ธรรมชาติ เรือดำน้ำแห่งอนาคตแล่นผ่านน้ำอย่างรวดเร็ว ด้วยความช่วยเหลือของครีบปลาที่กระดิก เครื่องบินบินขึ้นเหนือเมฆด้วยการกระพือปีก ในทะเลทรายนักปีนเขาค่อยๆเข้าใกล้ยอดหน้าผา ยื่นฝ่ามือเกาะหินอย่างง่ายดายโดยใช้นาโนเทคโนโลยี ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากตุ๊กแก คุณอาจเคยเจอเทคโนโลยีแห่งอนาคตที่ได้รับแรงบันดาลใจจากธรรมชาติ ในโลกจินตนาการของนิยายวิทยาศาสตร์และหนังสือการ์ตูน แต่แนวทางการออกแบบมีอยู่แล้ว
นักประดิษฐ์และวิศวกรมองหาแรงบันดาลใจจากธรรมชาติ มาตั้งแต่ยุคก่อนประวัติศาสตร์ มนุษย์ยุคแรกเรียนรู้เทคนิคการล่า ที่หลบภัยและการเอาชีวิตรอดโดยการสังเกตสัตว์ ขณะที่พวกมันมีปฏิสัมพันธ์กับสิ่งรอบตัว ในขณะที่มนุษย์ไม่มีกรงเล็บที่ดุร้าย และสัญชาตญาณการล่าหมีที่เหนือกว่า ผู้คนสามารถเลียนแบบเทคนิคของพวกเขาได้ และเมื่อมนุษย์เริ่มออกแบบเครื่องมือที่ซับซ้อนขึ้นเรื่อยๆ พวกเขายังคงมองหาตัวอย่างของธรรมชาติ
จากภาพร่างเครื่องบินของเลโอนาร์โด ดา วินชีในศตวรรษที่ 15 ไปจนถึงต้นแบบที่ประสบความสำเร็จเครื่องแรกของพี่น้องตระกูลไรท์ในอีก 4 ศตวรรษต่อมา ความฝันของการบินของมนุษย์ มีศูนย์กลางอยู่ที่การสังเกตนก โลกเต็มไปด้วยนวัตกรรมทางชีววิทยาที่น่าอัศจรรย์ ซึ่งแต่ละอย่างเป็นผลมาจากวิวัฒนาการหลายล้านปี เมื่อออกแบบเทคโนโลยีคุณควรศึกษาวิธีการที่ธรรมชาติ ได้เข้าใจความท้าทายที่เกี่ยวข้องแล้วเท่านั้น
ทุกวันนี้เรารู้จักสิ่งนี้ในชื่อไบโอมิเมติกส์ หรือชีวลอกเลียน การฝึกเลียนแบบของแบบจำลอง ในส่วนของธรรมชาติเพื่อสร้างรูปแบบ กระบวนการ ระบบและกลยุทธ์ที่ดีขึ้น คุณพบตัวอย่างการเลียนแบบสิ่งมีชีวิตทุกวัน โดยอาจไม่รู้ตัวด้วยซ้ำ ตัวอย่างเช่น เทคโนโลยีแถบตีนตุ๊กแกได้รับแรงบันดาลใจจากลักษณะที่ถุงเมล็ดมีหนามเกาะติดกับขนของสัตว์ เข็มใต้ผิวหนังสมัยใหม่ใช้ตัวชี้ 2 ถึง 3 ตัวจากเขี้ยวงูหางกระดิ่ง Nike ได้นำคุณสมบัติการยึดเกาะกีบเท้าของแพะซึ่งมาใช้กับการออกแบบรองเท้าวิ่งของพวกเขา
ในบทความนี้เราจะสำรวจวิธีที่การเลียนแบบทางชีวภาพเชื่อมโยง สาขาวิชาชีววิทยาและวิศวกรรม โดยใช้นวัตกรรมของโลกธรรมชาติ เพื่อปรับปรุงเทคโนโลยีและการออกแบบ แรงบันดาลใจจาก ธรรมชาติ ในขณะที่การเลียนแบบธรรมชาติ ในนวัตกรรมของมนุษย์มีมาช้านาน การเลียนแบบธรรมชาติกลายเป็นสาขาการศึกษาที่โดดเด่น และจุดยืนทางจริยธรรมในปลายศตวรรษที่ 20 นักชีววิทยาชาวอเมริกัน จานีน เบนยัสซึ่งได้กลายเป็นผู้นำขบวนการที่มีชื่อเสียงในช่วงปลายทศวรรษที่ 90
ด้วยการตีพิมพ์หนังสือของเธอที่ชื่อชีวลอกเลียน นวัตกรรมที่ได้รับแรงบันดาลใจจากธรรมชาติ ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมาเบนยัสก็ได้ก่อตั้งชีวลอกเลียนกิลด์ ซึ่งเป็นบริษัทที่ปรึกษาด้านสิ่งแวดล้อม และสถาบันชีวลอกเลียน ซึ่งเป็นกลุ่มผู้สนับสนุนที่ไม่หวังผลกำไร ในขณะที่กลุ่มพัฒนาและนักวิจัยยังคงได้รับแรงบันดาลใจจากธรรมชาติ เบนยัสผลักดันให้เกิดความเข้าใจที่ครอบคลุมมากขึ้น
ซึ่งเกี่ยวกับการเลียนแบบสิ่งมีชีวิตในธรรมชาติ ซึ่งธรรมชาติเป็นแบบจำลองตัววัด และที่ปรึกษาแบบจำลองหมายถึงหลักการพื้นฐาน ของการเลียนแบบธรรมชาติในการออกแบบของมนุษย์และวัดผลความยั่งยืน โลกธรรมชาติเป็นระบบที่ถือว่ายั่งยืน โดยระบบของมันใช้ซ้ำและนำทรัพยากรกลับมาใช้ใหม่อย่างมีประสิทธิภาพและต่อเนื่อง เมื่อเปรียบเทียบกันแล้วเทคโนโลยีและวิถีชีวิตของเราส่วนใหญ่ไม่ยั่งยืน ซึ่งหมายความว่าทรัพยากรที่จำเป็น มักจะหมดลงหรือเสียหายอย่างถาวร
เบนยัสให้เหตุผลว่าวิธีการเลียนแบบทางชีวภาพอย่างแท้จริง ในการแก้ปัญหาควรเกี่ยวข้องกับความยั่งยืนของธรรมชาติ ธรรมชาติในฐานะผู้ให้คำปรึกษาเน้นย้ำถึงแนวทางใหม่ ในการมองสิ่งแวดล้อมของเรา โดยแยกออกจากการมองโลกแบบอุตสาหกรรมในฐานะแหล่งทรัพยากร ที่พร้อมสำหรับการปล้นสะดม เบนยัสยืนยันว่าโครงการเลียนแบบทางชีวภาพที่จริงจัง ควรทำมากกว่าการเลียนแบบการออกแบบ และประสิทธิภาพของธรรมชาติ
เธอกล่าวว่านักออกแบบควรปฏิบัติ ตามจริยธรรมด้านสิ่งแวดล้อม ตัวอย่างเช่น ยานพาหนะ พลังงานแสงอาทิตย์ที่มีลวดลายตามการเคลื่อนไหวของปูทราย อาจเป็นสิ่งประดิษฐ์ที่น่าทึ่ง อย่างไรก็ตาม เธอกล่าวว่าผลิตภัณฑ์นี้สูญเสียความน่าเชื่อถือของการเลียนแบบทางชีวภาพทั้งหมด หากการใช้งานหลักคือการตัดป่าฝนหรือใช้เป็นแท่นวางอาวุธ ตัวอย่างของชีวลอกเลียน ชีวลอกเลียนเป็นกระบวนการสร้างนวัตกรรม โดยทั่วไปมาจาก 1 ใน 2 ทิศทาง
ในบางครั้งผู้ริเริ่มมองเห็นกระบวนการในธรรมชาติ และเชื่อมโยงกับเทคโนโลยีหรือปัญหาที่มีอยู่ ในบางครั้งนักประดิษฐ์จะศึกษาปัญหาการออกแบบที่มีอยู่ และหันไปขอความช่วยเหลือจากธรรมชาติ นี่คือจุดที่การเลียนแบบทางชีวภาพทำหน้าที่เป็นสะพานเชื่อม ระหว่างชีววิทยาและวิศวกรรม ขั้นตอนแรกของการแก้ปัญหาด้วยการเลียนแบบสิ่งมีชีวิต คือการแปลสิ่งที่คุณต้องการจากการออกแบบให้เป็นคำทางชีววิทยา
ตัวอย่างเช่นจะทำอย่างไรถ้าคุณต้องการออกแบบเครื่องดับเพลิงที่มีระยะยิงไกลขึ้น สิ่งมีชีวิตในธรรมชาติมีวิวัฒนาการเพื่อจัดการกับปัญหาที่คล้ายกันในที่ใด แมลงปีกแข็งบอมบาร์เดียร์อาจไม่สามารถดับเตาที่ลุกเป็นไฟได้ แต่พวกมันได้วิวัฒนาการมาเพื่อพ่นกระแสพิษที่ร้อนและระเบิดใส่ผู้ล่า เมื่อค้นพบแล้วความท้าทายต่อไปคือการนำบทเรียนจากธรรมชาติ มาใช้กับงานออกแบบของคุณ
ในกรณีของด้วงบอมบาร์เดียร์ นักวิจัยได้ศึกษาการใช้ห้องเผาไหม้แรงดันสูงในช่องท้องของแมลง นักออกแบบได้เริ่มใช้การค้นพบนี้กับเทคโนโลยีสเปรย์ที่มีอยู่ คุณสามารถค้นหาการเลียนแบบทางชีวภาพได้ในหลายสาขา ไม่ว่าความท้าทายในการออกแบบจะเป็นเช่นไร มีโอกาสที่ดีที่สิ่งมีชีวิตบนโลกจะจัดการกับปัญหาที่คล้ายกันนี้แล้ว พิจารณาตัวอย่างเหล่านี้ ความต้องการของมนุษย์ผู้สร้าง ต้องการวิธีที่ถูกกว่าในการทำให้อาคารขนาดใหญ่เย็นลง
ตัวอย่างของธรรมชาติปลวกในแอฟริกาบางชนิด ต้องรักษาอุณหภูมิให้คงที่ที่ 87 องศาเซลเซียสประมาณ 189 องศาฟาเรนไฮต์ เพื่อให้เชื้อราอยู่รอดได้ เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้พวกเขาสร้างช่องระบายอากาศที่หมุนเวียนอากาศอย่างต่อเนื่องทั่วทั้งเนิน ทำให้เย็นหรือร้อนในอุณหภูมิเดียวกับเนินดิน โซลูชันการจำลองทางชีวภาพสถาปนิก และวิศวกรกำลังสร้างอาคารสำนักงานขนาดใหญ่หลายแห่ง ที่เลียนแบบวิธีการควบคุมอุณหภูมิของปลวก
ความต้องการของมนุษย์ผู้ผลิตรถยนต์ ต้องการพัฒนาระบบป้องกันการชน ตัวอย่างของธรรมชาติตั๊กแตนหลีกเลี่ยงการวิ่งเข้าหากันเป็นฝูง โดยใช้ดวงตาที่มีวิวัฒนาการสูง ซึ่งช่วยให้แมลงเหล่านี้มองเห็นได้หลายทิศทางพร้อมกัน โซลูชันการจำลองทางชีวภาพนักออกแบบรถยนต์เลียนแบบการมองเห็นของตั๊กแตน เมื่อพัฒนาเซนเซอร์ที่ตรวจจับการเคลื่อนไหวรอบๆตัวรถโดยตรง และเตือนผู้ขับขี่ถึงการชนที่กำลังจะเกิดขึ้น
ความต้องการของบริษัทเคมีภัณฑ์ต้องการเคลือบสี ที่สามารถทำความสะอาดตัวเองได้ ตัวอย่างของธรรมชาติต้นบัวต้องรักษาพื้นผิวของใบให้สะอาด แม้จะอาศัยอยู่ในบ่อโคลนก็ตาม สันและตุ่มเล็กๆของใบไม้ช่วยป้องกันไม่ให้หยดน้ำกระจายไปทั่วพื้นผิว เป็นผลให้เม็ดน้ำและสไลด์ออกไปนำพาสิ่งสกปรกไปด้วย โซลูชันการจำลองทางชีวภาพนักพัฒนาซอฟต์แวร์ ได้นำเอฟเฟกต์ดอกบัวนี้ไปใช้ในการระบายสี
เมื่อสีแห้งยังคงมีตุ่มเล็กๆอยู่บนพื้นผิวที่ช่วยให้หยดน้ำขจัดสิ่งสกปรกได้ ความต้องการของมนุษย์เจ้าหน้าที่สาธารณสุข ต้องการวิธีเก็บวัคซีนโดยไม่ต้องแช่เย็น ตัวอย่างธรรมชาติพืชฟื้นคืนชีพในแอฟริกาแห้งสนิทในช่วงฤดูแล้งประจำปี จากนั้นจะฟื้นคืนชีพอีกครั้งเมื่อฝนตกชุก พืชมีโพลีฟีนอลที่ป้องกันความเสียหายของเยื่อหุ้มเซลล์ในระหว่างที่ร่างกายขาดน้ำ
วิธีการแก้ปัญหาทางชีวภาพนักวิจัยกำลังหาวิธีใช้น้ำตาลเหล่านี้ เพื่อรักษาวัคซีนที่มีชีวิตผ่านการคายน้ำนักวิจัยทั่วโลกกำลังมองหาธรรมชาติ เพื่อหาคำตอบสำหรับความท้าทายด้านการออกแบบต่างๆ จากการศึกษาว่าวิวัฒนาการสามารถเอาชนะความท้าทายได้อย่างไร วันหนึ่งการเลียนแบบทางชีวภาพ อาจช่วยเราแก้ปัญหาต่างๆตั้งแต่เรื่องขยะสบู่ไปจนถึงปัญหาความยั่งยืนของโลก
บทความที่น่าสนใจ : การสูญพันธุ์ การวิจัยในปัจจุบันการสูญพันธุ์อาจเป็นแนวโน้มที่ใหญ่กว่า
