שלום,
נראה שכבר הכרתם את אאוריקה. בטח כבר גיליתם כאן דברים מדהימים, אולי כבר שאלתם שאלות וקיבלתם תשובות טובות.
נשמח לראות משהו מכם בספר האורחים שלנו: איזו מילה טובה, חוות דעת, עצה חכמה לשיפור או כל מה שיש לכם לספר לנו על אאוריקה, כפי שאתם חווים אותה.
»
«
מהו הביומימיקרי?
בשנים האחרונות לומדים המדענים והמהנדסים שבניגוד לנסיון להמציא בעצמנו פתרונות לכל הבעיות של האדם, יתכן שעלינו פשוט להביט מסביב. במילים אחרות, אנו מוקפים בפתרונות לבעיות שונות, שמישהו כבר מצא בעבר. אגב, המישהו הזה הוא ממש לא האדם - הוא האבולוציה!
דוגמאות? - הפתרונות של הטבע נמצאים מסביבנו. מצמחים או עלים ניתן ללמוד כיצד לשפר את מערכות הפצת המים שאנו בונים. מחקר של דגים מעופפים ושפיריות יכולים לסייע לשיפור האווירודינמיות של כלי תעופה ורכב, מצמחי מים ניתן ללמוד כיצד ליצור בדים אטומים למים וכך הלאה. אבל בתגית "ביומימיקרי" תוכלו לראות עוד דוגמאות רבות למוצרים שנולדו מתצפית ולמידה של הטבע.
ביומימיקרי (Biomimicry) או ביומימטיקה, הם שמות שונים לתחום דעת אחד וחדש, העוסק בחיקוי של הפתרונות שבטבע. פתרונות כאלה יכולים לסייע לתכנון ופיתוח של מערכות טכנולוגיות חדשות. הוכחות רבות כבר ניתנו לכך שבאמצעות שיטות תכנון וכלים מהתחום הביומימטי, ניתן לפתור בעיות. הפתרונות יהיו בהרבה מקרים טובים יותר מאשר להמציא בעצמנו את הגלגל, בכל פעם מחדש. האבולוציה, אתם יודעים...
בשנים האחרונות חיקוי הטבע שולט. הביומימיקרי, או בשמו הנוסף "ביומימטיקה", הוא תחום חדש שמתפתח במהירות בעולם האקדמי והעסקי. רבים רואים בו מנוע חדשנות ובסיס אפשרי להתקדמות טכנולוגית ומדעית עצומה. גם עולם החינוך מוצא טעם רב בהנחיית תלמידים לצפות בטבע ולחשוב מה ניתן ללמוד ממנו, לפתרון בעיות אנושיות.
הנחת היסוד הביומימיקרית היא שלמרבית הבעיות שבהן נתקל המין האנושי ישנם פתרונות שכבר ניתנות בטבע. ככל שייווצר שילוב בין הידע האנושי לבין הפתרונות שנוצרו במהלך האבולוציה בטבע, ניתן יהיה למצוא פתרונות חדשניים לבעיות לא פשוטות. חלקן מלווה את האדם כבר עשרות אלפי שנים ויתכן שאימוץ גישת הביומימיקרי הייתה יכולה כבר מזמן לייצר פתרונות. בכל מקרה, ברור שפתרונות כאלה יוכלו גם להיות ברי-קיימא ולשמור על הסביבה, המשאבים והמערכות האקולוגיות שמסביבנו, טוב יותר.
אגב, המושג "ביומימיקרי" בא מהמשמעות של "חיקוי החיים". "ביו" פירושו "חיים" ו"מימיקרי" נגזר מהמילה "מימזיס" שטבע אריסטו והמשמעות שלה "חיקוי".
הנה עולם הביומימיקרי (עברית):
https://youtu.be/4vcMLcNFKn0
סיפורו של התחום (מתורגם):
https://youtu.be/iMtXqTmfta0
הסבר של מדען ודוגמאות לפיתוחי ביומימיקריה:
https://youtu.be/pYqLseKuHq4
כך מסייעת הביומימיקרי לשיפור מערכות צנרת וביוב:
https://youtu.be/FBUpnG1G4yQ
כך לומדים מזחל את התנועה הנכונה למערכות מלאכותיות:
https://youtu.be/lCRD2DMRaMQ
מצגת וידאו של תלמיד על המכונית של מרצדס שנעשתה בלימוד מדג הקופסינון (עברית):
https://youtu.be/SQtRVADmHZ4
הרצאת טד נהדרת על הביומימיקרי (מתורגם):
https://youtu.be/k_GFq12w5WU?long=yes
והנה סרט תיעודי קצר על הקשר בין הטבע לפיתוחים בתחום הננוטכנולוגיה (מתורגם):
https://youtu.be/4b7Nu_loOYA?long=yes
מה בין ביומימטיקה לביומימיקרי?
"ביומימטיקה" (biomimetics) היא מושג מקביל ל"ביומימיקרי" (Biomimicry). פירוש שניהם הוא זהה ומכוון לתחום דעת העוסק בחיקוי או למידה של פתרונות שיצרה האבולוציה בטבע. פירוש המילה ביומימיקרי הוא "חיקוי החיים" והביומימטיקה היא הצד המדעי שלו.
למידה מפתרונות טבעיים שכאלה יכולה לסייע לאדם לתכנון ולפיתוח של מערכות טכנולוגיות חדשות ולפתרון בעיות מקבילות בעולם ההנדסי והמדעי. אגב, בניגוד למחשבה שמדובר בתחום דעת חדש, זהו תחום רב-תחומי שמתקיים לאורך מאות שנים, עם שורשים עוד בימי האדם הקדמון.
רוצים דוגמה? - סיפורו של איקרוס והכנפיים שהוא ואביו ריחפו בעזרתן הם סוג מיתולוגי של ביומימיקרי. ההבדל הוא שכיום הביומימיקרי מבוצע באופן שיטתי, מסודר ומחקרי ומנסה לפתור בעיות שבעבר נדמה היה שהטבע לא התמודד איתן.
הוכחות רבות כבר ניתנו לכך שבאמצעות שיטות תכנון וכלים מהתחום הביומימטי, ניתן לפתור בעיות. הפתרונות יהיו בהרבה מקרים טובים יותר מאשר להמציא בעצמנו את הגלגל, בכל פעם מחדש. האבולוציה בחוכמתה, המשליכה הצידה ומנוונת פתרונות גרועים ולעומת זאת מתגמלת בשרידות מצוינת את הפתרונות שיוצרים התאמה טובה לצרכים שונים. זוהי דרך טבעית של האבולוציה להשביח את החיים, דרך שראוי שהמדענים והמהנדסים ילמדו גם ממנה.
הנה הרעיון הבסיסי של הביומימטיקה והביומימיקרי (עברית):
https://youtu.be/g8VJSZz4aIs
דברים שאפשר ללמוד מהטבע:
https://youtu.be/pYqLseKuHq4
כך למשל למדו מהשלדג כיצד לפתור בעיות רעש ברכבות מהירות:
https://youtu.be/UHb_XNgIHFY
והרצאת טד על הביומימטיקה ובה 12 פתרונות עיצוב שבאו מהטבע לפי רוח הביומימיקרי (מתורגם):
https://youtu.be/n77BfxnVlyc?long=yes
מתי נולד הביומימיקרי ואיך הוא התפתח?
ביומימיקרי (Biomimicry), בעברית "חיקוי החיים", כמו גם המושג המקביל והזהה "ביומימטיקה" (biomimetics), הם מונחים מודרניים במדע ובטכנולוגיה. אבל הלמידה מהטבע או החיקוי שלו, הם דברים ששורשיהם נעוצים עוד באדם הראשון, האדם הקדמון. אז למדו מהטבע דברים פשוטים, כמו ציד, ליקוט, הגנה מהגשם וכדומה.
במהלך ההיסטוריה מעריכים החוקרים שיש סבירות שההמצאה החשובה בהיסטוריה, הגלגל, נולדה כך גם היא. אמנם איננו יודעים כיצד נולד הגלגל, אבל יש השערה שאת המצאתו אנו חייבים לחיפושיות זבל, שאדם קדמון כלשהו התבונן בהן וראה כיצד הם יוצרות מפסולת זעירה כדור זבל ענקי וכבד יחסית לגודלן וכוחן וכך מגלגלות אותו בקלות אל הקן.
אותו ממציא קדמון הבין שאם יוכל לשחזר את הרעיון לגלגלים כאלו, יוכלו הוא וחבריו להעביר משאות כבדים ומסורבלים ממקום למקום, בדיוק כמו חיפושית הזבל המעבירה כך ממקום למקום משא כה כבד. אם כן, מדובר בביומימיקרי קדום במיוחד, שהשפעתו על העולם ובהיסטוריה היא בלתי נתפסת.
המדען החלוץ והבולט שקישר בין הטבע להנדסה ולמדע היה ליאונרדו דה-וינצ'י, שהירבה להשתמש בטבע כמקור השראה וידע הנדסי.
בשנת 1997 התפרסם הספר "ביומימיקרי: חדשנות בהשראת הטבע". בספר זה נכנס המושג ביומימיקרי לתודעה ובעקבותיו זכה להכרה אקדמית וציבורית כתחום מדעי. הטענה המרכזית בו היא ש-3.8 מיליארד שנים של אבולוציה יצרו פתרונות מדהימים לרבות מהבעיות שעמן מתמודד המין האנושי. שלל "הצלחות" אבולוציוניות החליפו במהלך תקופה ארוכה זו "כישלונות" שנעלמו
כיום מספק הביומימיקרי יתרון לחוקרים העוסקים באימוץ של פתרונות טבעיים לבעיות מגוונות בתחומי התכנון, ההנדסה, העיצוב והמדע.
אחת התופעות המרשימות בעשורים האחרונים היא של מדענים ומהנדסים, המפתחים מכונות ורובוטים בחיקוי של צורות, תהליכים, מבנים ומערכות טבעיות שלמות, הקיימים כולם בטבע.
הטבע לפי גישה זו ניתן לראות כ"מחסן מלא" בפתרונות, רעיונות, חומרים, מבנים ותהליכים סביבתיים ברי-קיימא, המאפשרים ללמוד מהם ולקבל השראה לפתרון בעיות.
הנה הרעיון הבסיסי של הביומימטיקה והביומימיקרי (עברית):
https://youtu.be/g8VJSZz4aIs
עבודות של סטודנטים שמדגימות זאת (עברית):
https://youtu.be/Dg053BGv8DM
דברים שאפשר ללמוד מהטבע:
https://youtu.be/pYqLseKuHq4
למידה על תכנון מבנים ובנייה מהטבע?
https://youtu.be/DGY1d1w81xU
וסרט תיעודי קצר על הקשר בין הטבע לפיתוחים בתחום הננוטכנולוגיה (מתורגם):
https://youtu.be/4b7Nu_loOYA?long=yes
איך גילה ג'נר את החיסון נגד אבעבועות שחורות?
פיתוח החיסון נגד אבעבועות שחורות (Smallpox) הוא סיפור של תגלית אקראית, שכולו דוגמה לתושיה ולאומץ של רופא חוקר שגילה דבר במקרה וזיהה בו את התרופה למחלה איומה ומדבקת, שקטלה במהלך הדורות מאות מיליוני בני אדם.
זה סיפורו של רופא כפרי בריטי בשם אדוארד ג'נר (Edward Jenner). הוא הבחין בתופעה מעניינת, שלא נראתה לו סתמית. הוא שם לב שנערות שעבדו בחליבת פרות, היו נדבקות לפעמים באבעבועות הפרות, מחלת עור קלה יחסית שאינה מסכנת חיים. אבל מה שמשך את תשומת ליבו הייתה העובדה שאותן הנערות שנדבקו באבעבועות הפרות, לא נדבקו באבעבועות שחורות. זאת על אף שמגפת האבעבועות שחורות פגעה בהרבה אנשים בסביבתן.
ג'נר חקר את התופעה במשך יותר מעשרים שנה. התעוזה והבטחון שלו בשיטה המדעית הביאו אותו במהלך המחקר לניסוי נועז מאין כמותו. הוא הדביק את בנו בגרסה קלה של אבעבועות הפרות ולאחר כמה חודשים הזריק לו את נגיף האבעבועות השחורות. לשמחתו הרבה, ג'נר אימת את עמידותו של הילד בפני המחלה. הוא המשיך ובדק את השיטה וחיסן עוד מספר ילדים נגד אבעבועות שחורות.
התגלית שהוא גילה והוכיח בניסוייו היא שלאחר ההידבקות באבעבועות הפרות, הגוף מחוסן גם כנגד אבעבועות הפרות, אבל גם כנגד אבעבועות שחורות, מחלה קשה הרבה יותר ומסכנת חיים של ממש.
ג'נר הוכיח שזה נובע מכך שהנגיף שגורם לאבעבועות הפרות הוא מאותה המשפחה של הנגיף שגורם לאבעבועות שחורות. כך התגבר החיסון הצולב שגילה ג'נר על אחת המחלות האיומות בתולדות האנושות.
הרופא והחוקר החכם הזה הבין עתה שלאחר דורות רבים של קטל מהמחלה האיומה בהיסטוריה, יש בידיו סוף סוף את הנשק הרפואי שיחסל אותה. יש לו חיסון מוכח ויעיל נגד אבעבועות שחורות.
אבל למעשה פיצח ג'נר משהו הרבה יותר גדול. הוא גילה את הזיכרון החיסוני של הגוף והניח את הבסיס המדעי לעולם החיסונים כולו. הוא היה החלוץ של מדע האימונולוגיה.
בשנת 1979, לאחר מספר שנים שבהם לא התגלה אף מקרה של אבעבועות שחורות, הכריז ארגון הבריאות העולמי על כך שמחלת האבעבועות שחורות נעלמה סופית מהעולם. כך הפכה האבעבועות שחורות להיות המחלה המדבקת הראשונה בהיסטוריה שהוכחדה לחלוטין. המדהים הוא שלא מדענים רבי-ידע ועתירי זמן ותקציבי מחקר עשו זאת. זה היה רופא כפרי, איש סקרן וערני שחיסל את המחלה הנוראה והקטלנית בהיסטוריה לתמיד.
ההישג הרפואי של ג'נר הוא ייחודי בהיסטוריה, כי אבעבועות שחורות היא המגפה היחידה שהאדם הצליח למגר לחלוטין. עם כל השאר אנו ממשיכים לחיות, גם אם אינן מהוות איום על חיינו ומקווים שלא יצוץ זן חדש ועמיד בעתיד.
הנה סיפורו של ג'נר, שלא רק גילה את החיסון לוירוס אלא היה החלוץ בחיסונים המדעיים:
https://youtu.be/E_PKQ_M7AtU
על התגלית המופלאה שסימנה את עולם החיסונים:
http://youtu.be/jJwGNPRmyTI
על המגפה של אבעבועות שחורות (עברית):
https://youtu.be/hTGdetPBhho
והחיסון נגד האבעבועות השחורות (מתורגם):
http://youtu.be/yqUFy-t4MlQ?t=6s
איך האדם למד מהעכביש לייצר קורים חזקים להפליא?
קורי העכביש (Spider Silk) הם חזקים מפלדה וגמישים יותר מאשר גומי. הקוּרים הללו עשויים סיבי משי שאותם מייצר העכביש בבלוטות מיוחדות הנמצאות בבטנו. חוטי המשי הדקיקים הללו עשויים מחלבונים מבניים, המיוצרים ומופרשים מהבלוטות שבבבטן העכביש.
בתחילת המילניום החדש הגיעו מדענים מהאוניברסיטה העברית ומגרמניה למסקנה שטוויית קורי עכביש מלאכותיים תוכל לאפשר שחזור של מולקולות דומות לאלה הטבעיות שנוצרות בעת טוויית הקורים בטבע.
היישומים האפשריים הם רבים, במיוחד בתעשיות של תחומים הדורשים גדלים מזעריים. ייצור המוני של סיבים בעלי עובי זעיר של אלפית המילימטר ועדיין חזקים וגמישים כל כך, עשוי לשמש בעתיד לתפרים עדינים אחרי ניתוחים, שיותירו צלקות כמעט בלתי נראות, ודאי ביחס לאלה של היום. תפרים כאלה גם יקצרו את זמן הניתוח, יחישו את איחוי התפרים ויתרמו לייעול של ממש בתחום הכירורגיה.
מסיבים כאלו ניתן יהיה גם לשפר את ייצורם של מיקרו-מוליכים וסיבים אופטיים חזקים וגמישים להפליא למחשוב, לשפר את הייצור התעשייתי של בדים חזקים מתמיד שישמשו את תעשיית הטקסטיל, הביגוד ואופנה, כמו גם לייצור צבאי של אפודים ושכפ"צים משופרים נגד כדורים ולפיתוח של חוטי דיג חזקים מאי-פעם.
באוניברסיטה השבדית באופסלה למדעי החקלאות הצליחו חוקרים, באמצעות חיידקים, לייצר חלבון שאינו טבעי. למעשה הם יצרו אותו משני חלבונים שנלקחו מעכבישים שונים. החלבון הזה מתאפיין במסיסות מעולה במים ולשם טווייתו הם יצרו מעין "נול חלבוני" - מתקן טווייה המבוסס על חומרים שאינם אורגניים.
הנה קורי העכביש הטבעיים:
https://youtu.be/TtmwL7gb-i4
כך לומדים מהם המדענים ליצור חומרים חזקים ביותר מקורי העכביש:
https://youtu.be/3mcVs3K_ts0
כך מייצרים קורי עכביש מלאכותיים - משי חזק וגמיש כמו הטבעי:
https://youtu.be/35Q4l81R4ak?t=28s
פיתוח שוודי של קורים מלאכותיים ללא עכביש בגרמניה:
https://youtu.be/Yg6527AxKFE
חוטים שיהפכו בד נגד כדורים:
https://youtu.be/kBVA_i4R1VY
או חבלים חזקים מכל מה שידוע בעולם החבלים:
https://youtu.be/A8YSH_N7MWw
והרצאת טד על כוחם של קורי העכביש:
https://youtu.be/xossR6eHv3I?long=yes
איזה מטוס תכנן לאונרדו דה וינצ'י וכיצד?
החוקר והאמן מתקופת הרנסאנס לאונרדו דה וינצ'י, היה מגדולי הממציאים בכל הזמנים. על אף שמעולם לא ניסה בעצמו לעוף, הוא שרטט ותכנן מכונות טיסה רבות, ביניהן דגמי מטוסים ומסוקים שונים ומשונים. המסוק שתכנן היה במאה ה-20 הבסיס למסוקים הראשונים שהוטסו באוויר. הוא אפילו העלה לאוויר דמויות שעווה ממולאות באוויר חם, מאות שנים לפני הכדור הפורח של האחים מונגולפייה!
בין שאר הדגמים שתכנן, שרטט דה וינצ'י את מה שכינה "הציפור". זו הייתה מכונת תעופה, מטוס אם תרצו, בעלת כנפיים שדומות לאלו של ציפור. לצורך תכנון "הציפור" השתמש בידע והיכולת המדעיים שלו כדי לחקור זרמי אוויר, כוחות וחישובים מול כוח הכבידה. הוא גם עשה שימוש בידע הנרחב שלו באנטומיה, חקר הגוף, כדי ללמוד על מבנה הכנפיים של הציפורים ואיך ניתן לחקותו במכונות טיסה מכניות, באחת הדוגמאות הראשונות לביומימיקרי, למידה מהטבע לצרכי פיתוח.
הידע והתצפיות שלו בזואולוגיה הביאו את לאונרדו למסקנה שכנפיו של העטלף הן המתאימות ביותר לחיקוי במכונת טיסה.
הנה מכונות הטיסה של לאונרדו:
https://youtu.be/Y0_htkvCVpE
על מחקריו של ליאונרדו דה וינצ'י על מעוף הציפורים:
http://youtu.be/ugVB9ih9boQ
דמיינו שהיה מצליח להשיג מימון ולבנות את כלי הטיס שלו:
https://youtu.be/T6y7aoCsiSk
הסבר על העניין שלו במכונות טיסה:
https://youtu.be/lSAXn8kste0
בנייה בארץ של דגם כלי התעופה הזה (עברית):
https://youtu.be/F8a5QdKwTUs
דגם מודרני של מכונת הטיסה שתכנן דה וינצ'י:
http://youtu.be/EZrBmdERmig
ותערוכה של רישומיו בנושא - הקודקס על מעוף הציפורים:
http://youtu.be/oPCZ6HU9XLQ
מה למדו מהנדסי רכבות מהשלדג?
השלדג (Kingfisher) הוא ציפור שמתמחה בלהביט למים ולהמתין לדגים. כשהוא רואה דג, מסתער עליו השלדג ולוקח אותו מהמים. הוא עושה זאת במהירות אדירה וכמעט בלי להתיז מים ברגע הפגיעה בהם, עם הנחיתה מלמעלה. למה זה חשוב? - מיד תבינו...
אולי תתקשו להאמין אבל מהשלדג למדו מהנדסי רכבות כיצד לייצר רכבות מהירות במיוחד. זה קרה כשמהנדס הרכבת יפאני, שהיה גם צפר חובב, צפה בשלדג בעת הצלילה שלו לתוך המים ושם לב למשהו שצפרים רבים ראו, אבל איש לא הבין כמוהו.
הוא שם לב שכניסת השלדג לתוך המים, היא חלקה לגמרי וכמעט ואינה מייצרת גל רעש. השלדג חייב את השקט היחסי הזה, בעת הפגיעה במים. המהנדס החליט לחקור מה מיוחד במבנה גופו של השלדג ושמאפשר לו לשמור על מים שקטים יחסית, למרות שהוא עובר מתווך אחד לאחר, מהאוויר אל המים.
די מהר הוא הבין שהדבר דומה למעבר של רכבת שיוצאת ממנהרה אל האוויר הפתוח. המעבר הזה, במיוחד כשמדובר ברכבות מהירות במיוחד, מייצר חיכוך שמהווה בעיה ואף סכנה במהירויות כה גבוהות, כמו אלה של רכבות הקליע היפאניות. תובנה זו של המהנדס החכם הובילה אותו לחקור את מבנה גופו של השלדג ובמיוחד את צורת המקור שלו ולתכנן מחדש את צורתו של קטר הרכבת על בסיס מקור השלדג. הרכבות הללו מהירות ובטוחות בזכות הלמידה מהשלדג, הרבה יותר.
לשמו זכה העוף הזה כמובן, בזכות דרך השגת המזון שלו - קוראים לו "של-דג" כי הוא שולה מהמים, כלומר מוציא, דגים מתוך המים.
מהנדסי הרכבות שלמדו מהשלדג כיצד לתכנן רכבות שקטות (מתורגם):
https://youtu.be/iMtXqTmfta0
הנה השלדג:
https://youtu.be/1CsyenHROSE
שיטת הציד של השלדג:
https://youtu.be/6YRM0sy3xIY
כך הוא גם לוכד לטאות ובעלי חיים אחרים:
https://youtu.be/laio6NW-PMs
כשהוא צד או לא, השלדג בכל מקרה הוא עוף יפה להפליא:
https://youtu.be/xX9J-lVUQd0
וזה הפך את השלדג ל"נער הפוסטר" של הביומימיקרי:
https://youtu.be/pynSWVdphH4
מה לומדים מהגאוניות המבנית של חדק הפיל?
אם היינו מנסים לפתח יד מלאכותית, היכן היינו לומדים כיצד לפתח יד כזו? - סביר שההגיון היה מוביל אותנו ללימוד מסודר של הזרוע האנושית. אבל מדעני חברת FESTO הגרמנית החליטו ללמוד דווקא מהחדק של הפיל.
לדעת הזואולוגים זו המערכת הביולוגית המניעה בצורה היעילה ביותר דברים ממקום למקום. בחיפושיהם ממי ללמוד, גילו מהנדסי חברת FESTO וזואולוגים שגויסו לסייע להם שחדק הפיל מספק את הדרך הטובה ביותר בטבע להזזה של חפצים, באופן בטוח, חסכוני ויעיל.
רק בחדק שלו יש לפיל לא פחות מ-40 אלף שרירים. להשוואה - בכל הגוף האנושי כולו יש לנו 650 שרירים. בחדק גם אין עצמות ולכן הוא גמיש באופן יוצא מהכלל.
מצויד בתכונות כמו טווח תנועה רחב, גמישות, דיוק, עדינות ומהירות תנועה, החדק, מסתבר, הוא המערכת הביולוגית היעילה ביותר בטבע בהעברה או הנעה של עצמים שונים ממקום למקום. בכך שואבים ממנו החוקרים השראה לפיתוחה של ה-Bionic Handling Assistant, זרוע אחיזה מלאכותית שהיא גם יעילה וגם בטוחה.
חברת FESTO פיתחה וממשיכה לפתח זרוע אחיזה גמישה, לצרכים מודרניים מגוונים. הזרוע הביונית שמפתחת החברה היא מערכת הובלה פניאומאטית, המחקה את מבנה השרירים של החדק.
המערכת הזו נועדה למטרות מגוונות, משינוע של מוצרים ומרכיבים בתעשייה ובחקלאות ועד להרכבה עדינה, ומילוי צרכים רפואיים ושיקום של אנשים הסובלים ממוגבלויות.
טווח התנועה המתקבל בזרוע הבוטנית שמבוססת על החדק, לא מוגבל לצירים לינאריים, כלומר קוויים. חיישנים הסובבים את הזרוע מאפשרים ניטור של מסלול התנועה שלה והתאמה מתמדת של תנועתה למה שמתרחש מסביב.
אבל דווקא מערכת השרירים ולא העצמות היא שהופכת את החדק כה מוצלח בהזזת עצמים ממקום למקום, החל מהזעירים או הקטנים כמו עלים ופירות ועד גזעי עצים ענקיים.
באופן דומה, את הזרוע הביונית מרכיבות יחידות המצופות בחומר פלסטי ומלאות באוויר דחוס. הן מחוברות ביניהן ללא חיבורי מתכת. זהו אגב רק אחד מהסודות שהופכים אותה לבטוחה הרבה יותר במגע עם בני אדם, בין אם הוא מגע אקראי או מתוכנן.
לבטיחות הזו תורם גם ההתקן שבקצה הזרוע ומשמש לאחיזה של חפצים, לצרכים שונים - מהרכבה עדינה ועד שינוע של חפצים קטנים.
ואלה לא רק היעילות והבטיחות שמבטיח הלימוד מהחדק הטבעי של הפיל. בניגוד לתנועות הגסות שמאפיינות אמצעים מכניים דומים, התנועה היעילה והעדינה המאפיינת את הזרוע המלאכותית של FESTO, מאפשרת גם חיסכון באנרגיה.
החיסכון האנרגטי הזה אולי לא נראה משמעותי מאוד, אבל במכפלות של מערכות רבות כאלה, הפועלות ללא הפסקה, הוא הופך ליתרון בצד ההוצאות וגם בצד השמירה על הסביבה.
הנה הזרוע הביונית שפותחה בהשראת חדק הפיל:
https://youtu.be/SKJybDb1dz0
על פיתוח רובוטים שלומד מהחדק הפילי (עברית):
https://youtu.be/LDMDcMstUow?end=1m10s
החדק שלו משמש פיל כדי להילחם:
https://youtu.be/ZVAMnirC72c
החדק גם מעולה בלהשפריץ:
https://youtu.be/N6nvJeFLYv8
להפיל עץ חזק:
http://youtu.be/sNmLlJtiBek
ועוד מעט על זרוע האחיזה הגמישה של חברת פסטו:
https://youtu.be/9wr4xXdrUyg
איך השממית מטיילת על התקרה מבלי ליפול?
השממית (House Gecko) היא לטאה קטנה שאנו רואים לעיתים קרובות בבית. היא אוכלת יתושים ואנשים נוהגים לומר שהיא מביאה מזל טוב לבית שבו היא נמצאת. אבל הדבר המופלא בשממית הוא האופן שבו היא מהלכת על הקירות ואפילו על התקרה, מבלי ליפול.
תודות לכריות הצמדה שיש לה בכפות הרגליים, השממית אינה נופלת מהתקרה ומקירות שעליהם היא מהלכת. כריות ההצמדה הללו עשויות משערות רבות וזעירות שיש להן צורה של וו. כל שערה כזו נתפסת בחריץ או בבליטה זעירה על הקיר או התקרה. כך מאפשרות שערות הוו הללו לשממית להצמד כמעט לכל משטח במבנה וללכת מבלי ליפול.
מנגנון ההיצמדות של רגלי השממית היווה השראה לפיתוח של דבקים מסחריים וחזקים. המחקר של רגל השממית סייע רבות לפיתוח של מנגנון היצמדות מכני, שהוא גם חזק וגם ניתן להסרה.
הנה הסבר על השממיות ויכולות האחיזה המדהימות שלהן:
http://youtu.be/t8cWrUd4Dy0
וסרטון מתורגם על היכולת של השממית ללעוג לכוח הכבידה:
https://youtu.be/YeSuQm7KfaE
תצוגה של יכולת האחיזה של שממית הבית על הקיר ולגמרי הפוכה:
http://youtu.be/rymLoj2ReuE
צילום מקרוב של שממית הבית:
http://youtu.be/XwoD9hoc95M
בשנים האחרונות לומדים המדענים והמהנדסים שבניגוד לנסיון להמציא בעצמנו פתרונות לכל הבעיות של האדם, יתכן שעלינו פשוט להביט מסביב. במילים אחרות, אנו מוקפים בפתרונות לבעיות שונות, שמישהו כבר מצא בעבר. אגב, המישהו הזה הוא ממש לא האדם - הוא האבולוציה!
דוגמאות? - הפתרונות של הטבע נמצאים מסביבנו. מצמחים או עלים ניתן ללמוד כיצד לשפר את מערכות הפצת המים שאנו בונים. מחקר של דגים מעופפים ושפיריות יכולים לסייע לשיפור האווירודינמיות של כלי תעופה ורכב, מצמחי מים ניתן ללמוד כיצד ליצור בדים אטומים למים וכך הלאה. אבל בתגית "ביומימיקרי" תוכלו לראות עוד דוגמאות רבות למוצרים שנולדו מתצפית ולמידה של הטבע.
ביומימיקרי (Biomimicry) או ביומימטיקה, הם שמות שונים לתחום דעת אחד וחדש, העוסק בחיקוי של הפתרונות שבטבע. פתרונות כאלה יכולים לסייע לתכנון ופיתוח של מערכות טכנולוגיות חדשות. הוכחות רבות כבר ניתנו לכך שבאמצעות שיטות תכנון וכלים מהתחום הביומימטי, ניתן לפתור בעיות. הפתרונות יהיו בהרבה מקרים טובים יותר מאשר להמציא בעצמנו את הגלגל, בכל פעם מחדש. האבולוציה, אתם יודעים...
בשנים האחרונות חיקוי הטבע שולט. הביומימיקרי, או בשמו הנוסף "ביומימטיקה", הוא תחום חדש שמתפתח במהירות בעולם האקדמי והעסקי. רבים רואים בו מנוע חדשנות ובסיס אפשרי להתקדמות טכנולוגית ומדעית עצומה. גם עולם החינוך מוצא טעם רב בהנחיית תלמידים לצפות בטבע ולחשוב מה ניתן ללמוד ממנו, לפתרון בעיות אנושיות.
הנחת היסוד הביומימיקרית היא שלמרבית הבעיות שבהן נתקל המין האנושי ישנם פתרונות שכבר ניתנות בטבע. ככל שייווצר שילוב בין הידע האנושי לבין הפתרונות שנוצרו במהלך האבולוציה בטבע, ניתן יהיה למצוא פתרונות חדשניים לבעיות לא פשוטות. חלקן מלווה את האדם כבר עשרות אלפי שנים ויתכן שאימוץ גישת הביומימיקרי הייתה יכולה כבר מזמן לייצר פתרונות. בכל מקרה, ברור שפתרונות כאלה יוכלו גם להיות ברי-קיימא ולשמור על הסביבה, המשאבים והמערכות האקולוגיות שמסביבנו, טוב יותר.
אגב, המושג "ביומימיקרי" בא מהמשמעות של "חיקוי החיים". "ביו" פירושו "חיים" ו"מימיקרי" נגזר מהמילה "מימזיס" שטבע אריסטו והמשמעות שלה "חיקוי".
הנה עולם הביומימיקרי (עברית):
https://youtu.be/4vcMLcNFKn0
סיפורו של התחום (מתורגם):
https://youtu.be/iMtXqTmfta0
הסבר של מדען ודוגמאות לפיתוחי ביומימיקריה:
https://youtu.be/pYqLseKuHq4
כך מסייעת הביומימיקרי לשיפור מערכות צנרת וביוב:
https://youtu.be/FBUpnG1G4yQ
כך לומדים מזחל את התנועה הנכונה למערכות מלאכותיות:
https://youtu.be/lCRD2DMRaMQ
מצגת וידאו של תלמיד על המכונית של מרצדס שנעשתה בלימוד מדג הקופסינון (עברית):
https://youtu.be/SQtRVADmHZ4
הרצאת טד נהדרת על הביומימיקרי (מתורגם):
https://youtu.be/k_GFq12w5WU?long=yes
והנה סרט תיעודי קצר על הקשר בין הטבע לפיתוחים בתחום הננוטכנולוגיה (מתורגם):
https://youtu.be/4b7Nu_loOYA?long=yes
"ביומימטיקה" (biomimetics) היא מושג מקביל ל"ביומימיקרי" (Biomimicry). פירוש שניהם הוא זהה ומכוון לתחום דעת העוסק בחיקוי או למידה של פתרונות שיצרה האבולוציה בטבע. פירוש המילה ביומימיקרי הוא "חיקוי החיים" והביומימטיקה היא הצד המדעי שלו.
למידה מפתרונות טבעיים שכאלה יכולה לסייע לאדם לתכנון ולפיתוח של מערכות טכנולוגיות חדשות ולפתרון בעיות מקבילות בעולם ההנדסי והמדעי. אגב, בניגוד למחשבה שמדובר בתחום דעת חדש, זהו תחום רב-תחומי שמתקיים לאורך מאות שנים, עם שורשים עוד בימי האדם הקדמון.
רוצים דוגמה? - סיפורו של איקרוס והכנפיים שהוא ואביו ריחפו בעזרתן הם סוג מיתולוגי של ביומימיקרי. ההבדל הוא שכיום הביומימיקרי מבוצע באופן שיטתי, מסודר ומחקרי ומנסה לפתור בעיות שבעבר נדמה היה שהטבע לא התמודד איתן.
הוכחות רבות כבר ניתנו לכך שבאמצעות שיטות תכנון וכלים מהתחום הביומימטי, ניתן לפתור בעיות. הפתרונות יהיו בהרבה מקרים טובים יותר מאשר להמציא בעצמנו את הגלגל, בכל פעם מחדש. האבולוציה בחוכמתה, המשליכה הצידה ומנוונת פתרונות גרועים ולעומת זאת מתגמלת בשרידות מצוינת את הפתרונות שיוצרים התאמה טובה לצרכים שונים. זוהי דרך טבעית של האבולוציה להשביח את החיים, דרך שראוי שהמדענים והמהנדסים ילמדו גם ממנה.
הנה הרעיון הבסיסי של הביומימטיקה והביומימיקרי (עברית):
https://youtu.be/g8VJSZz4aIs
דברים שאפשר ללמוד מהטבע:
https://youtu.be/pYqLseKuHq4
כך למשל למדו מהשלדג כיצד לפתור בעיות רעש ברכבות מהירות:
https://youtu.be/UHb_XNgIHFY
והרצאת טד על הביומימטיקה ובה 12 פתרונות עיצוב שבאו מהטבע לפי רוח הביומימיקרי (מתורגם):
https://youtu.be/n77BfxnVlyc?long=yes
ביומימיקרי (Biomimicry), בעברית "חיקוי החיים", כמו גם המושג המקביל והזהה "ביומימטיקה" (biomimetics), הם מונחים מודרניים במדע ובטכנולוגיה. אבל הלמידה מהטבע או החיקוי שלו, הם דברים ששורשיהם נעוצים עוד באדם הראשון, האדם הקדמון. אז למדו מהטבע דברים פשוטים, כמו ציד, ליקוט, הגנה מהגשם וכדומה.
במהלך ההיסטוריה מעריכים החוקרים שיש סבירות שההמצאה החשובה בהיסטוריה, הגלגל, נולדה כך גם היא. אמנם איננו יודעים כיצד נולד הגלגל, אבל יש השערה שאת המצאתו אנו חייבים לחיפושיות זבל, שאדם קדמון כלשהו התבונן בהן וראה כיצד הם יוצרות מפסולת זעירה כדור זבל ענקי וכבד יחסית לגודלן וכוחן וכך מגלגלות אותו בקלות אל הקן.
אותו ממציא קדמון הבין שאם יוכל לשחזר את הרעיון לגלגלים כאלו, יוכלו הוא וחבריו להעביר משאות כבדים ומסורבלים ממקום למקום, בדיוק כמו חיפושית הזבל המעבירה כך ממקום למקום משא כה כבד. אם כן, מדובר בביומימיקרי קדום במיוחד, שהשפעתו על העולם ובהיסטוריה היא בלתי נתפסת.
המדען החלוץ והבולט שקישר בין הטבע להנדסה ולמדע היה ליאונרדו דה-וינצ'י, שהירבה להשתמש בטבע כמקור השראה וידע הנדסי.
בשנת 1997 התפרסם הספר "ביומימיקרי: חדשנות בהשראת הטבע". בספר זה נכנס המושג ביומימיקרי לתודעה ובעקבותיו זכה להכרה אקדמית וציבורית כתחום מדעי. הטענה המרכזית בו היא ש-3.8 מיליארד שנים של אבולוציה יצרו פתרונות מדהימים לרבות מהבעיות שעמן מתמודד המין האנושי. שלל "הצלחות" אבולוציוניות החליפו במהלך תקופה ארוכה זו "כישלונות" שנעלמו
כיום מספק הביומימיקרי יתרון לחוקרים העוסקים באימוץ של פתרונות טבעיים לבעיות מגוונות בתחומי התכנון, ההנדסה, העיצוב והמדע.
אחת התופעות המרשימות בעשורים האחרונים היא של מדענים ומהנדסים, המפתחים מכונות ורובוטים בחיקוי של צורות, תהליכים, מבנים ומערכות טבעיות שלמות, הקיימים כולם בטבע.
הטבע לפי גישה זו ניתן לראות כ"מחסן מלא" בפתרונות, רעיונות, חומרים, מבנים ותהליכים סביבתיים ברי-קיימא, המאפשרים ללמוד מהם ולקבל השראה לפתרון בעיות.
הנה הרעיון הבסיסי של הביומימטיקה והביומימיקרי (עברית):
https://youtu.be/g8VJSZz4aIs
עבודות של סטודנטים שמדגימות זאת (עברית):
https://youtu.be/Dg053BGv8DM
דברים שאפשר ללמוד מהטבע:
https://youtu.be/pYqLseKuHq4
למידה על תכנון מבנים ובנייה מהטבע?
https://youtu.be/DGY1d1w81xU
וסרט תיעודי קצר על הקשר בין הטבע לפיתוחים בתחום הננוטכנולוגיה (מתורגם):
https://youtu.be/4b7Nu_loOYA?long=yes
פיתוח החיסון נגד אבעבועות שחורות (Smallpox) הוא סיפור של תגלית אקראית, שכולו דוגמה לתושיה ולאומץ של רופא חוקר שגילה דבר במקרה וזיהה בו את התרופה למחלה איומה ומדבקת, שקטלה במהלך הדורות מאות מיליוני בני אדם.
זה סיפורו של רופא כפרי בריטי בשם אדוארד ג'נר (Edward Jenner). הוא הבחין בתופעה מעניינת, שלא נראתה לו סתמית. הוא שם לב שנערות שעבדו בחליבת פרות, היו נדבקות לפעמים באבעבועות הפרות, מחלת עור קלה יחסית שאינה מסכנת חיים. אבל מה שמשך את תשומת ליבו הייתה העובדה שאותן הנערות שנדבקו באבעבועות הפרות, לא נדבקו באבעבועות שחורות. זאת על אף שמגפת האבעבועות שחורות פגעה בהרבה אנשים בסביבתן.
ג'נר חקר את התופעה במשך יותר מעשרים שנה. התעוזה והבטחון שלו בשיטה המדעית הביאו אותו במהלך המחקר לניסוי נועז מאין כמותו. הוא הדביק את בנו בגרסה קלה של אבעבועות הפרות ולאחר כמה חודשים הזריק לו את נגיף האבעבועות השחורות. לשמחתו הרבה, ג'נר אימת את עמידותו של הילד בפני המחלה. הוא המשיך ובדק את השיטה וחיסן עוד מספר ילדים נגד אבעבועות שחורות.
התגלית שהוא גילה והוכיח בניסוייו היא שלאחר ההידבקות באבעבועות הפרות, הגוף מחוסן גם כנגד אבעבועות הפרות, אבל גם כנגד אבעבועות שחורות, מחלה קשה הרבה יותר ומסכנת חיים של ממש.
ג'נר הוכיח שזה נובע מכך שהנגיף שגורם לאבעבועות הפרות הוא מאותה המשפחה של הנגיף שגורם לאבעבועות שחורות. כך התגבר החיסון הצולב שגילה ג'נר על אחת המחלות האיומות בתולדות האנושות.
הרופא והחוקר החכם הזה הבין עתה שלאחר דורות רבים של קטל מהמחלה האיומה בהיסטוריה, יש בידיו סוף סוף את הנשק הרפואי שיחסל אותה. יש לו חיסון מוכח ויעיל נגד אבעבועות שחורות.
אבל למעשה פיצח ג'נר משהו הרבה יותר גדול. הוא גילה את הזיכרון החיסוני של הגוף והניח את הבסיס המדעי לעולם החיסונים כולו. הוא היה החלוץ של מדע האימונולוגיה.
בשנת 1979, לאחר מספר שנים שבהם לא התגלה אף מקרה של אבעבועות שחורות, הכריז ארגון הבריאות העולמי על כך שמחלת האבעבועות שחורות נעלמה סופית מהעולם. כך הפכה האבעבועות שחורות להיות המחלה המדבקת הראשונה בהיסטוריה שהוכחדה לחלוטין. המדהים הוא שלא מדענים רבי-ידע ועתירי זמן ותקציבי מחקר עשו זאת. זה היה רופא כפרי, איש סקרן וערני שחיסל את המחלה הנוראה והקטלנית בהיסטוריה לתמיד.
ההישג הרפואי של ג'נר הוא ייחודי בהיסטוריה, כי אבעבועות שחורות היא המגפה היחידה שהאדם הצליח למגר לחלוטין. עם כל השאר אנו ממשיכים לחיות, גם אם אינן מהוות איום על חיינו ומקווים שלא יצוץ זן חדש ועמיד בעתיד.
הנה סיפורו של ג'נר, שלא רק גילה את החיסון לוירוס אלא היה החלוץ בחיסונים המדעיים:
https://youtu.be/E_PKQ_M7AtU
על התגלית המופלאה שסימנה את עולם החיסונים:
http://youtu.be/jJwGNPRmyTI
על המגפה של אבעבועות שחורות (עברית):
https://youtu.be/hTGdetPBhho
והחיסון נגד האבעבועות השחורות (מתורגם):
http://youtu.be/yqUFy-t4MlQ?t=6s
ביומימיקרי
קורי העכביש (Spider Silk) הם חזקים מפלדה וגמישים יותר מאשר גומי. הקוּרים הללו עשויים סיבי משי שאותם מייצר העכביש בבלוטות מיוחדות הנמצאות בבטנו. חוטי המשי הדקיקים הללו עשויים מחלבונים מבניים, המיוצרים ומופרשים מהבלוטות שבבבטן העכביש.
בתחילת המילניום החדש הגיעו מדענים מהאוניברסיטה העברית ומגרמניה למסקנה שטוויית קורי עכביש מלאכותיים תוכל לאפשר שחזור של מולקולות דומות לאלה הטבעיות שנוצרות בעת טוויית הקורים בטבע.
היישומים האפשריים הם רבים, במיוחד בתעשיות של תחומים הדורשים גדלים מזעריים. ייצור המוני של סיבים בעלי עובי זעיר של אלפית המילימטר ועדיין חזקים וגמישים כל כך, עשוי לשמש בעתיד לתפרים עדינים אחרי ניתוחים, שיותירו צלקות כמעט בלתי נראות, ודאי ביחס לאלה של היום. תפרים כאלה גם יקצרו את זמן הניתוח, יחישו את איחוי התפרים ויתרמו לייעול של ממש בתחום הכירורגיה.
מסיבים כאלו ניתן יהיה גם לשפר את ייצורם של מיקרו-מוליכים וסיבים אופטיים חזקים וגמישים להפליא למחשוב, לשפר את הייצור התעשייתי של בדים חזקים מתמיד שישמשו את תעשיית הטקסטיל, הביגוד ואופנה, כמו גם לייצור צבאי של אפודים ושכפ"צים משופרים נגד כדורים ולפיתוח של חוטי דיג חזקים מאי-פעם.
באוניברסיטה השבדית באופסלה למדעי החקלאות הצליחו חוקרים, באמצעות חיידקים, לייצר חלבון שאינו טבעי. למעשה הם יצרו אותו משני חלבונים שנלקחו מעכבישים שונים. החלבון הזה מתאפיין במסיסות מעולה במים ולשם טווייתו הם יצרו מעין "נול חלבוני" - מתקן טווייה המבוסס על חומרים שאינם אורגניים.
הנה קורי העכביש הטבעיים:
https://youtu.be/TtmwL7gb-i4
כך לומדים מהם המדענים ליצור חומרים חזקים ביותר מקורי העכביש:
https://youtu.be/3mcVs3K_ts0
כך מייצרים קורי עכביש מלאכותיים - משי חזק וגמיש כמו הטבעי:
https://youtu.be/35Q4l81R4ak?t=28s
פיתוח שוודי של קורים מלאכותיים ללא עכביש בגרמניה:
https://youtu.be/Yg6527AxKFE
חוטים שיהפכו בד נגד כדורים:
https://youtu.be/kBVA_i4R1VY
או חבלים חזקים מכל מה שידוע בעולם החבלים:
https://youtu.be/A8YSH_N7MWw
והרצאת טד על כוחם של קורי העכביש:
https://youtu.be/xossR6eHv3I?long=yes
החוקר והאמן מתקופת הרנסאנס לאונרדו דה וינצ'י, היה מגדולי הממציאים בכל הזמנים. על אף שמעולם לא ניסה בעצמו לעוף, הוא שרטט ותכנן מכונות טיסה רבות, ביניהן דגמי מטוסים ומסוקים שונים ומשונים. המסוק שתכנן היה במאה ה-20 הבסיס למסוקים הראשונים שהוטסו באוויר. הוא אפילו העלה לאוויר דמויות שעווה ממולאות באוויר חם, מאות שנים לפני הכדור הפורח של האחים מונגולפייה!
בין שאר הדגמים שתכנן, שרטט דה וינצ'י את מה שכינה "הציפור". זו הייתה מכונת תעופה, מטוס אם תרצו, בעלת כנפיים שדומות לאלו של ציפור. לצורך תכנון "הציפור" השתמש בידע והיכולת המדעיים שלו כדי לחקור זרמי אוויר, כוחות וחישובים מול כוח הכבידה. הוא גם עשה שימוש בידע הנרחב שלו באנטומיה, חקר הגוף, כדי ללמוד על מבנה הכנפיים של הציפורים ואיך ניתן לחקותו במכונות טיסה מכניות, באחת הדוגמאות הראשונות לביומימיקרי, למידה מהטבע לצרכי פיתוח.
הידע והתצפיות שלו בזואולוגיה הביאו את לאונרדו למסקנה שכנפיו של העטלף הן המתאימות ביותר לחיקוי במכונת טיסה.
הנה מכונות הטיסה של לאונרדו:
https://youtu.be/Y0_htkvCVpE
על מחקריו של ליאונרדו דה וינצ'י על מעוף הציפורים:
http://youtu.be/ugVB9ih9boQ
דמיינו שהיה מצליח להשיג מימון ולבנות את כלי הטיס שלו:
https://youtu.be/T6y7aoCsiSk
הסבר על העניין שלו במכונות טיסה:
https://youtu.be/lSAXn8kste0
בנייה בארץ של דגם כלי התעופה הזה (עברית):
https://youtu.be/F8a5QdKwTUs
דגם מודרני של מכונת הטיסה שתכנן דה וינצ'י:
http://youtu.be/EZrBmdERmig
ותערוכה של רישומיו בנושא - הקודקס על מעוף הציפורים:
http://youtu.be/oPCZ6HU9XLQ
השלדג (Kingfisher) הוא ציפור שמתמחה בלהביט למים ולהמתין לדגים. כשהוא רואה דג, מסתער עליו השלדג ולוקח אותו מהמים. הוא עושה זאת במהירות אדירה וכמעט בלי להתיז מים ברגע הפגיעה בהם, עם הנחיתה מלמעלה. למה זה חשוב? - מיד תבינו...
אולי תתקשו להאמין אבל מהשלדג למדו מהנדסי רכבות כיצד לייצר רכבות מהירות במיוחד. זה קרה כשמהנדס הרכבת יפאני, שהיה גם צפר חובב, צפה בשלדג בעת הצלילה שלו לתוך המים ושם לב למשהו שצפרים רבים ראו, אבל איש לא הבין כמוהו.
הוא שם לב שכניסת השלדג לתוך המים, היא חלקה לגמרי וכמעט ואינה מייצרת גל רעש. השלדג חייב את השקט היחסי הזה, בעת הפגיעה במים. המהנדס החליט לחקור מה מיוחד במבנה גופו של השלדג ושמאפשר לו לשמור על מים שקטים יחסית, למרות שהוא עובר מתווך אחד לאחר, מהאוויר אל המים.
די מהר הוא הבין שהדבר דומה למעבר של רכבת שיוצאת ממנהרה אל האוויר הפתוח. המעבר הזה, במיוחד כשמדובר ברכבות מהירות במיוחד, מייצר חיכוך שמהווה בעיה ואף סכנה במהירויות כה גבוהות, כמו אלה של רכבות הקליע היפאניות. תובנה זו של המהנדס החכם הובילה אותו לחקור את מבנה גופו של השלדג ובמיוחד את צורת המקור שלו ולתכנן מחדש את צורתו של קטר הרכבת על בסיס מקור השלדג. הרכבות הללו מהירות ובטוחות בזכות הלמידה מהשלדג, הרבה יותר.
לשמו זכה העוף הזה כמובן, בזכות דרך השגת המזון שלו - קוראים לו "של-דג" כי הוא שולה מהמים, כלומר מוציא, דגים מתוך המים.
מהנדסי הרכבות שלמדו מהשלדג כיצד לתכנן רכבות שקטות (מתורגם):
https://youtu.be/iMtXqTmfta0
הנה השלדג:
https://youtu.be/1CsyenHROSE
שיטת הציד של השלדג:
https://youtu.be/6YRM0sy3xIY
כך הוא גם לוכד לטאות ובעלי חיים אחרים:
https://youtu.be/laio6NW-PMs
כשהוא צד או לא, השלדג בכל מקרה הוא עוף יפה להפליא:
https://youtu.be/xX9J-lVUQd0
וזה הפך את השלדג ל"נער הפוסטר" של הביומימיקרי:
https://youtu.be/pynSWVdphH4
אם היינו מנסים לפתח יד מלאכותית, היכן היינו לומדים כיצד לפתח יד כזו? - סביר שההגיון היה מוביל אותנו ללימוד מסודר של הזרוע האנושית. אבל מדעני חברת FESTO הגרמנית החליטו ללמוד דווקא מהחדק של הפיל.
לדעת הזואולוגים זו המערכת הביולוגית המניעה בצורה היעילה ביותר דברים ממקום למקום. בחיפושיהם ממי ללמוד, גילו מהנדסי חברת FESTO וזואולוגים שגויסו לסייע להם שחדק הפיל מספק את הדרך הטובה ביותר בטבע להזזה של חפצים, באופן בטוח, חסכוני ויעיל.
רק בחדק שלו יש לפיל לא פחות מ-40 אלף שרירים. להשוואה - בכל הגוף האנושי כולו יש לנו 650 שרירים. בחדק גם אין עצמות ולכן הוא גמיש באופן יוצא מהכלל.
מצויד בתכונות כמו טווח תנועה רחב, גמישות, דיוק, עדינות ומהירות תנועה, החדק, מסתבר, הוא המערכת הביולוגית היעילה ביותר בטבע בהעברה או הנעה של עצמים שונים ממקום למקום. בכך שואבים ממנו החוקרים השראה לפיתוחה של ה-Bionic Handling Assistant, זרוע אחיזה מלאכותית שהיא גם יעילה וגם בטוחה.
חברת FESTO פיתחה וממשיכה לפתח זרוע אחיזה גמישה, לצרכים מודרניים מגוונים. הזרוע הביונית שמפתחת החברה היא מערכת הובלה פניאומאטית, המחקה את מבנה השרירים של החדק.
המערכת הזו נועדה למטרות מגוונות, משינוע של מוצרים ומרכיבים בתעשייה ובחקלאות ועד להרכבה עדינה, ומילוי צרכים רפואיים ושיקום של אנשים הסובלים ממוגבלויות.
טווח התנועה המתקבל בזרוע הבוטנית שמבוססת על החדק, לא מוגבל לצירים לינאריים, כלומר קוויים. חיישנים הסובבים את הזרוע מאפשרים ניטור של מסלול התנועה שלה והתאמה מתמדת של תנועתה למה שמתרחש מסביב.
אבל דווקא מערכת השרירים ולא העצמות היא שהופכת את החדק כה מוצלח בהזזת עצמים ממקום למקום, החל מהזעירים או הקטנים כמו עלים ופירות ועד גזעי עצים ענקיים.
באופן דומה, את הזרוע הביונית מרכיבות יחידות המצופות בחומר פלסטי ומלאות באוויר דחוס. הן מחוברות ביניהן ללא חיבורי מתכת. זהו אגב רק אחד מהסודות שהופכים אותה לבטוחה הרבה יותר במגע עם בני אדם, בין אם הוא מגע אקראי או מתוכנן.
לבטיחות הזו תורם גם ההתקן שבקצה הזרוע ומשמש לאחיזה של חפצים, לצרכים שונים - מהרכבה עדינה ועד שינוע של חפצים קטנים.
ואלה לא רק היעילות והבטיחות שמבטיח הלימוד מהחדק הטבעי של הפיל. בניגוד לתנועות הגסות שמאפיינות אמצעים מכניים דומים, התנועה היעילה והעדינה המאפיינת את הזרוע המלאכותית של FESTO, מאפשרת גם חיסכון באנרגיה.
החיסכון האנרגטי הזה אולי לא נראה משמעותי מאוד, אבל במכפלות של מערכות רבות כאלה, הפועלות ללא הפסקה, הוא הופך ליתרון בצד ההוצאות וגם בצד השמירה על הסביבה.
הנה הזרוע הביונית שפותחה בהשראת חדק הפיל:
https://youtu.be/SKJybDb1dz0
על פיתוח רובוטים שלומד מהחדק הפילי (עברית):
https://youtu.be/LDMDcMstUow?end=1m10s
החדק שלו משמש פיל כדי להילחם:
https://youtu.be/ZVAMnirC72c
החדק גם מעולה בלהשפריץ:
https://youtu.be/N6nvJeFLYv8
להפיל עץ חזק:
http://youtu.be/sNmLlJtiBek
ועוד מעט על זרוע האחיזה הגמישה של חברת פסטו:
https://youtu.be/9wr4xXdrUyg
השממית (House Gecko) היא לטאה קטנה שאנו רואים לעיתים קרובות בבית. היא אוכלת יתושים ואנשים נוהגים לומר שהיא מביאה מזל טוב לבית שבו היא נמצאת. אבל הדבר המופלא בשממית הוא האופן שבו היא מהלכת על הקירות ואפילו על התקרה, מבלי ליפול.
תודות לכריות הצמדה שיש לה בכפות הרגליים, השממית אינה נופלת מהתקרה ומקירות שעליהם היא מהלכת. כריות ההצמדה הללו עשויות משערות רבות וזעירות שיש להן צורה של וו. כל שערה כזו נתפסת בחריץ או בבליטה זעירה על הקיר או התקרה. כך מאפשרות שערות הוו הללו לשממית להצמד כמעט לכל משטח במבנה וללכת מבלי ליפול.
מנגנון ההיצמדות של רגלי השממית היווה השראה לפיתוח של דבקים מסחריים וחזקים. המחקר של רגל השממית סייע רבות לפיתוח של מנגנון היצמדות מכני, שהוא גם חזק וגם ניתן להסרה.
הנה הסבר על השממיות ויכולות האחיזה המדהימות שלהן:
http://youtu.be/t8cWrUd4Dy0
וסרטון מתורגם על היכולת של השממית ללעוג לכוח הכבידה:
https://youtu.be/YeSuQm7KfaE
תצוגה של יכולת האחיזה של שממית הבית על הקיר ולגמרי הפוכה:
http://youtu.be/rymLoj2ReuE
צילום מקרוב של שממית הבית:
http://youtu.be/XwoD9hoc95M
מהו האקסולוטל מלך הרגנרציה?
האקסולוטל (Axolotl) הוא סוג של סלמנדרה, שמקורו במקסיקו והוא שוחה באגמים.
בגודל של עד 30 סנטימטרים, האקסלוטל הצעיר ניזון מדגים קטנים, תולעים וחרקים. את האוכל הוא מזהה בדרך כלל בחוש הריח שלו. בשל נטיית הצעירים שבהם לאכול הכל, מי שמגדלים אקסלוטל לא נוהגים לשים באקווריום שלהם יצורים קטנים, כולל אקסלוטלים צאצאים, מחשש שהם יטרפו אותם.
אבל יש בבעל החיים הזה עוד משהו. האקסולוטל הוא מלך הרגנרציה, שזה אומר שהוא יכול להשלים איברים פגועים או כאלו שאיבד מגופו, כולל אפילו חלקים, מהפחות מרכזיים כמובן, במוחו.
בעולם הביו-מימיקרי, הלמידה המדעית מהטבע, חוקרים ומגדלים כיום את האקסלוטל במעבדה, כדי לגלות וללמוד אם ואיך ניתן להקנות לבני אדם את היכולת המדהימה שלו לרפא במהירות ולגדל איברים.
בטבע הוא גם די מיוחד בעוד תכונה שלו - האקסלוטל מהווה צורה לא מפותחת של סלמנדרה, שמגיעה לבגרות מינית כבר בשלב הזחל, שזה שלב מוקדם מאוד.
השם אקסולוטל נגזר מהשפה האצטקית, בה המילה atl משמעותה מים, בעוד xolotl פירושו כלב.
ואגב, בתמונת הערך מופיע אקסלוטל לבקן, סוג של מוטציה שמתפתחת ללא פיגמנטים.
הנה סיפורו של האקסלוטל:
https://youtu.be/Eo50ctoOTWs
האקסלוטל המרתק:
https://youtu.be/uUw4NJmAUNI
כך הם גדלים:
https://youtu.be/-ccHF9RuiNE
האקסולוטל (Axolotl) הוא סוג של סלמנדרה, שמקורו במקסיקו והוא שוחה באגמים.
בגודל של עד 30 סנטימטרים, האקסלוטל הצעיר ניזון מדגים קטנים, תולעים וחרקים. את האוכל הוא מזהה בדרך כלל בחוש הריח שלו. בשל נטיית הצעירים שבהם לאכול הכל, מי שמגדלים אקסלוטל לא נוהגים לשים באקווריום שלהם יצורים קטנים, כולל אקסלוטלים צאצאים, מחשש שהם יטרפו אותם.
אבל יש בבעל החיים הזה עוד משהו. האקסולוטל הוא מלך הרגנרציה, שזה אומר שהוא יכול להשלים איברים פגועים או כאלו שאיבד מגופו, כולל אפילו חלקים, מהפחות מרכזיים כמובן, במוחו.
בעולם הביו-מימיקרי, הלמידה המדעית מהטבע, חוקרים ומגדלים כיום את האקסלוטל במעבדה, כדי לגלות וללמוד אם ואיך ניתן להקנות לבני אדם את היכולת המדהימה שלו לרפא במהירות ולגדל איברים.
בטבע הוא גם די מיוחד בעוד תכונה שלו - האקסלוטל מהווה צורה לא מפותחת של סלמנדרה, שמגיעה לבגרות מינית כבר בשלב הזחל, שזה שלב מוקדם מאוד.
השם אקסולוטל נגזר מהשפה האצטקית, בה המילה atl משמעותה מים, בעוד xolotl פירושו כלב.
ואגב, בתמונת הערך מופיע אקסלוטל לבקן, סוג של מוטציה שמתפתחת ללא פיגמנטים.
הנה סיפורו של האקסלוטל:
https://youtu.be/Eo50ctoOTWs
האקסלוטל המרתק:
https://youtu.be/uUw4NJmAUNI
כך הם גדלים:
https://youtu.be/-ccHF9RuiNE
מהו הדבק החדשני בעולם?
דבק הגקסקין מחקה את היכולת של השממית גקו להידבק ולטפס על משטחים יבשים וחלקים, אפילו על זכוכית. לגקו יש על כל אצבע חצי מליון זיפים מסועפים. הזיפים הללו מאפשרים לאצבעות להידבק ברמה המולקולרית אל החומר. אין שם דבק אלא יכולת הצמדות טבעית. זה החיבור בין ביולוגיה להנדסה.
כיום מיוצרות, חוץ מהדבק שמתבסס על שערות האצבעות של הגקו, גם רצועות דביקות שניתן להשתמש בהן מאות פעמים, גם מתחת למים, מבלי שיגמרו או יפסיקו להדביק. רצועות כאלה הן כה חזקות שהן יכולות בקלות לגרור כלי רכב ממקום למקום!
הנה היכולת המופלאה של שממית הגקו (מתורגם):
https://youtu.be/YeSuQm7KfaE
על המחקר שקשור בתכונת הדבק הטבעי שלו:
http://youtu.be/uOTbOx7xJKE
וההסבר על זיפי האצבעות של הגקו:
http://youtu.be/OoYeIsSkafI
דבק הגקסקין מחקה את היכולת של השממית גקו להידבק ולטפס על משטחים יבשים וחלקים, אפילו על זכוכית. לגקו יש על כל אצבע חצי מליון זיפים מסועפים. הזיפים הללו מאפשרים לאצבעות להידבק ברמה המולקולרית אל החומר. אין שם דבק אלא יכולת הצמדות טבעית. זה החיבור בין ביולוגיה להנדסה.
כיום מיוצרות, חוץ מהדבק שמתבסס על שערות האצבעות של הגקו, גם רצועות דביקות שניתן להשתמש בהן מאות פעמים, גם מתחת למים, מבלי שיגמרו או יפסיקו להדביק. רצועות כאלה הן כה חזקות שהן יכולות בקלות לגרור כלי רכב ממקום למקום!
הנה היכולת המופלאה של שממית הגקו (מתורגם):
https://youtu.be/YeSuQm7KfaE
על המחקר שקשור בתכונת הדבק הטבעי שלו:
http://youtu.be/uOTbOx7xJKE
וההסבר על זיפי האצבעות של הגקו:
http://youtu.be/OoYeIsSkafI
מה לימד פרח הלוטוס הטהור את המדע?
דמיינו צמח שגדל בביצה מעופשת אבל שומר על המראה האצילי והמושלם שלו. זהו פרח הלוטוס (Lotus), שהוא סמל מבשר מזל ורב-משמעות בדתות שונות במזרח הרחוק. הלוטוס גדל בביצות כהות מזוהמה אבל מגיח מעל פני המים בפריחה מרהיבה ומיוחדת.
בדתות שונות במזרח הרחוק הפך הלוטוס לסמל להתפתחות אישית ורוחנית והתגברות על קשיי היום-יום. בבודהיזם הוא נחשב כפרח הנותן השראה לאנשים שרוצים להגיע ממעמקי החיים, מהמקומות הפחות טובים והקשים בחייהם - אל שיאים של מודעות, רוחניות, ידע, אמונה וחשיבה, שיובילו אותם אל חיים טובים מאי-פעם. ההינדואיזם רואה בו סמל ליכולת של המאמין להתעלם מהנאות ארציות וכך להגיע לתודעה טהורה ושלמות הרוחנית.
ואכן, פרח הלוטוס צומח משורשים הנמצאים עמוק בבוץ, דרך מי הביצות, עם גבעולים ארוכים, כך שפרחיו הריחניים יצוצו בשלווה אל מעל פני המים, אל מול אור השמש. לעיתים הוא גדל עם גבעולים באורך של רבע מטר מעל המים.
דרך זו של צמיחת הלוטוס היא אולי הסמל המיוחד ביותר שרואים המיסטיקנים והמאמינים, דרך שבה צומחת הנשמה האנושית של המאמין, הישר מהבוץ של החומרנות, אל הרוחניות הגבוהה ביותר, או ההארה.
אבל לא רק למאמינים מסייע הלוטוס. למעשה יכול כל אדם לקבל השראה מהצמח המופלא הזה. בהשראתו הוא יצליח לשלוט על גורלו ולבנות את עתידו במו-ידיו ואמונתו. גם כשהסביבה מעיקה ומקשה, נוכל גם אנחנו לצאת משם, וממש כמו הלוטוס נצליח להתגבר על הקשיים ולהגיע למקום בו נרצה. ממעמקי החיים נטפס אל מקום שבו נממש את החלומות והמשמעות של חיינו, מרום שבו נראה לעולם את החלק הכי טוב ויפה שיש בנו.
אגב, פרח הלוטוס הוא דוגמה מצוינת לביומימיקרי, למידה מהטבע. חברות מסחריות בתחום האופנה למדו מפרח הלוטוס כיצד לשפר את הבגדים שהם מייצרים, בכדי שיהיו עמידים במים. הלמידה הזו מהטבע, שנקראת ביומימטיקה, או ביומימיקרי, החלה כשהמדענים הבחינו שצמח הלוטוס נשאר תמיד נקי, על אף שהוא חי וגדל בסביבה בוצית. הם כינו את זה "אפקט הלוטוס" וחקרו את האופן שבו הצמח שומר על נקיונו בסביבה כה מזוהמת.
הנה עלי הכותרת של פרח הלוטוס נפתחים לאט:
https://youtu.be/JbeRRAvaEOw
פרחי לוטוס בקיוטו שביפאן:
https://youtu.be/qVRuOZwWUYE
סיפורו של פרח הלוטוס, שמוסר השכל יש בצידו:
https://youtu.be/vOk4hvpfDzM
מקדש בניו דלהי שבנוי בצורת הלוטוס:
https://youtu.be/ThrIh9OVKaU
ומצגת וידאו של פרח הלוטוס:
https://youtu.be/z9CJ6mkRb0I
דמיינו צמח שגדל בביצה מעופשת אבל שומר על המראה האצילי והמושלם שלו. זהו פרח הלוטוס (Lotus), שהוא סמל מבשר מזל ורב-משמעות בדתות שונות במזרח הרחוק. הלוטוס גדל בביצות כהות מזוהמה אבל מגיח מעל פני המים בפריחה מרהיבה ומיוחדת.
בדתות שונות במזרח הרחוק הפך הלוטוס לסמל להתפתחות אישית ורוחנית והתגברות על קשיי היום-יום. בבודהיזם הוא נחשב כפרח הנותן השראה לאנשים שרוצים להגיע ממעמקי החיים, מהמקומות הפחות טובים והקשים בחייהם - אל שיאים של מודעות, רוחניות, ידע, אמונה וחשיבה, שיובילו אותם אל חיים טובים מאי-פעם. ההינדואיזם רואה בו סמל ליכולת של המאמין להתעלם מהנאות ארציות וכך להגיע לתודעה טהורה ושלמות הרוחנית.
ואכן, פרח הלוטוס צומח משורשים הנמצאים עמוק בבוץ, דרך מי הביצות, עם גבעולים ארוכים, כך שפרחיו הריחניים יצוצו בשלווה אל מעל פני המים, אל מול אור השמש. לעיתים הוא גדל עם גבעולים באורך של רבע מטר מעל המים.
דרך זו של צמיחת הלוטוס היא אולי הסמל המיוחד ביותר שרואים המיסטיקנים והמאמינים, דרך שבה צומחת הנשמה האנושית של המאמין, הישר מהבוץ של החומרנות, אל הרוחניות הגבוהה ביותר, או ההארה.
אבל לא רק למאמינים מסייע הלוטוס. למעשה יכול כל אדם לקבל השראה מהצמח המופלא הזה. בהשראתו הוא יצליח לשלוט על גורלו ולבנות את עתידו במו-ידיו ואמונתו. גם כשהסביבה מעיקה ומקשה, נוכל גם אנחנו לצאת משם, וממש כמו הלוטוס נצליח להתגבר על הקשיים ולהגיע למקום בו נרצה. ממעמקי החיים נטפס אל מקום שבו נממש את החלומות והמשמעות של חיינו, מרום שבו נראה לעולם את החלק הכי טוב ויפה שיש בנו.
אגב, פרח הלוטוס הוא דוגמה מצוינת לביומימיקרי, למידה מהטבע. חברות מסחריות בתחום האופנה למדו מפרח הלוטוס כיצד לשפר את הבגדים שהם מייצרים, בכדי שיהיו עמידים במים. הלמידה הזו מהטבע, שנקראת ביומימטיקה, או ביומימיקרי, החלה כשהמדענים הבחינו שצמח הלוטוס נשאר תמיד נקי, על אף שהוא חי וגדל בסביבה בוצית. הם כינו את זה "אפקט הלוטוס" וחקרו את האופן שבו הצמח שומר על נקיונו בסביבה כה מזוהמת.
הנה עלי הכותרת של פרח הלוטוס נפתחים לאט:
https://youtu.be/JbeRRAvaEOw
פרחי לוטוס בקיוטו שביפאן:
https://youtu.be/qVRuOZwWUYE
סיפורו של פרח הלוטוס, שמוסר השכל יש בצידו:
https://youtu.be/vOk4hvpfDzM
מקדש בניו דלהי שבנוי בצורת הלוטוס:
https://youtu.be/ThrIh9OVKaU
ומצגת וידאו של פרח הלוטוס:
https://youtu.be/z9CJ6mkRb0I
איך פועלים מכשירים לראיית לילה?
מכשירים לראיית לילה (Night vision devices) משמשים כדי לאפשר צפייה בחשיכה וזיהוי של עצמים, בעלי חיים ובני אדם.
ישנם כמה סוגים של מכשירי ראיית לילה.
מא"כ, קיצור של "מגבר אור כוכבים" - מתבסס על מערכת אופטית שמזכירה בצורתה מעין משקפת. האור בלילה מגיע בעיקר מהירח והכוכבים ועקב מיעוט האור, הראייה שלנו בלילה מוגבלת. עדשות שונות במערכת הטכנולוגית הזו מאפשרות לחזק את אור הכוכבים והירח ולצפות בחשיכה.
הראייה הליילית הזו אינה כוללת צבעים אלא אור ירוק הנראה על מסך. שיטה זו מנצלת את העובדה שרגישות העין האנושית באור ירוק היא מקסימלית.
טכנולוגיה מבוססת חום - האפשרות "לראות" בחושך בטכנולוגיה תרמית מסתייעת בחום הנפלט מכל עצם ומכל בעל חיים. אבל זה לא קורה סתם אלא באמצעות באמצעות קרינה תת-אדומה שאותה לא ניתן לראות ללא ציוד מתאים.
באמצעות הקרינה התת-אדומה, קרינת האינפרה אדום, אפשר לאתר ולצפות גם בחשיכה. הקרינה התת-אדומה (Infra Red), או אינפרה-אדום, היא קרינה אלקטרומגנטית. קראו עליה בתגית "קרינה תת אדומה".
מצלמות תרמיות מאתרות היום באופן דומה נזילות בצנרת בלתי נראית, העוברת עמוק באדמה או בקירות מבנים. באמצעות הבדלי החום שבין המים הנוזלים והסביבה יכולה מצלמה כזו לאתר את מקום הנזילה.
מכל מקום, ההבנה שהקרינה הזו יכולה לאפשר ראיה ליילית באה מעולם בעלי החיים ומלמידה מהטבע, מה שנקרא ביומימקרי. המדענים זיהו מזמן שבעלי חיים שונים מסוגלים לקלוט בעיניהם קרינה תת-אדומה.
היכולת הזו של בעלי חיים לקלוט טווח תדרים רחב משל העין האנושית מקנה להם יתרונות הישרדותיים. בזכותה הם מסוגלים לזהות מרחוק וגם בחשיכה מוחלטת, את הקרינה התת-אדומה שנפלטת מגופו של טרף פוטנציאלי וכך הם מאתרים אותו וטורפים. כך אחרים יכולים להגן על עצמם מטורפים בחשיכה, המתקרבים אליהם.
ממש כמוהם נעזרים חיילים וצבאות שונים במכשירי ראיית לילה, כדי לאתר כוחות אוייב בחשיכה ולפגוע בהם בטרם יותקפו הם.
#סוגי מכשירים לראיית לילה
בין אמצעי התצפית הליילית המשמשים לצרכים צבאיים וביטחוניים יש משקפות לילה (Goggles), כוונות אופטיות לכלי נשק וכוונות טנקים, מצלמות, כוונות טלסקופיות וטלסקופים.
שימוש אזרחי עושים בעיקר במצלמות אבטחה ומשקפות.
הנה ראיית הלילה וסוגי המכשירים לראיית לילה (עברית):
https://youtu.be/_c3duNyKQf0
איך פועלות השיטות לראיית לילה:
https://youtu.be/xyLEyAnF8-Q
מצלמות תרמיות חדישות המכונות ENVG:
https://youtu.be/2v0YrtkwUDQ
מישהו שבנה משקפת אינפרה אדום בעצמו:
https://youtu.be/I1xvc-nfI9U
עוד על טכנולוגיית ה-NVD מבוססת אור הכוכבים:
https://youtu.be/CP6wofWfUws
וכך בנוי האור המלא שאנו רואים והאינפרה אדום הוא בחלק הבלתי נראה שלו (עברית):
http://youtu.be/KhXU9D1NlOc
מכשירים לראיית לילה (Night vision devices) משמשים כדי לאפשר צפייה בחשיכה וזיהוי של עצמים, בעלי חיים ובני אדם.
ישנם כמה סוגים של מכשירי ראיית לילה.
מא"כ, קיצור של "מגבר אור כוכבים" - מתבסס על מערכת אופטית שמזכירה בצורתה מעין משקפת. האור בלילה מגיע בעיקר מהירח והכוכבים ועקב מיעוט האור, הראייה שלנו בלילה מוגבלת. עדשות שונות במערכת הטכנולוגית הזו מאפשרות לחזק את אור הכוכבים והירח ולצפות בחשיכה.
הראייה הליילית הזו אינה כוללת צבעים אלא אור ירוק הנראה על מסך. שיטה זו מנצלת את העובדה שרגישות העין האנושית באור ירוק היא מקסימלית.
טכנולוגיה מבוססת חום - האפשרות "לראות" בחושך בטכנולוגיה תרמית מסתייעת בחום הנפלט מכל עצם ומכל בעל חיים. אבל זה לא קורה סתם אלא באמצעות באמצעות קרינה תת-אדומה שאותה לא ניתן לראות ללא ציוד מתאים.
באמצעות הקרינה התת-אדומה, קרינת האינפרה אדום, אפשר לאתר ולצפות גם בחשיכה. הקרינה התת-אדומה (Infra Red), או אינפרה-אדום, היא קרינה אלקטרומגנטית. קראו עליה בתגית "קרינה תת אדומה".
מצלמות תרמיות מאתרות היום באופן דומה נזילות בצנרת בלתי נראית, העוברת עמוק באדמה או בקירות מבנים. באמצעות הבדלי החום שבין המים הנוזלים והסביבה יכולה מצלמה כזו לאתר את מקום הנזילה.
מכל מקום, ההבנה שהקרינה הזו יכולה לאפשר ראיה ליילית באה מעולם בעלי החיים ומלמידה מהטבע, מה שנקרא ביומימקרי. המדענים זיהו מזמן שבעלי חיים שונים מסוגלים לקלוט בעיניהם קרינה תת-אדומה.
היכולת הזו של בעלי חיים לקלוט טווח תדרים רחב משל העין האנושית מקנה להם יתרונות הישרדותיים. בזכותה הם מסוגלים לזהות מרחוק וגם בחשיכה מוחלטת, את הקרינה התת-אדומה שנפלטת מגופו של טרף פוטנציאלי וכך הם מאתרים אותו וטורפים. כך אחרים יכולים להגן על עצמם מטורפים בחשיכה, המתקרבים אליהם.
ממש כמוהם נעזרים חיילים וצבאות שונים במכשירי ראיית לילה, כדי לאתר כוחות אוייב בחשיכה ולפגוע בהם בטרם יותקפו הם.
#סוגי מכשירים לראיית לילה
בין אמצעי התצפית הליילית המשמשים לצרכים צבאיים וביטחוניים יש משקפות לילה (Goggles), כוונות אופטיות לכלי נשק וכוונות טנקים, מצלמות, כוונות טלסקופיות וטלסקופים.
שימוש אזרחי עושים בעיקר במצלמות אבטחה ומשקפות.
הנה ראיית הלילה וסוגי המכשירים לראיית לילה (עברית):
https://youtu.be/_c3duNyKQf0
איך פועלות השיטות לראיית לילה:
https://youtu.be/xyLEyAnF8-Q
מצלמות תרמיות חדישות המכונות ENVG:
https://youtu.be/2v0YrtkwUDQ
מישהו שבנה משקפת אינפרה אדום בעצמו:
https://youtu.be/I1xvc-nfI9U
עוד על טכנולוגיית ה-NVD מבוססת אור הכוכבים:
https://youtu.be/CP6wofWfUws
וכך בנוי האור המלא שאנו רואים והאינפרה אדום הוא בחלק הבלתי נראה שלו (עברית):
http://youtu.be/KhXU9D1NlOc
מה המשקל שנמלים יכולות להרים ומה הרובוט שבנוי על זה?
פעם חשבו שהנמלים יכולות להרים משקל עצום ביחס למשקלן שלהן וציינו שנמלה יכולה לשאת משא במשקל של 50 פעמים ממשקל גופה. בהמשך גילו שנמלה יכולה להרים בבת אחת גם פי 1,000 ממשקל הגוף שלה. הדבר דומה לבן אדם שמרים משאית על כתפיו!
אבל בשנים האחרונות מתחדד שמדובר גם כאן ביכולת הרבה יותר גדולה. מחקרים חדשים לימדו את החוקרים שמשהו במכניקה המובנית של צוואר הנמלה מאפשר לה להרים משקל ששמגיע גם לפי 5,000 ממשקל גופה. החוקרים שביצעו צילומי רנטגן לנמלים, גילו שהרקמות שמרכיבות את צוואר הנמלה הן רקמות רכות. החיבור של הרקמות הללו לשלד הקשיח של ראש הנמלה ואל הגוף שלה יוצר חיכוך שונה, שמצליח להוריד את העומס שנוצר על צוואר הנמלה. למעשה, גילו החוקרים, יש לנמלה מעין ציר לפעולת ההרמה שלה - ומנוף, כולנו זוכרים, מצליח להרים משקל מדהים, בזכות המבנה שלו.
לאחר שהחוקרים למדו את המכלול המכני של גוף הנמלים, הם עשו "הנדסה לאחור" ובנו מודל מכני שמחקה את מבנה גופן, בחומרים וביכולת התנועה שלו. כיום הם מנסים לפתח רובוט שרוב הכוח שלו, כמו אצל הנמלה, מופנה להרמת המשאות, במקום להזזת משקלו העצמי. הוא שוקל הרבה פחות ובנוי מאסיבי הרבה פחות, בניגוד לנטייה הטבעית של בוני הרובוטים בעבר.
הנה קבוצת נמלים שיכולה לשאת לטאה ענקית בלי להתאמץ:
http://youtu.be/rBVmJtQsGgM
ונמלה סוחבת לבדה סיגריה:
http://youtu.be/l43kTZ4Br5U
פעם חשבו שהנמלים יכולות להרים משקל עצום ביחס למשקלן שלהן וציינו שנמלה יכולה לשאת משא במשקל של 50 פעמים ממשקל גופה. בהמשך גילו שנמלה יכולה להרים בבת אחת גם פי 1,000 ממשקל הגוף שלה. הדבר דומה לבן אדם שמרים משאית על כתפיו!
אבל בשנים האחרונות מתחדד שמדובר גם כאן ביכולת הרבה יותר גדולה. מחקרים חדשים לימדו את החוקרים שמשהו במכניקה המובנית של צוואר הנמלה מאפשר לה להרים משקל ששמגיע גם לפי 5,000 ממשקל גופה. החוקרים שביצעו צילומי רנטגן לנמלים, גילו שהרקמות שמרכיבות את צוואר הנמלה הן רקמות רכות. החיבור של הרקמות הללו לשלד הקשיח של ראש הנמלה ואל הגוף שלה יוצר חיכוך שונה, שמצליח להוריד את העומס שנוצר על צוואר הנמלה. למעשה, גילו החוקרים, יש לנמלה מעין ציר לפעולת ההרמה שלה - ומנוף, כולנו זוכרים, מצליח להרים משקל מדהים, בזכות המבנה שלו.
לאחר שהחוקרים למדו את המכלול המכני של גוף הנמלים, הם עשו "הנדסה לאחור" ובנו מודל מכני שמחקה את מבנה גופן, בחומרים וביכולת התנועה שלו. כיום הם מנסים לפתח רובוט שרוב הכוח שלו, כמו אצל הנמלה, מופנה להרמת המשאות, במקום להזזת משקלו העצמי. הוא שוקל הרבה פחות ובנוי מאסיבי הרבה פחות, בניגוד לנטייה הטבעית של בוני הרובוטים בעבר.
הנה קבוצת נמלים שיכולה לשאת לטאה ענקית בלי להתאמץ:
http://youtu.be/rBVmJtQsGgM
ונמלה סוחבת לבדה סיגריה:
http://youtu.be/l43kTZ4Br5U
איך טיול בטבע הביא להמצאת הסקוץ'?
הצמדן או הסקוץ' לא הומצא בסוכנות החלל, אלא מתוך התבוננות בצמח טבעי על כדור הארץ. זה קרה בשנת 1948, כשהמדען השווייצרי ג'ורג' דה מסטרל טייל עם כלבו. דה מסטרל הבחין שזרעים קוצניים של צמח בשם "לפה קוצנית" (Burdock plant), דבקו בפרוותו של הכלב ובמכנסיו שלו. מדובר במנגנון הפצה של הצמח, כלומר כך הוא מפיץ את זרעיו לכל עבר.
היכולת של הזרע להיצמד חזק כל כך לפרווה ולבד סיקרנה את ג'ורג' דה-מסטרל. הוא בחן אותו במיקרוסקופ וראה ווים זעירים שמאפשרים לו להיצמד למשטחים כאלה. ואכן, הפרח של הלפה הקוצנית מוקף בעלעלים מעוקלים שמצמידים אותו לפרווה של בעלי חיים שעוברים לידו.
ההמשך הוא מרתק. דה מסטרל הבין שכך ניתן ליצור שיטת חיבור בין מרכיבים גמישים, כמו בדים ורצועות. בתהליך של מימיקרי, למידה מהטבע, הוא פיתח על פי העקרון של הצמדות זרעי הלפה הקוצנית את הסקוטש, באנגלית ה-Velcro, ששמו העברי "צמדן".
אמנם נעשה בצמדן שימוש רב בחלליות, אך כיום הוא נמצא גם בשימוש צבאי, תעשייתי וביתי נרחב.
כך נצמד הסקוץ':
https://youtu.be/eToAEyTdmrE
הנה שיטת ההפצה הטבעית שהפכה לאחד המוצרים השימושיים של נאסא:
https://youtu.be/hitt-tCguLw
כך למד דה מסטרל מהטבע ופיתח את הצמדן, או הסקוץ':
http://youtu.be/oqdsApay87k
שימו לב כמה קשה לנתק את הזרעים הללו:
https://youtu.be/ini4BaQcBRE
כך עובד הוולקרו:
https://youtu.be/mgcIivxODH0
והנה סרטון תיעודי שמראה את הצמדן, ייצורו ושימושיו:
https://youtu.be/LdJw3zhk__g?long=yes
הצמדן או הסקוץ' לא הומצא בסוכנות החלל, אלא מתוך התבוננות בצמח טבעי על כדור הארץ. זה קרה בשנת 1948, כשהמדען השווייצרי ג'ורג' דה מסטרל טייל עם כלבו. דה מסטרל הבחין שזרעים קוצניים של צמח בשם "לפה קוצנית" (Burdock plant), דבקו בפרוותו של הכלב ובמכנסיו שלו. מדובר במנגנון הפצה של הצמח, כלומר כך הוא מפיץ את זרעיו לכל עבר.
היכולת של הזרע להיצמד חזק כל כך לפרווה ולבד סיקרנה את ג'ורג' דה-מסטרל. הוא בחן אותו במיקרוסקופ וראה ווים זעירים שמאפשרים לו להיצמד למשטחים כאלה. ואכן, הפרח של הלפה הקוצנית מוקף בעלעלים מעוקלים שמצמידים אותו לפרווה של בעלי חיים שעוברים לידו.
ההמשך הוא מרתק. דה מסטרל הבין שכך ניתן ליצור שיטת חיבור בין מרכיבים גמישים, כמו בדים ורצועות. בתהליך של מימיקרי, למידה מהטבע, הוא פיתח על פי העקרון של הצמדות זרעי הלפה הקוצנית את הסקוטש, באנגלית ה-Velcro, ששמו העברי "צמדן".
אמנם נעשה בצמדן שימוש רב בחלליות, אך כיום הוא נמצא גם בשימוש צבאי, תעשייתי וביתי נרחב.
כך נצמד הסקוץ':
https://youtu.be/eToAEyTdmrE
הנה שיטת ההפצה הטבעית שהפכה לאחד המוצרים השימושיים של נאסא:
https://youtu.be/hitt-tCguLw
כך למד דה מסטרל מהטבע ופיתח את הצמדן, או הסקוץ':
http://youtu.be/oqdsApay87k
שימו לב כמה קשה לנתק את הזרעים הללו:
https://youtu.be/ini4BaQcBRE
כך עובד הוולקרו:
https://youtu.be/mgcIivxODH0
והנה סרטון תיעודי שמראה את הצמדן, ייצורו ושימושיו:
https://youtu.be/LdJw3zhk__g?long=yes
מאיזה בעל חיים למדו ליצור טורבינות רוח?
מאיזה בעל חיים למדו ליצור טורבינות רוח?
הזואולוגים בזמנו לא הצליחו להבין כיצד יכול הלוויתן הגבנוני העצום והמסורבל לרדוף אחרי הטרף הזריז, בזריזות וביעילות כה רבה. לפי כל הגיון היו אמורים ממדיו הגדולים להכשיל אותו במשימה. הם חקרו את העניין לעומק וגילו בליטות זעירות בקצה הסנפיר של הלווייתן הגבנוני.
הבליטות שעל קצה הסנפיר של הלוויתן הגבנוני מונעות היווצרות של מערבולות ויוצרות זרימת מים חלקה מסביב לסנפיר.
מהבליטות הללו למדו המהנדסים כיצד לייעל את התנועה של מדחפים וכנפיים של מטוסים, אל מול התנגדות האוויר.
אחד הרעיונות השימושיים היה לפתח להבים משופרים לטורבינות רוח עצומות. טורבינה כזו פותחה, למשל, בחברת whalepower.
בחברה אחרת פיתחו בעזרת הידע הזה להבים חדשניים לטורבינות תת ימיות, שמייצרות חשמל מזרימת הגאות והשפל.
הנה ההשראה הטכנולוגית ששאבו המדע וההנדסה מסנפירי הלוויתן הגבנוני:
https://youtu.be/FMG5Ah1g8rM?t=29s
הלוויתן הגבנוני ושירת הציד שלו, המהום אופייני, הנשמע במים במרחק של מאות קילומטרים:
https://youtu.be/WabT1L-nN-E
על גודלו של הלוויתן הגבנוני:
http://youtu.be/G10_wHNNPeI?t=7s
הנדידה שלו:
https://youtu.be/zGbUxKdGAGE
ובזכות יכולות השחייה שלו, גומע הלווייתן הגבנוני אלפי קילומטרים עד לאנטארקטיקה:
https://youtu.be/yMxY4c5SeIs
הזואולוגים בזמנו לא הצליחו להבין כיצד יכול הלוויתן הגבנוני העצום והמסורבל לרדוף אחרי הטרף הזריז, בזריזות וביעילות כה רבה. לפי כל הגיון היו אמורים ממדיו הגדולים להכשיל אותו במשימה. הם חקרו את העניין לעומק וגילו בליטות זעירות בקצה הסנפיר של הלווייתן הגבנוני.
הבליטות שעל קצה הסנפיר של הלוויתן הגבנוני מונעות היווצרות של מערבולות ויוצרות זרימת מים חלקה מסביב לסנפיר.
מהבליטות הללו למדו המהנדסים כיצד לייעל את התנועה של מדחפים וכנפיים של מטוסים, אל מול התנגדות האוויר.
אחד הרעיונות השימושיים היה לפתח להבים משופרים לטורבינות רוח עצומות. טורבינה כזו פותחה, למשל, בחברת whalepower.
בחברה אחרת פיתחו בעזרת הידע הזה להבים חדשניים לטורבינות תת ימיות, שמייצרות חשמל מזרימת הגאות והשפל.
הנה ההשראה הטכנולוגית ששאבו המדע וההנדסה מסנפירי הלוויתן הגבנוני:
https://youtu.be/FMG5Ah1g8rM?t=29s
הלוויתן הגבנוני ושירת הציד שלו, המהום אופייני, הנשמע במים במרחק של מאות קילומטרים:
https://youtu.be/WabT1L-nN-E
על גודלו של הלוויתן הגבנוני:
http://youtu.be/G10_wHNNPeI?t=7s
הנדידה שלו:
https://youtu.be/zGbUxKdGAGE
ובזכות יכולות השחייה שלו, גומע הלווייתן הגבנוני אלפי קילומטרים עד לאנטארקטיקה:
https://youtu.be/yMxY4c5SeIs
מה לומד האדם ממעוף הזרזירים?
מעופן של להקות הזרזירים הוא אחד הדברים המופלאים שיש בעולם הציפורים. כמו להקות הסרדינים העצומות, שנעות כגלים אדירים וכהים מתחת לפני המים, כך נעים הזרזירים באוויר, כמו ענן שחור ומהיר להפליא.
מדענים הצליחו לבנות מודל של מעוף להקות הזרזירים ולגלות כיצד הם עפים בתיאום מושלם שכזה. הטענה היא שהמעוף המשותף, בדיוק כמו אצל דגים קטנים, נועד להגדיל את הביטחון של חברי הלהקה מפני טורפים.
העוף הדורס ינסה מבחינתו לפצל את הלהקה ובכך להחליש את יכולתה להתנגד ולהפחיד אותה. אותן הציפורים שרואות אותו, מעבירות מידע לאחרות באמצעות דפוסים של אור וצל, וכך כולן נוהגות באופן מתואם כדי להימלט.
הידע הנלמד מהזרזירים הוא חשוב מאד, שכן בעתיד ניתן יהיה לבנות מערכות תיאום למל"טים או לנחילי רובוטים שמתעופפים באוויר ומבצעים פעולות ריגול או לוחמה, מבלי שטייס אנושי צריך להטיס אותם.
הנה סיפורו של "מחול הזרזירים" וההסבר (עברית):
https://youtu.be/edwBwtUAyjQ
ויזואלית "מחול הזרזירים" הוא מדהים:
http://youtu.be/eakKfY5aHmY
מהמחקר על מעופם של הזרזירים (מתורגם):
https://youtu.be/Gtm_1VWhKFs
הזרזירים במעופם היפהפה:
https://youtu.be/QOGCSBh3kmM
והצלילים, הסאונד המדהים של הזרזירים:
https://youtu.be/V4f_1_r80RY
מעופן של להקות הזרזירים הוא אחד הדברים המופלאים שיש בעולם הציפורים. כמו להקות הסרדינים העצומות, שנעות כגלים אדירים וכהים מתחת לפני המים, כך נעים הזרזירים באוויר, כמו ענן שחור ומהיר להפליא.
מדענים הצליחו לבנות מודל של מעוף להקות הזרזירים ולגלות כיצד הם עפים בתיאום מושלם שכזה. הטענה היא שהמעוף המשותף, בדיוק כמו אצל דגים קטנים, נועד להגדיל את הביטחון של חברי הלהקה מפני טורפים.
העוף הדורס ינסה מבחינתו לפצל את הלהקה ובכך להחליש את יכולתה להתנגד ולהפחיד אותה. אותן הציפורים שרואות אותו, מעבירות מידע לאחרות באמצעות דפוסים של אור וצל, וכך כולן נוהגות באופן מתואם כדי להימלט.
הידע הנלמד מהזרזירים הוא חשוב מאד, שכן בעתיד ניתן יהיה לבנות מערכות תיאום למל"טים או לנחילי רובוטים שמתעופפים באוויר ומבצעים פעולות ריגול או לוחמה, מבלי שטייס אנושי צריך להטיס אותם.
הנה סיפורו של "מחול הזרזירים" וההסבר (עברית):
https://youtu.be/edwBwtUAyjQ
ויזואלית "מחול הזרזירים" הוא מדהים:
http://youtu.be/eakKfY5aHmY
מהמחקר על מעופם של הזרזירים (מתורגם):
https://youtu.be/Gtm_1VWhKFs
הזרזירים במעופם היפהפה:
https://youtu.be/QOGCSBh3kmM
והצלילים, הסאונד המדהים של הזרזירים:
https://youtu.be/V4f_1_r80RY
