעילות הזרימה בטבע לטכנולוגיות זרימה.  אכן, יישום הגיאומטריה הטבעית במערכות טכנולוגיות דוגמת מאווררים וציוד ערבול משפר באופן משמעותי את יעילותן. טווח היישומים רחב מאוד ומנוהל על ידי חברות  בת של Pax Scientific הפונות לשווקים שונים: PAX Mixer, PAX Fan, and PAX Water
פתרונות החברה מבוססים על חקר מעמיק של הגיאומטריות הזרימות בטבע באמצעות דינמיקת זרימה ממוחשבת (cfd) ושיתוף פעולה עם אוניברסיטת סטנפורד. בין הפיתוחים מאוורר למקררים היעיל ב- 25% ממאווררי מקררים רגילים, ומדחף החבצלת (Lily impeller) המשמש לייצר סילון צירי הגורף את נפח המיכל כולו למערבולת טבעתית גדולה.  
חטיבת המים של החברה מספקת פתרונות לערבול מכלי אחסון מים. הערבול מונע את תופעת הריבוד של המים לשכבות בעלות טמפ' שונה, ובאקלים מסוים גם גורם לקפיאה. התחממות השכבה העליונה מעודדת גדילת בקטריות ויצירת חנקות שלרוב מטופלות באמצעות חיטוי, אך גם לחיטוי יש תופעות לוואי ורגולציות חדשות אף מגבילות את השימוש בו. החברה פיתחה מערכת ערבול מכנית צוללת המספק ערבול רציף למים (24/7). המערכת מצליחה לערבל בהצלחה מאגרים עד 20 מיליון גלון בצורה יעילה ותוך השקעת אנרגיה מינימלית.( 1/3 כוח סוס משמש לערבוב מאגר של 7 מיליון גלון).
החדשנות של חברת Pax התחילה בזיהוי דפוס חוזר בטבע, המשיכה במחקר מעמיק בצוות רב תחומי, והתממשה עם זיהוי הזדמנויות עסקיות שונות.
לצפייה בראיון עם מייסד החברה, מר ג'י הרמן.  

האבולוציה של Speed Dating - ביומימיקרי דו-סטרית

מאת: שמעון בוגן
ביומימיקרי של התנהגות, להבדיל מזו של תכונות, היא דו סטרית. הכיוון הראשי הוא חיקוי של התנהגות בעלי חיים ע"י בני אדם. הכיוון ההפוך הוא האנשה - השאלה של מושגים משפת החשיבה והדיבור האנושית להתנהגות אינסטינקטיבית ולדחפים של בעלי חיים.
מסתבר, שאפילו על Speed Dating מישהו חשב לפנינו. בסרטון מטה, ניתן לראות איך זה קורה בטבע. עם הגשם הראשון, בטרם מפציע האביב, באריזונה, אחרי תקופת יובש של 10 חודשים ללא מים ואוכל, מאות פרטים של צפרדעים יוצאים מהמחילות וממהרים לתפוס להם בני ובנות זוג. ניתן לראות שעוד בטרם מיצו קשר אחד הם קופצים יש לזרועות הקשר הבא ובהמולת החיזור מוצאים עצמם לפעמים אפילו בשלשות. האם מכאן קיבלו האחים גרים את ההשראה לאגדה "הנסיכה והצפרדע"? Speed Dating מבוסס על נישוק הרבה צפרדעים עד שמתגלה הנסיך האחד והנכון?
בעולם ההכרויות האנושי, המוסד והמושג של היכרויות בזק – Speed Dating – הוטבע והתקבע בפרק מסדרת ריאליטי של MTV אי שם בשנת 2003 .
ב  Speed Datingמוצאים מספר מאפיינים שחוזרים על עצמם:
1.      פתרון לא רע לאנשים עסוקים מאד, שרוב זמנם ספונים במסגרות מבודדות.
2.      נקודת מוצא ומפנה בעיקר אחרי תקופת "יובש" חברתית בין-מינית.
3.      שיטה שמחייבת החצנה והפגנה אינטנסיביות של תכונות חיוביות ומושכות, לפרקי זמן קצרים במיוחד.
4.      נדרשות תחרותיות וכושר התבלטות.
5.      בד"כ הנשים סטטיות והגברים מדלגים.
6.      בד"כ הנשים מדרגות ובוחרות ולהן נתונה זכות המילה האחרונה.
זכרו את רשימת המאפיינים וגשו לסרטון המצורף כדי לראות Speed Dating טבעי מדהים, כפי שהוא מתקיים מזה מיליוני שנים, ומצאו את השווה ואת השונה:הכרויות בזק בצפרדעים
מעכשיו לא תופתעו לגלות שארגונים, אתרים ומועדונים שמקדמים Speed Dating ברחבי העולם מאמצים ומטמיעים את המילה FROG לצורותיה השונות בתוך שמותיהם.          

אלטרואיזם – גנטיקה וכימיה של זולתנות

מאת: שמעון בוגן
שיטת הביומימיקרי נחשבת כיום, בהקשרה הרחב ביותר, לרבת עוצמה בקרב חוקרים ומפתחים בקהילות מדעיות מגוונות, בבואם ליישם גישות של קיימות (Sustainability), חוסן (Resilience) ושגשוג (Thrivability).  אלו הן מתודולוגיות חדשניות, סדורות וממוסדות, שבאות לחזק ולקדם את הגשמת האידיאל האנושי האוניברסלי של "תיקון עולם".
מאז פרסום ספרם של אמוץ ואבישג זהבי "טווסים, אלטרואיזם ועקרון ההכבדה" (החברה להגנת הטבע, 1996) חברו קבוצות חוקרים מתחומים שונים כמו ביולוגיה התנהגותית, גנטיקה של המוח, פיזיולוגיה של המוח, פסיכולוגיה התנהגותית, כלכלה התנהגותית, פסיכיאטריה, ביוקרימינולוגיה ואחרים כדי לאמת ולבסס את מקומה של הזולתנות (אלטרואיזם) באבולוציה של בעלי החיים.
מדענים בעלי שם מכל קשת התחומים שלעיל הוכיחו במחקריהם שאינסטינקט החִברות (socialization), תחושות האמפתיה, דחף הנתינה לאחר ואפילו האקט הקיצוני של הקרבה, כולם טבועים עמוק, תרתי משמע, בקוד הגנטי ובפיזיולוגיה של המוח. מדובר בבעלי חיים בכל מדרג המינים, שמפגינים דחף אלטרואיסטי אוטומטי ולא מודע, כפי שהסביר לאחרונה פרופ' מיכאל פלת (Michael Platt) מאוניברסיטת דיוק.
התנהגות שאנו מכנים "אלטרואיסטית" מתבטאת ומומחשת באותות פיסיקליים ברי מדידה באמצעים טכנולוגיים כמו fMRI ואלקטרודות של נוירון בודד (electrodes for single neuron activity). במחקרים נמצא שהזולתנות טבועה עמוק באזורי המוח הפנימיים והקדומים ביותר, בגרעיני הבסיס שנקראים האינסולה וגרעין האקומבנס. אצל כל בעלי החיים הגרעינים האלה יוצרים ביחד את "מרכז העונג" של המוח, ע"י פעולת הורמון האוקסיטוצין וע"י ייצור והפעלה של הנוירוטרנסמיטור דופאמין. אצל יצורים עיליים במדרג האבולוציוני איתות הדופאמין מגיע לקליפת המוח הקדם-מצחית, שבה הוא מתורגם לרגשות ומעובד בתהליך קבלת החלטות.
כל החוקרים מכלילים את האמור לעיל בחטיבה תודעתית אחת שנקראת "מערכת הגמול" Reward System. מערכת כזו ניתן לזהות ולאפיין אצל כל בעלי החיים שמפגינים רמה כלשהי של רגש ושל קבלת החלטות.  כמו-כן, נמצא שאלטרואיזם מנוהל ע"י אותה תשלובת במוח שמייצרת התמכרויות והישגיות.        
מהמחקרים עולה כי התנהגות אלטרואיסטית היא אינסטינקט ודחף טבעי, חלק מהאבולוציה הביולוגית של מערכת העצבים אצל כל בעלי החיים. היא קשורה ישירות לקיימות, לחוסן ולשגשוג.
אצל בעלי חיים מקבלי החלטות, ניתן לדכא את ההתנהגות האלטרואיסטית ע"י שיבוש כימי של "מרכז העונג" או ע"י התערבות תודעתית והסטה של "מערכת הגמול". התנהגות אלטרואיסטית תודעתית מזינה ומעצימה את עצמה ע"י התנסות חוזרת וע"י חיזוקים עצמיים, עם אמירות כמו "אני מרגיש טוב עם עצמי".
לקריאה נוספת:
מוקדש באהבה לבתי תום בוגן, שהשרות לזולת והתרומה לכלל הם תמצית ותכלית חייה.    

קיימות – מבט מהטבע

מאת: יעל הלפמן כהן
הטבע מזמן לנו צורת חשיבה אחרת לגבי האופן שאנו מתכננים, מייצרים, צורכים ומסיימים את חיי המוצרים שנמצאים בשימושנו, והוא מקור לאופטימיות לגבי היכולות של האנושות לתת מענה לצורך הבהול בפיתוח מקיים.
בראש רשימת האתגרים של האנושות במאה ה-21, נמצאת הדרישה לפיתוח מקיים. משאבים ומערכות אקולוגיות נמצאים בהתדרדרות, בעוד שהדרישה לשירותיהם גדלה. אנו עדיין תלויים בנפט, פולטים פחמן ומנצלים אחוז נמוך מחומרי הגלם בתהליכי הייצור הראשוניים. דרוש שינוי מהותי באופן שאנו חושבים, מתכננים, מייצרים, צורכים ומסיימים את חיי המוצרים שלנו. בטבע תשובות מהותיות לשינוי הנדרש.
הטבע הוא מקור ידע לפתרונות תכנוניים המעשירים תפיסות וידע של מהנדסים ומתכננים. מערכות ביולוגיות הפועלות תחת מגבלות החיים מדגימות על פי רוב פתרונות חדשניים ומקיימים ברמת המבנים, התהליכים והמערכת. תחום הביומימיקרי מזוהה כיום כאחד מבסיסי הידע שעשויים לתת מענה לצורך בפיתוח טכנולוגיות מקיימות. קיימות דוגמאות רבות לטכנולוגיות ביומימטיות מקיימות, ובהן טכנולוגיות העוסקות בנושאי הליבה הסביבתיים – האנרגיה, החומר והמים.
על מנת לתמוך בתכנון מקיים בהשראת הטבע פותחו מספר כלים תכנוניים לרבות "עקרונות החיים" ו"עקרונות האידיאליות" בטבע. כלים אלו מנגישים למתכנן אסטרטגיות ועקרונות קיימות בטבע ומאפשרים את הטמעתם עוד בשלב הראשוני של תהליך התכנון, שלב הרעיון התכנוני. 
לצד הכלים שפותחו לתמוך בתכנון המקיים בהשראת הטבע, נותרת השאלה, האם פתרונות ביומימטיים הם בהכרח מקיימים? מתכנן ביומימטי יכול להעתיק פתרון תכנוני מסוים מן הטבע אך לבצע אותו בדרך לא מקיימת, תוך שימוש בחומרים מזיקים ובתהליכי ייצור מזהמים. ברור כי שיטת תכנון ביומימטית אינה ערובה לקיימות, וכי יש לבצע תהליך מודע של העתקת הפתרונות המקיימים של הטבע תוך בחינת המערכת הביולוגית כחלק מסביבתה. יחד עם זאת גם ברור כי הטבע מספק לנו צורת חשיבה אחרת שעל פי אמרתו הידועה של איינשטיין "לא נוכל לפתור בעיות באמצעות צורת החשיבה ששימשה אותנו כשיצרנו אותן", היא הכרחית לפתרון אתגרים.
מקור הידיעה:
ידיעה זו הינה תקציר של מאמר הסקירה "קיימות- מבט מהטבע" מאת יעל הלפמן כהן שפורסם בכתב העת לאקולוגיה וסביבה.