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.
»
«
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
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
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
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 המציאו את הסטיק לייט מלימוד של הטבע?
בעלי חיים שיוצרים אור בגופם היא תופעה בטבע. בעלי חיים שכאלה יכולים להפוך חלקים מגופם לנקודות אור זוהרות בחשיכה.
האור שיוצרת תופעת הביו-לומינציה בטבע אינו חם ואינו מתכלה. הוא נוצר מחיבור בין חומרים שהריאקציה ביניהם היא שיוצרת את האור.
ואם האור הכימי לא מתכלה אז לא פלא שכיום מנסים ליצור שימוש בביו לומינציה לתאורה שימושית וחסכונית בחיי היום יום. דמיינו איזו תאורה חסכונית באנרגיה תהיה זו שמגיעה מעצים מאירים בתור תאורת דרכים.
רמזים לפוטנציאל של אור מחומרים אפשר לראות כבר היום, כשהסטיק לייטס, אותם "מקלורים" כימיים (האקדמיה ללשון עברית תרגמה סטיק-לייט ל"מקלור"), עושים שימוש בכימיה כדי להאיר.
הסטיק לייט נולד בסוף שנות ה-70 כשהבינו שחיבור בין חומרים שיוצרים אור הוא הדרך לסמן דברים בחשיכה.
אז הכניסו לו כמוסה פנימית עם מי חמצן (בשפת הכימאים "תמיסת מימן פראוקסידי") ומסביבה חומר בשם פניל אוקסלט אסטר. כששוברים את הכמוסה הפנימית נוצרת תגובה כימית בין שני החומרים והם מייצרים אנרגיה. יש בסטיקלייט גם תמיסה של צבע פלורסנטי, שמקבלת את האנרגיה הזו וכמו נורת פלורוסנט פולטת מיד את האור ונותנת לסטיק לייט את הצבע המיוחד שלו.
בתחילה אכן השתמשו בסטיק לייטים בעיקר בצבא, כדי לזהות מטרות ולוחמים ולאיתות בין כוחות המתאמנים בחשיכה.
הצבע היה אז ירוק. כיום מופצים המקלורים במגוון צורות וצבעים, גם כצמידים, תולעים מוארות ועוד והם משמשים לא פעם לבידור משעשע במסיבות.
הנה המצאת המקלות הזוהרים והכימיה שלהם:
http://youtu.be/EjwqnYoKElo
וסרטון אנימציה שמסביר את תופעת הביו-לומינציה:
http://youtu.be/oKjFVBVGad0?t=14s
איך שימש השלדג לשיפור של רכבות הקליע?
בשנת 1964, כשהוצגה לראשונה רכבת הקליע (Bullet Train) לעולם, היא נחשבה לניצחון ענק של ההנדסה היפנית וההנדסה האנושית בכלל. אבל די מהר הסתבר שהשבחים והמחמאות היו מעט מוקדמים מדי. כשהרכבות הללו החלו לפעול התגלה פגם תכנוני משמעותי שקשור בחיי העיר הגדולה.
הבעיה הייתה עם המנהרות של הרכבות, שעברו מתחת לשכונות רבות בטוקיו ובערי יפן האחרות. מנהלי הרכבת זכו ליותר ויותר תלונות על הרעש הנורא שמייצרת רכבת הקליע, בכל פעם שהיא יוצאת מהמנהרה, במהירויות גבוהות שמעל 320 קילומטר לשעה.
הרעש הזה, של בום המנהרה, נשמע כמו פיצוץ אדיר ובלתי נסבל, במיוחד למי שהתגוררו בשכונות הסמוכות לאותן יציאות של המנהרות, אך גם למי שמתגוררים עד חצי קילומטר מהמקום.
רעשי הפיצוצים הללו לא היו משהו שרכבת אמורה לגרום לתושבי העיר. היה ברור שצעד כמו האטה של רכבת הבולט בתוך מנהרות, הוא לא הפתרון. ממשלת יפן הגדילה וקבעה מגבלת רעש של 70 דציבל, כדי למנוע רמות זיהום רעש נוספות.
ממה נגרם רעש הפיצוץ?
הרעש הזה נגרם מלחץ האוויר שנוצר במנהרה בזמן נסיעת רכבת הקליע. כי בנסיעתה המהירה הרכבת דוחפת אוויר לאורך המנהרה הסגורה. תוך כדי נסיעה מהירה כל כך, היא מגדילה מאוד ובאופן הולך וגובר את לחץ האוויר. כשהיא מגיעה לקצה המנהרה הלחץ הזה משתחרר החוצה בצורה של בום קולי, ממש כמו הבום העל-קולי שגורם מטוס כשהוא עובר את מהירות הקול.
הפתרון נמצא כ-30 שנה אחר כך. זה היה כשאחד המהנדסים שהיה צפר, אייג'י נקטסו, חשב על רעיון - בהשראת הטבע. נקטסו היה, כאמור, צפר חובב ציפורים, שאוהב לצפות בהם בטבע. הוא צפה בשלדגים (Kingfisher), בעת שהם צדים את הדגים שבמים. הוא שם לב שהם מצליחים להפתיע את הדג הניצוד, על אף שהם צוללים למים במהירות גבוהה מאוד.
המהנדס החכם הבין שמבנה המקור המחודד של השלדג הוא שמאפשר לו להכניס את הראש למים, כשהוא בא במהירות עצומה של מעוף אל תוכם, כשהוא לא מתיז יותר מדי מים ולא מחולל רעש שיבריח את הדג. אייג'י נקטסו קיבל השראה ממבנה המקור של השלדג וחשב שניתן ליישם אותו ברכבת ולפתור את נושא הרעש ביציאה מהמנהרות.
לאחר שחקרו את הרעיון הוא ועמיתיו המהנדסים, הם אכן עיצבו מחדש את חזית רכבת הקליע. האף שלה הפך דומה לזה של השלדג, שיפר ובהמשך הציע תוצאות רעש טובות הרבה יותר ודי מהר פתר את בעיית הרעש המעיקה של רכבות שינקנסן (Shinkansen), שמן היפני של רכבות הקליע המהירות.
על הדרך, אגב, הגדיל השינוי גם את היעילות האנרגטית של הרכבת. כך למשל הפחית השינוי במבנה חזית הקטר את צריכת האנרגיה של רכבת הקליע, ב-15%. בזכות השינוי יכולים היו המהנדסים גם להגדיל את מהירותה בסביבות 10%.
בסופו של דבר, מספרים מהנדסי הרכבת שמאז הפכה עבורם הלמידה מהטבע לעיקרון מוביל ונוכח בכל עבודתם. הם שיפרו בזכותו גם רעשים בגג הרכבת, שיצר מגע הפנטוגרף בכבלי החשמל ומהחיכוך עם האוויר. הפתרון הפעם נלקח מהנוצות המשוננות של דורסי לילה, שמאפשרות להם את המעוף השקט וההכרחי לציד לילי.
קודם כל נכיר את השלדגים - הדייגים של הטבע (עברית):
https://youtu.be/rkoPyafrGZo
כך למדו המהנדסים ביפן מהשלדג איך להקטין את הרעש של רכבת הקליע:
https://youtu.be/poNUiJ7x2CE
תלמידים מסבירים כיצד יישמו את הרעיון ברכבות הקליע:
https://youtu.be/KciBnSf8CmU
רכבות השינקנסן, רכבות הקליע של יפאן:
https://youtu.be/F2q9vXLHrmE
וסרטון מקיף על השלדג ש"לימד" את המהנדסים להנדס:
https://youtu.be/4SY3SX1eDU8?long=yes
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
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
מהו עכביש ה"פליק-פלאק"?
"סברנוס רכנברגי" הוא שם של עכביש, אחד ממינים רבים בעולם. אבל הוא אחראי להפתעה של ממש בתחום מחקר החרקים. חוקרי החרקים, שהיו בטוחים שהם יודעים הכל על תנועה של חרקים, הופתעו לגלות בשנת 2009 שהעכביש המשונה הזה שבא ממרוקו, נע ממקום למקום, במין קפיצה שמזכירה קפיצות פליק פלאק אנושיות.
ואכן הוא זכה בציבור לכינוי "עכביש הפליק-פלאק" (Flic Flac spider). בכך שהוא מגלגל עצמו כך, הוא יכול להכפיל את מהירותו. הוא עושה זאת גם כהגנה נגד טורפים וגם כדרך יעילה להתמודד עם החום הרב בסביבתו.
ההפתעה שסיפק "עכביש הפליק-פלאק" בתנועה היחודית הזו, הביאה מומחים לרובוטיקה, לפתח מודלים של רובוט בדמותו. כמוהו גם הרובוט יודע לבצע קפיצות מרהיבות בסגנון של העכביש האמיתי והופך עצמו למעין גלגל שמסוגל כך להגדיל מאד את מהירות התנועה שלו בעת סכנה. החוקרים מתכננים שרובוטים ישתמשו ביכולת התנועה המהירה הזו, כדי לנוע על כוכב מאדים ועל כוכבי לכת נוספים בעתיד.
הנה עכביש הפליק-פלאק בפעולה ורובוט ראשוני שנבנה כחיקוי של תנועתו:
https://youtu.be/fAjNjPUbV2g
הסבר וידאו קצר:
https://youtu.be/RerXsbuJ1S4
התנועה המופלאה שלו:
https://youtu.be/ppENKVwNZms
הסיבוב המטורף שמאפשר לו להתגלגל במהירות בדיונות ולחמוק מטורפים:
https://youtu.be/mzEdV1sPXV4
רובוט מתקדם שמתגלגל כמוהו:
https://youtu.be/jGP5NxcCyjE
ועוד רובוט "פליק-פלאק" שפותח גם הוא בהשראת העכביש הזה:
http://youtu.be/t7cms6yk0W4
"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
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
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
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
למידה מהטבע
בעלי חיים שיוצרים אור בגופם היא תופעה בטבע. בעלי חיים שכאלה יכולים להפוך חלקים מגופם לנקודות אור זוהרות בחשיכה.
האור שיוצרת תופעת הביו-לומינציה בטבע אינו חם ואינו מתכלה. הוא נוצר מחיבור בין חומרים שהריאקציה ביניהם היא שיוצרת את האור.
ואם האור הכימי לא מתכלה אז לא פלא שכיום מנסים ליצור שימוש בביו לומינציה לתאורה שימושית וחסכונית בחיי היום יום. דמיינו איזו תאורה חסכונית באנרגיה תהיה זו שמגיעה מעצים מאירים בתור תאורת דרכים.
רמזים לפוטנציאל של אור מחומרים אפשר לראות כבר היום, כשהסטיק לייטס, אותם "מקלורים" כימיים (האקדמיה ללשון עברית תרגמה סטיק-לייט ל"מקלור"), עושים שימוש בכימיה כדי להאיר.
הסטיק לייט נולד בסוף שנות ה-70 כשהבינו שחיבור בין חומרים שיוצרים אור הוא הדרך לסמן דברים בחשיכה.
אז הכניסו לו כמוסה פנימית עם מי חמצן (בשפת הכימאים "תמיסת מימן פראוקסידי") ומסביבה חומר בשם פניל אוקסלט אסטר. כששוברים את הכמוסה הפנימית נוצרת תגובה כימית בין שני החומרים והם מייצרים אנרגיה. יש בסטיקלייט גם תמיסה של צבע פלורסנטי, שמקבלת את האנרגיה הזו וכמו נורת פלורוסנט פולטת מיד את האור ונותנת לסטיק לייט את הצבע המיוחד שלו.
בתחילה אכן השתמשו בסטיק לייטים בעיקר בצבא, כדי לזהות מטרות ולוחמים ולאיתות בין כוחות המתאמנים בחשיכה.
הצבע היה אז ירוק. כיום מופצים המקלורים במגוון צורות וצבעים, גם כצמידים, תולעים מוארות ועוד והם משמשים לא פעם לבידור משעשע במסיבות.
הנה המצאת המקלות הזוהרים והכימיה שלהם:
http://youtu.be/EjwqnYoKElo
וסרטון אנימציה שמסביר את תופעת הביו-לומינציה:
http://youtu.be/oKjFVBVGad0?t=14s
בשנת 1964, כשהוצגה לראשונה רכבת הקליע (Bullet Train) לעולם, היא נחשבה לניצחון ענק של ההנדסה היפנית וההנדסה האנושית בכלל. אבל די מהר הסתבר שהשבחים והמחמאות היו מעט מוקדמים מדי. כשהרכבות הללו החלו לפעול התגלה פגם תכנוני משמעותי שקשור בחיי העיר הגדולה.
הבעיה הייתה עם המנהרות של הרכבות, שעברו מתחת לשכונות רבות בטוקיו ובערי יפן האחרות. מנהלי הרכבת זכו ליותר ויותר תלונות על הרעש הנורא שמייצרת רכבת הקליע, בכל פעם שהיא יוצאת מהמנהרה, במהירויות גבוהות שמעל 320 קילומטר לשעה.
הרעש הזה, של בום המנהרה, נשמע כמו פיצוץ אדיר ובלתי נסבל, במיוחד למי שהתגוררו בשכונות הסמוכות לאותן יציאות של המנהרות, אך גם למי שמתגוררים עד חצי קילומטר מהמקום.
רעשי הפיצוצים הללו לא היו משהו שרכבת אמורה לגרום לתושבי העיר. היה ברור שצעד כמו האטה של רכבת הבולט בתוך מנהרות, הוא לא הפתרון. ממשלת יפן הגדילה וקבעה מגבלת רעש של 70 דציבל, כדי למנוע רמות זיהום רעש נוספות.
ממה נגרם רעש הפיצוץ?
הרעש הזה נגרם מלחץ האוויר שנוצר במנהרה בזמן נסיעת רכבת הקליע. כי בנסיעתה המהירה הרכבת דוחפת אוויר לאורך המנהרה הסגורה. תוך כדי נסיעה מהירה כל כך, היא מגדילה מאוד ובאופן הולך וגובר את לחץ האוויר. כשהיא מגיעה לקצה המנהרה הלחץ הזה משתחרר החוצה בצורה של בום קולי, ממש כמו הבום העל-קולי שגורם מטוס כשהוא עובר את מהירות הקול.
הפתרון נמצא כ-30 שנה אחר כך. זה היה כשאחד המהנדסים שהיה צפר, אייג'י נקטסו, חשב על רעיון - בהשראת הטבע. נקטסו היה, כאמור, צפר חובב ציפורים, שאוהב לצפות בהם בטבע. הוא צפה בשלדגים (Kingfisher), בעת שהם צדים את הדגים שבמים. הוא שם לב שהם מצליחים להפתיע את הדג הניצוד, על אף שהם צוללים למים במהירות גבוהה מאוד.
המהנדס החכם הבין שמבנה המקור המחודד של השלדג הוא שמאפשר לו להכניס את הראש למים, כשהוא בא במהירות עצומה של מעוף אל תוכם, כשהוא לא מתיז יותר מדי מים ולא מחולל רעש שיבריח את הדג. אייג'י נקטסו קיבל השראה ממבנה המקור של השלדג וחשב שניתן ליישם אותו ברכבת ולפתור את נושא הרעש ביציאה מהמנהרות.
לאחר שחקרו את הרעיון הוא ועמיתיו המהנדסים, הם אכן עיצבו מחדש את חזית רכבת הקליע. האף שלה הפך דומה לזה של השלדג, שיפר ובהמשך הציע תוצאות רעש טובות הרבה יותר ודי מהר פתר את בעיית הרעש המעיקה של רכבות שינקנסן (Shinkansen), שמן היפני של רכבות הקליע המהירות.
על הדרך, אגב, הגדיל השינוי גם את היעילות האנרגטית של הרכבת. כך למשל הפחית השינוי במבנה חזית הקטר את צריכת האנרגיה של רכבת הקליע, ב-15%. בזכות השינוי יכולים היו המהנדסים גם להגדיל את מהירותה בסביבות 10%.
בסופו של דבר, מספרים מהנדסי הרכבת שמאז הפכה עבורם הלמידה מהטבע לעיקרון מוביל ונוכח בכל עבודתם. הם שיפרו בזכותו גם רעשים בגג הרכבת, שיצר מגע הפנטוגרף בכבלי החשמל ומהחיכוך עם האוויר. הפתרון הפעם נלקח מהנוצות המשוננות של דורסי לילה, שמאפשרות להם את המעוף השקט וההכרחי לציד לילי.
קודם כל נכיר את השלדגים - הדייגים של הטבע (עברית):
https://youtu.be/rkoPyafrGZo
כך למדו המהנדסים ביפן מהשלדג איך להקטין את הרעש של רכבת הקליע:
https://youtu.be/poNUiJ7x2CE
תלמידים מסבירים כיצד יישמו את הרעיון ברכבות הקליע:
https://youtu.be/KciBnSf8CmU
רכבות השינקנסן, רכבות הקליע של יפאן:
https://youtu.be/F2q9vXLHrmE
וסרטון מקיף על השלדג ש"לימד" את המהנדסים להנדס:
https://youtu.be/4SY3SX1eDU8?long=yes
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
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
"סברנוס רכנברגי" הוא שם של עכביש, אחד ממינים רבים בעולם. אבל הוא אחראי להפתעה של ממש בתחום מחקר החרקים. חוקרי החרקים, שהיו בטוחים שהם יודעים הכל על תנועה של חרקים, הופתעו לגלות בשנת 2009 שהעכביש המשונה הזה שבא ממרוקו, נע ממקום למקום, במין קפיצה שמזכירה קפיצות פליק פלאק אנושיות.
ואכן הוא זכה בציבור לכינוי "עכביש הפליק-פלאק" (Flic Flac spider). בכך שהוא מגלגל עצמו כך, הוא יכול להכפיל את מהירותו. הוא עושה זאת גם כהגנה נגד טורפים וגם כדרך יעילה להתמודד עם החום הרב בסביבתו.
ההפתעה שסיפק "עכביש הפליק-פלאק" בתנועה היחודית הזו, הביאה מומחים לרובוטיקה, לפתח מודלים של רובוט בדמותו. כמוהו גם הרובוט יודע לבצע קפיצות מרהיבות בסגנון של העכביש האמיתי והופך עצמו למעין גלגל שמסוגל כך להגדיל מאד את מהירות התנועה שלו בעת סכנה. החוקרים מתכננים שרובוטים ישתמשו ביכולת התנועה המהירה הזו, כדי לנוע על כוכב מאדים ועל כוכבי לכת נוספים בעתיד.
הנה עכביש הפליק-פלאק בפעולה ורובוט ראשוני שנבנה כחיקוי של תנועתו:
https://youtu.be/fAjNjPUbV2g
הסבר וידאו קצר:
https://youtu.be/RerXsbuJ1S4
התנועה המופלאה שלו:
https://youtu.be/ppENKVwNZms
הסיבוב המטורף שמאפשר לו להתגלגל במהירות בדיונות ולחמוק מטורפים:
https://youtu.be/mzEdV1sPXV4
רובוט מתקדם שמתגלגל כמוהו:
https://youtu.be/jGP5NxcCyjE
ועוד רובוט "פליק-פלאק" שפותח גם הוא בהשראת העכביש הזה:
http://youtu.be/t7cms6yk0W4
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
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
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 היתרון של הסוואה בשדה הקרב?
צבאות העולם מוציאים כיום סכומי עתק על שיטות הסוואה יעילות, חדשניות וכמובן כאלה שאין לאויב שלהם. אבל במה בדיוק מדובר כשמדברים על הסוואה צבאית?
הסוואה צבאית (Military camouflage) נחוצה בכדי להסתיר ככל האפשר לוחמים וכלי נשק מפני האויב, אם לצורך הגנה עליהם ואם כדי להפתיע את הצד השני בהתקפה.
הסוואה טובה מסתירה ומקשה על ראייה או זיהוי של כלי מלחמה, ציוד צבאי, כוחות וחיילים בשדה הקרב או בהתקפה עליהם. לא פעם תסייע ההסוואה בהגנה על חיילים מירי של האויב ובמקרים אחרים לשמירה על ציוד הכרחי לניצחון.
בעולם הצבאי ישנם אמצעים שונים ושיטות שבאמצעותן ניתן להסוות חיילים וכוחות. דוגמאות להסוואה קרבית לא חסר, החל מהצבעים של המדים, כמו צבעי המדבר של מדי החיילים המצריים, או מדים מנומרים ללוחמים בג'ונגל.
שימוש בחומרים או בצבעים המשתלבים עם הסביבה יסייע מאוד להסוואה מלחמתית. צביעת פנים להסוואה קרבית, למשל, היא נהוגה ונפוצה מאוד. השיטות המוכרות ביותר הן השחרת פנים לפני יציאה ללוחמת לילה או בסביבות חשוכות, או צבעי קרב שנצבעים על פניהם של לוחמים המסתתרים בין השיחים והעצים ומתצפתים על האויב או לוחמים בו מראש.
להסוואת עצמים גדולים משתמשים בצבא ברשתות הסוואה, המשמשות להסתרת טנקים וכלי רכב קרביים מפני מטוסי קרב ומפציצים של האויב. רשתות ההסוואה הן רק חלק מאמצעי הסוואה שנועדו לעזור ללוחמים וציודם להתמזג בסביבה ולהסתיר את נוכחותם מפני האויב.
אז מה היתרונות העיקריים של הסוואה טובה בשדה הקרב? - היתרונות מגוונים, אבל הם בעיקר נעים מהיכולת להסתיר היטב את החיילים, כלי הנשק והציוד שלך, היכולת לנהל מעקב ואז להפתיע ולפגוע באויב וכמובן - היכולת לעשות את שני אלה תוך הקטנה מרבית של הסיכוי לפגיעה בלוחמים שלך.
הנה סיפורה של ההסוואה בצבאות:
https://youtu.be/TgrttH8_Zio
שיטות ההסוואה של צלפים:
https://youtu.be/hpK8jJvWzCg
חיילים שהופכים ללא נראים:
https://youtu.be/Rqi3jpBSyCc
אוקראינים טווים רשתות הסוואה שישמרו על הלוחמים שלהם:
https://youtu.be/jM6oH6uiUdw
רשתות הסוואה מקצועיות:
https://youtu.be/5ml1VbCJQSM
ההסוואה היא רעיון שהועתק ולמד מעולם החי והצומח:
https://youtu.be/GFUiCsUSzyw
תצפיתנים מוסווים בצבאות:
https://youtu.be/efQ0bsuCBP8
מורה מצוינת להסוואה אנושית היא הזיקית שכדי להסוות את עצמה מחליפה צבעים במהירות:
https://youtu.be/ioblgpA5eTo
בעלי חיים עם הסוואה טובה (עברית):
http://youtu.be/fZ7w4S5vN_8
הסוואה מעולה אצל צ'ארלי צ'אפלין בתקופת הסרט האילם:
https://youtu.be/q4uSCe24_Jw
והמון סוגי מדים וההסוואה שהם מספקים:
https://youtu.be/lTK39C6wBGg?long=yes
צבאות העולם מוציאים כיום סכומי עתק על שיטות הסוואה יעילות, חדשניות וכמובן כאלה שאין לאויב שלהם. אבל במה בדיוק מדובר כשמדברים על הסוואה צבאית?
הסוואה צבאית (Military camouflage) נחוצה בכדי להסתיר ככל האפשר לוחמים וכלי נשק מפני האויב, אם לצורך הגנה עליהם ואם כדי להפתיע את הצד השני בהתקפה.
הסוואה טובה מסתירה ומקשה על ראייה או זיהוי של כלי מלחמה, ציוד צבאי, כוחות וחיילים בשדה הקרב או בהתקפה עליהם. לא פעם תסייע ההסוואה בהגנה על חיילים מירי של האויב ובמקרים אחרים לשמירה על ציוד הכרחי לניצחון.
בעולם הצבאי ישנם אמצעים שונים ושיטות שבאמצעותן ניתן להסוות חיילים וכוחות. דוגמאות להסוואה קרבית לא חסר, החל מהצבעים של המדים, כמו צבעי המדבר של מדי החיילים המצריים, או מדים מנומרים ללוחמים בג'ונגל.
שימוש בחומרים או בצבעים המשתלבים עם הסביבה יסייע מאוד להסוואה מלחמתית. צביעת פנים להסוואה קרבית, למשל, היא נהוגה ונפוצה מאוד. השיטות המוכרות ביותר הן השחרת פנים לפני יציאה ללוחמת לילה או בסביבות חשוכות, או צבעי קרב שנצבעים על פניהם של לוחמים המסתתרים בין השיחים והעצים ומתצפתים על האויב או לוחמים בו מראש.
להסוואת עצמים גדולים משתמשים בצבא ברשתות הסוואה, המשמשות להסתרת טנקים וכלי רכב קרביים מפני מטוסי קרב ומפציצים של האויב. רשתות ההסוואה הן רק חלק מאמצעי הסוואה שנועדו לעזור ללוחמים וציודם להתמזג בסביבה ולהסתיר את נוכחותם מפני האויב.
אז מה היתרונות העיקריים של הסוואה טובה בשדה הקרב? - היתרונות מגוונים, אבל הם בעיקר נעים מהיכולת להסתיר היטב את החיילים, כלי הנשק והציוד שלך, היכולת לנהל מעקב ואז להפתיע ולפגוע באויב וכמובן - היכולת לעשות את שני אלה תוך הקטנה מרבית של הסיכוי לפגיעה בלוחמים שלך.
הנה סיפורה של ההסוואה בצבאות:
https://youtu.be/TgrttH8_Zio
שיטות ההסוואה של צלפים:
https://youtu.be/hpK8jJvWzCg
חיילים שהופכים ללא נראים:
https://youtu.be/Rqi3jpBSyCc
אוקראינים טווים רשתות הסוואה שישמרו על הלוחמים שלהם:
https://youtu.be/jM6oH6uiUdw
רשתות הסוואה מקצועיות:
https://youtu.be/5ml1VbCJQSM
ההסוואה היא רעיון שהועתק ולמד מעולם החי והצומח:
https://youtu.be/GFUiCsUSzyw
תצפיתנים מוסווים בצבאות:
https://youtu.be/efQ0bsuCBP8
מורה מצוינת להסוואה אנושית היא הזיקית שכדי להסוות את עצמה מחליפה צבעים במהירות:
https://youtu.be/ioblgpA5eTo
בעלי חיים עם הסוואה טובה (עברית):
http://youtu.be/fZ7w4S5vN_8
הסוואה מעולה אצל צ'ארלי צ'אפלין בתקופת הסרט האילם:
https://youtu.be/q4uSCe24_Jw
והמון סוגי מדים וההסוואה שהם מספקים:
https://youtu.be/lTK39C6wBGg?long=yes
מהו המגן ולמה יש מגינים בצורות שונות?
המגן (Shield) הוא כלי הגנה עתיק ששימש את הלוחמים בבלימת התקפות של האויב בכלי נשק כמו חרבות, גרזני קרב, חצים שנורו עליהם וחניתות.
המגן שימש בעיקר להגנה עצמית. כוונתו להגן על הלוחם האוחז בו. למגן טוב הייתה היכולת את מרבית סוגי ההתקפה של כלי הנשק השונים.
המגינים השתנו בין אזורים ותקופות. צורת הייתה מגוונת וכך גם גודלם והחומרים מהם הם נעשו. לרוב יוצרו מלוח עץ או מתכת.
#צורות המגינים
עוד מימי קדם נשאו בדרך כלל חיילי הרגלים הקלים מגינים קטנים ועגולים, שהיו עשויים עץ או מתכת.
השומרים היו הראשונים להשתמש במגנים באופן משמעותי. מערך הפלנקס סו הם סודרו שמר עליהם היטב. המגנים שלהם היו בדרך כלל גדולים, כך שיכסו בקלות על כל גופם של הלוחמים.
הלגיון הרומי לעומתם, החל לשאת מגינים בצורת מלבן ומקומר, כדי להסיט את החיצים הפוגעים בו. המגינים שלהם היו כבדים וגדולים והם נקראו "סקוטום". גם הוויקינגים והשבטים הגרמאנים נשאו בעבר מגיני עץ גדולים.
בימי הביניים הפרשים אחזו בידיהם מגינים מעויינים או אליפטיים עומדים. בכך זכה הפרש להגנה מרבית, אך אחז בידו מגן נוח יחסית לתקיפה ולנהיגת הסוס. במשך השנים הוסר מהמגן החלק העליון שלו, מה שהקל על הפרש לראות. מהצורה החדשה הזו, אגב, נוצרה צורת המגן של האבירים, זו שמוכרת היום בעולם ומשמשת מעין תבנית גרפית לסמלי מדינות, ערים ומשפחות אצולה.
והיו גם מגיני קשתים שנקראו אז "Pavise". אלה היו מגינים גדולים, מלבניים בדרך כלל והם הגנו על הקשתים והצלפים ברובי-הקשת, בעת שטענו מחדש בחיצים. את המגינים הללו הם הציבו על הקרקע לפניהם, במקום לאחוז אותם ביד.
בצרפתית טורטווז וברומית טסטודו (Testudo), הן צורות הצב של ההגנה של חיילי רומי. המבנה הזה הגן עליהם היטב מחיצי האויב וזכה לשם תואם. בעת שהם תקפו מבצר או עיר הם נהגו להרים את מגיניהם מעל לראשיהם, כך שכל המגינים התחברו לשריון לכל הקבוצה. בצורה כזו, ממש כמו שריון של צב, המגינים יצרו מעין גג מעל ראשם, שהגן עליהם מלמעלה ושמר עליהם מהחיצים שנורו עליהם.
המגנים לאבד מחשיבותם, עם המצאת שריון הלוחות המלא, אף שהשתמשו בהם עד המאות ה-16.
השוטרים של ימינו בעולם משתמשים לעתים בהפגנות במגינים שקופים וקטנים יחסית, עשויים מחומרים חדישים שהם קלים, חזקים ונוחים לשימוש.
הנה מגן המלחמה:
https://youtu.be/mNnrG9jfCIY
הגנה בצורת הצב על החיילים הרומיים מחיצים:
http://youtu.be/CgmFycuRwAw
שחזור מודרני של צורת הצב:
http://youtu.be/WaT0QvHQWhY
על המגינים בימי הביניים:
https://youtu.be/tzG6sLMhGd8
וסקירה על מגינים היסטוריים שונים:
https://youtu.be/jkLfPyEPijs?t=24s
המגן (Shield) הוא כלי הגנה עתיק ששימש את הלוחמים בבלימת התקפות של האויב בכלי נשק כמו חרבות, גרזני קרב, חצים שנורו עליהם וחניתות.
המגן שימש בעיקר להגנה עצמית. כוונתו להגן על הלוחם האוחז בו. למגן טוב הייתה היכולת את מרבית סוגי ההתקפה של כלי הנשק השונים.
המגינים השתנו בין אזורים ותקופות. צורת הייתה מגוונת וכך גם גודלם והחומרים מהם הם נעשו. לרוב יוצרו מלוח עץ או מתכת.
#צורות המגינים
עוד מימי קדם נשאו בדרך כלל חיילי הרגלים הקלים מגינים קטנים ועגולים, שהיו עשויים עץ או מתכת.
השומרים היו הראשונים להשתמש במגנים באופן משמעותי. מערך הפלנקס סו הם סודרו שמר עליהם היטב. המגנים שלהם היו בדרך כלל גדולים, כך שיכסו בקלות על כל גופם של הלוחמים.
הלגיון הרומי לעומתם, החל לשאת מגינים בצורת מלבן ומקומר, כדי להסיט את החיצים הפוגעים בו. המגינים שלהם היו כבדים וגדולים והם נקראו "סקוטום". גם הוויקינגים והשבטים הגרמאנים נשאו בעבר מגיני עץ גדולים.
בימי הביניים הפרשים אחזו בידיהם מגינים מעויינים או אליפטיים עומדים. בכך זכה הפרש להגנה מרבית, אך אחז בידו מגן נוח יחסית לתקיפה ולנהיגת הסוס. במשך השנים הוסר מהמגן החלק העליון שלו, מה שהקל על הפרש לראות. מהצורה החדשה הזו, אגב, נוצרה צורת המגן של האבירים, זו שמוכרת היום בעולם ומשמשת מעין תבנית גרפית לסמלי מדינות, ערים ומשפחות אצולה.
והיו גם מגיני קשתים שנקראו אז "Pavise". אלה היו מגינים גדולים, מלבניים בדרך כלל והם הגנו על הקשתים והצלפים ברובי-הקשת, בעת שטענו מחדש בחיצים. את המגינים הללו הם הציבו על הקרקע לפניהם, במקום לאחוז אותם ביד.
בצרפתית טורטווז וברומית טסטודו (Testudo), הן צורות הצב של ההגנה של חיילי רומי. המבנה הזה הגן עליהם היטב מחיצי האויב וזכה לשם תואם. בעת שהם תקפו מבצר או עיר הם נהגו להרים את מגיניהם מעל לראשיהם, כך שכל המגינים התחברו לשריון לכל הקבוצה. בצורה כזו, ממש כמו שריון של צב, המגינים יצרו מעין גג מעל ראשם, שהגן עליהם מלמעלה ושמר עליהם מהחיצים שנורו עליהם.
המגנים לאבד מחשיבותם, עם המצאת שריון הלוחות המלא, אף שהשתמשו בהם עד המאות ה-16.
השוטרים של ימינו בעולם משתמשים לעתים בהפגנות במגינים שקופים וקטנים יחסית, עשויים מחומרים חדישים שהם קלים, חזקים ונוחים לשימוש.
הנה מגן המלחמה:
https://youtu.be/mNnrG9jfCIY
הגנה בצורת הצב על החיילים הרומיים מחיצים:
http://youtu.be/CgmFycuRwAw
שחזור מודרני של צורת הצב:
http://youtu.be/WaT0QvHQWhY
על המגינים בימי הביניים:
https://youtu.be/tzG6sLMhGd8
וסקירה על מגינים היסטוריים שונים:
https://youtu.be/jkLfPyEPijs?t=24s
למה צריך דחלילים ומאיפה הרעיון?
את הדחליל (Scarecrow) מציבים החקלאים והגננים בגינה ובשדה, כדי לגרש ציפורים שמזיקות לצמחים ולעצים ומקלקלות או גוזלות מהאדם את הפרות והירקות.
הדחליל, שנראה כמו אדם, גורם לציפורים לחשוש מפניו והן מתרחקות ממנו. במיוחד הן חוששות מדחלילים שנראים להן חיים - דחלילים שיש עליהם סרטים שמתנופפים ברוח או פחיות מרעישות שמפחידות ציפורים הרבה יותר.
אגב, הדחליל הוא דוגמה מצוינת ללמידה מהטבע, מה שמפורט אצלנו בתגית "ביומימיקרי". הלמידה הזו התרחשה לפני שנים רבות, כשחקלאים הבינו שמה שעושים בעלי חיים, כשהם מרתיעים טורפים בחיקוי של דברים אחרים (דוגמאות בתגית "הידמות"), יכולים גם הם לעשות - באמצעות הדמיה של דמות אנושית, שתרתיע ציפורים ותמנע נזקים מהגידולים החקלאיים שלהם.
הנה דמות הדחליל המפורסמת ביותר - הדחליל מארץ עוץ:
http://youtu.be/6YzFFMy5mb0
וקטע מהצגה שבו הדחליל עושה קולות:
http://youtu.be/_7L8yIoVXFk?t=8s
את הדחליל (Scarecrow) מציבים החקלאים והגננים בגינה ובשדה, כדי לגרש ציפורים שמזיקות לצמחים ולעצים ומקלקלות או גוזלות מהאדם את הפרות והירקות.
הדחליל, שנראה כמו אדם, גורם לציפורים לחשוש מפניו והן מתרחקות ממנו. במיוחד הן חוששות מדחלילים שנראים להן חיים - דחלילים שיש עליהם סרטים שמתנופפים ברוח או פחיות מרעישות שמפחידות ציפורים הרבה יותר.
אגב, הדחליל הוא דוגמה מצוינת ללמידה מהטבע, מה שמפורט אצלנו בתגית "ביומימיקרי". הלמידה הזו התרחשה לפני שנים רבות, כשחקלאים הבינו שמה שעושים בעלי חיים, כשהם מרתיעים טורפים בחיקוי של דברים אחרים (דוגמאות בתגית "הידמות"), יכולים גם הם לעשות - באמצעות הדמיה של דמות אנושית, שתרתיע ציפורים ותמנע נזקים מהגידולים החקלאיים שלהם.
הנה דמות הדחליל המפורסמת ביותר - הדחליל מארץ עוץ:
http://youtu.be/6YzFFMy5mb0
וקטע מהצגה שבו הדחליל עושה קולות:
http://youtu.be/_7L8yIoVXFk?t=8s
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
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
מאיזה בעל חיים למדנו 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 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
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
