چرا مهندسان برای توسعه فناوری های جدید به حیوانات چشم دوخته اند؟

ما انسان ها به عنوان یکی از انواع موجودات زنده ساکن زمین، ضعف های زیادی داریم. ما به طور میانگین خیلی سریع نیستیم، آنچنان قدرتمند هم نبوده و با وجود توسعه فناوری های مختلف برای زندگی در محیط، چندان با این تکنولوژی ها همگام نشده ایم. در سوی مقابل حیوانات زمان زیادی است که در سیر تکامل، با محیط خود خو گرفته اند و به تناسب نیازها، از توانایی های مخصوصی برخوردار شده اند.

البته در حال حاضر امکان انتقال توانمندی های حیوانات به انسان (حداقل در عمل) وجود ندارد، اما ما می توانیم چنین قابلیت هایی را به اختراعات خود منتقل کنیم. حوزه ای که «بیومیمتیک» یا «زیست تقلید» نام گرفته و توسط آزمایشگاه ها و مراکز تحقیقاتی بسیاری مورد استفاده قرار می گیرد.

بدون الگوگیری از حیوانات شاید هیچگاه هواپیما یا کشتی نمی ساختیم

بنا به گفته های دکتر «سانگبی کیم» استاد مهندسی مکانیک MIT و مدیر آزمایشگاه بیومیمتیک این مؤسسه، ما در زمینه مهندسی حمل و نقل از حیوانات الهامات زیادی گرفته ایم و بدون الگوگیری از این موجودات، شاید هیچگاه هواپیما یا کشتی نمی ساختیم. حیوانات در زمینه تحرک به خوبی تکامل یافته اند، چرا که برای بسیاری از آنها، تحرک مناسب با امکان زنده ماندن مساوی است.

آقای کیم معتقد است انسان ها از سال ها پیش تقلید از طبیعت را در صنعت مورد استفاده قرار داده اند؛ به عنوان مثال در توسعه علم آیرودینامیک یا تولید چسب «Velcro» (که در کتانی به جای بند استفاده می شود) از طبیعت الهام گرفته اند. او چنین الگوبرداری هایی را برای نوآوری در مهندسی ضروری دانسته و آن را چیزی فراتر از ایجاد جذابیت در محصولات می داند.

در ادامه به چند مورد از فناوری های اقتباسی از طبیعت می پردازیم که طی سال های اخیر توسعه یافته اند:

ربات Cheetah 3

یکی از محصولات آزمایشگاه پروفسور کیم، ربات «Cheetah 3» است که با وزن 40 کیلوگرم، برای حرکت در محیط های خطرناک یا غیر قابل دسترسی توسط انسان (مانند نیروگاه های اتمی پس از حوادث) طراحی شده و حرکات و عکس العمل هایی مانند گربه سانان دارد.

چیتا 3 تنها 40 کیلوگرم وزن دارد

نسل های قبلی ربات مورد بحث توانایی دوندگی و پریدن خودکار از روی موانع (البته با سرعت بسیار کمتری نسبت به یک یوزپلنگ واقعی) را داشتند که در نسخه جدید، امکان انجام تمام فعالیت های قبلی بدون استفاده از دوربین ها فراهم شده است. ربات Cheetah 3 حالا درک بهتری از محیط داشته و بدون اتکا به دوربین ها، می تواند در محیط های کاملاً تاریک یا بسیار پرنور و شلوغ، وظایف خود را به بهترین نحو انجام دهد.

کمپانی Sharklet

الگوبرداری از طبیعت تنها به دنیای ربات ها محدود نمی شود، بلکه در مهندسی مواد نیز شاهد چنین تقلیدهایی هستیم. در سال 2002 دکتر «آنتونی برنان» استاد علوم و مهندسی مواد دانشگاه فلوریدا پژوهشی را برای جلوگیری از رشد جلبک و سایر کشتی‌چسب‌ها به بدنه وسایل حمل و نقل دریایی آغاز کرد.

پوست کوسه ساختار راه راه و الماسی شکل دارد

وی در طول انجام پژوهش، دریافت پوست کوسه ها که در اغلب اوقات به آرامی در حال شنا کردن زیر آب هستند، عاری از هرگونه جلبک بوده و احتمالاً پاسخ پرسش های او را در خود دارد. دکتر برنان با مطالعه بیشتر و انجام تحقیقات مختلف روی کوسه ها متوجه ساختار راه راه و الماسی شکل پوست کوسه شد که از تجمع و رشد میکروارگانیزم ها جلوگیری می کند.

استاد دانشگاه فلوریدا با کشف خاصیت پوست کوسه، کاربردها آن را فراتر از پاک نگه داشتن بدنه کشتی ها دید و با تأسیس کمپانی «Sharklet»، روشی جایگزین برای پاک کننده های شیمیایی سمی ارائه داد.

کرم رباتیک

کرم رباتیکی که در تصویر مشاهده می کنید برای مطالعه نوعی حرکت خاص تحت عنوان «Peristalsis» یا «جنبش دودی» توسعه یافته و به متخصصین حوزه رباتیک و علوم عصبی اجازه می دهد نحوه جنبش مورد بحث را بهتر توضیح دهند.

کرم رباتیک در امور مختلفی مانند بررسی دلیل گرفتگی لوله ها مورد استفاده قرار می گیرد

البته حرکت دودی تنها محدود به کرم ها نیست و حتی در بدن انسان (هنگام فرو بردن لقمه های غذا در مری) مشاهده می شود. اما استفاده از آن برای حرکت دادن بدن و تغییر مسیر به بهترین نحو در کرم های خاکی وجود داشته و به همین جهت این موجودات الگوی اصلی طراحی ربات «CMMWorm» (کرم توری ماژولار فرمانبردار) بوده اند.

لازم به ذکر است که طرح کرم رباتیک به دلیل ماژولار بودن، انعطاف پذیری بالایی در تعریف وظایف برای آن ایجاد کرده و در امور مختلفی از انجام اندوسکوپی بدن انسان، تا بررسی دلیل گرفتگی لوله های بزرگ مورد استفاده قرار می گیرد.

ربات SpotMini

در نهایت ربات «SpotMini» ساخت بوستون داینامیکس را داریم که با الگوبرداری از سگ توسعه یافته و به گفته سازنده، به راحتی در منزل یا محل کار قابل استفاده است؛ هرچند هنوز توانایی های و کاربردهای آن به طور دقیق مشخص نشده اند.

SpotMini با وزن 30 کیلوگرم و ارتفاع 1 متر، با هر بار شارژ 90 دقیقه کار می کند

SpotMini با وزن 30 کیلوگرم و ارتفاع 1 متر، با هر بار شارژ 90 دقیقه کار می کند و با توجه به ویدیوهای منتشر شده، توانایی بازکردن درها و عبور از برخی موانع را دارد. طبق اظهارات کمپانی، سگ رباتیک اسپات مینی هم اکنون وارد مرحله پیش تولید شده و از سال 2019 به بازار عرضه می شود. حرکتی که نخستین ورود جدی بوستون داینامیکس به مرحله تجاری سازی را رقم خواهد زد.

البته باید منتظر بود و دید که محصول مورد بحث در مقابل رقیب گران قیمتی مثل «سونی آیبو» (به عنوان یک سگ رباتیک خانگی) چه عملکردی خواهد داشت و چگونه می تواند مشتریان را به انتخاب خود ترغیب کند.

»