توسعه فناوری امروزه با الهام از این ویژگی‌های خاص حیوانات!

به گزارش مجله خبری نگار/گجت نیوز،انسان‌های اولیه چاره‌ای نداشتند جز اینکه برای زنده ماندن و فرار از خطرات مختلف از محیط اطراف خود یاد بگیرند. پس از گذشت قرن‌ها انسان‌ها پیشرفت کردند و به ساخت ابزار‌ها و دستگاه‌های پیچیده رو آوردند. انسان متوجه شد که عملکرد تکامل در طول میلیون‌ها سال خیلی بهتر از تلاش‌های اولیه او در دنیای مهندسی است. در نتیجه از ویژگی‌های خاص حیوانات الگو گرفت. فهرست مطالب تغییرات بزرگ دنیای انسانی با ویژگی‌های حیرت‌انگیز حیوانات مرغ ماهی‌خوار و قطار تندرو ژاپن ویژگی‌های الهام‌بخش حیوانات: مارمولک گکو و ربات‌های کوهنورد پوست کوسه و مبارزه با باکتری ویژگی‌های الهام‌بخش حیوانات: باله نهنگ و توربین‌های بادی تپه‌های موریانه و مبارزه با گرما نیلوفر آبی و تمیزی ماندگار ویژگی‌های الهام‌بخش حیوانات: صدف دوکفه‌ای و چسب زیر آب بال پروانه و رنگ ابدی ویژگی‌های الهام‌بخش حیوانات: اختاپوس و ربات‌ها نرم زبان آفتاب‌پرست و کاوش در فضا تغییرات بزرگ دنیای انسانی با ویژگی‌های حیرت‌انگیز حیوانات بسیاری تصور می‌کنند با وجود پیشرفت‌های شگفت‌انگیز بشر در زمینه‌های مختلف دیگر نیازی به الگو گرفتن از طبیعت وجود ندارد. هرچند با نگاهی به موارد مطرح‌شده در این مطلب متوجه می‌شوید که ما همچنان برای حل مشکلات پیچیده خود از محیط اطراف کمک میگیریم. مرغ ماهی‌خوار و قطار تندرو ژاپن وقتی قطار تندرو شنکانسن (مخصوصا سری ۵۰۰) ژاپن معرفی شد، بسیاری رسیدن آن به سرعت ۳۲۰ کیلومتر بر ساعت را تحسین کردند. هرچند مهندسان خیلی زود متوجه یک مشکل عجیب شدند. وقتی قطار از تونل خارج می‌شد، موج فشار هوایی شدیدی ایجاد می‌کرد که سبب می‌شد صدایی شبیه انفجار صوتی شنیده شود. طبیعتا این صدا برای ساکنین اطراف آزاردهنده و حتی ترسناک بود. از مهندسان خواسته شد بدون اینکه سرعت یا بهینگی قطار کاهش یابد راه‌حلی برای مشکل پیدا کنند. مهندس اصلی پروژه Eiji Nakatsu علاقه زیادی به دنیای پرندگان داشت. او متوجه شد که هنگام شیرجه زدن مرغ ماهی‌خوار به آب (که چگالی بسیار بیشتری نسبت به هوا دارد) قطرات چندانی به بیرون نمی‌پاشند. راز این حرکت نرم نیز در نوک بلند، باریک پرنده بود. نوک او طوری طراحی شده بود که بتواند با کمترین اختلال محیط‌های با چگالی مختلف را بشکافد. مهندسان نیز طراحی دماغه قطار را تغییر دادند. همین الگو گرفتن ساده از ویژگی‌های خاص حیوانات باعث شد که صدای خروج از تونل به‌شدت کاهش یابد، میزان بهینگی و حتی سرعت قطار بیشتر شود و استاندارد‌های سخت محیط‌زیست نیز رعایت گردد. ویژگی‌های الهام‌بخش حیوانات: مارمولک گکو و ربات‌های کوهنورد برای چندین دهه توانایی عجیب مارمولک گکو برای چسبیدن به سطوح مختلف دانشمندان را شگفت‌زده کرده بود. این جانور می‌تواند روی شیشه، برگ یا حتی سقف راه برود. جالب اینکه برای اینکار نیز از مکش یا ماده‌ای چسبناک استفاده نمی‌کند. روی پا‌های مارمولک گکو شبکه‌ای پیچیده از ساختار‌های میکروسکوپی وجود دارد. هرکدام از انگشتان توسط میلیون‌ها مو ریز به‌نام setae پوشانده شده‌اند و هرکدام از آنها نیز به صد‌ها بافت کوچکتر تقسیم می‌شوند. این ساختار‌های بسیار کوچک می‌توانند با سطوح در سطح مولکولی ارتباط برقرار کنند. در واقع ما شاهد شکل‌گیری نیروی جاذبه واندروالسی هستیم. این نیرو چندان قوی نیست؛ اما تعداد بسیار بالا باعث می‌شود که نیروی کافی برای نگه داشتن مارمولک روی سطوح ایجاد شود. جالب اینکه گکو می‌تواند خیلی راحت با تغییر زاویه پا‌های خود نیرو را از بین برده و حرکت کند. دانشمندان با الگو گرفتن از این ویژگی خاص حیوانات نوار گکو را ساخته‌اند. نواری که می‌تواند بدون چسب یا باقی گذاشتن ردی روی سطوح وزن بالایی را تحمل کند. در حال حاضر ربات‌های کوهنورد از این نوار برای بررسی سازه‌هایی که دسترسی به آنها خطرناک یا سخت است استفاده می‌کنند. همچنین نوار‌های گکو برای برخی دستگاه‌های پزشکی که به اتصال موقت و قوی نیاز دارند مفید هستند. به‌نظر می‌رسد که در آینده از نوار‌های گکو به‌صورت گسترده در صنایع مختلف استفاده خواهد شد. پوست کوسه و مبارزه با باکتری دانشمندان برای مبارزه با باکتری‌ها در محیط‌های خاص از ویژگی‌های حیوانات الگو گرفته‌اند. آن هم از جانوری که نه به‌خاطر تمیزی، بلکه به‌خاطر بی‌رحم بودن معروف است. برخلاف چیزی که به‌نظر می‌رسد پوست کوسه صاف نیست و با میلیون‌ها فلس وی شکل پوشیده شده است. این فلس‌ها باعث می‌شوند در سطح میکروسکوپی سطحی ناهموار ایجاد شود و باکتری‌ها، جلبک‌ها و دیگر موجودات ریز نتوانند به آن بچسبند. بافت خاص پوست کوسه باعث می‌شود لایه آب باریکی که برای چسبیدن میکروب‌ها لازم است مختل شود. در نتیجه جریان آب می‌تواند خیلی راحت آنها را از بدن کوسه جدا کند. همین ویژگی جالب باعث می‌شود که سرعت کوسه همانند دیگر جانوران دریایی به‌مرور زمان کاهش پیدا نکند. مهندسان با الهام از پوست کوسه سطح بافت‌دار خاصی به‌نام Sharklet را طراحی کردند. این سطح می‌تواند بدون نیاز به مواد شیمیایی مانع از چسبیدن باکتری‌ها شود. در حال حاضر از این سطح در بیمارستان‌ها و برای پوشاندن قسمت‌های مختلف از دستگیره و دکمه گرفته تا ابزار‌های پزشکی استفاده می‌شود. البته همیشه این مسیر یک‌طرفه نیست. اخیرا هوش مصنوعی به کمک حیوانات آمده است. ویژگی‌های الهام‌بخش حیوانات: باله نهنگ و توربین‌های بادی شاید از خود بپرسید که آخر چه اشتراکی ممکن است بین نهنگ و توربین بادی وجود داشته باشد. نهنگ‌های گوژپشت بسیار بزرگ هستند و وزن زیادی دارند. با وجود این، می‌توانند فوق‌العاده سریع شنا کرده و در چرخش‌های ناگهانی طعمه را شکار کنند. همین چابکی بالا نیز برای دهه‌ها دانشمندان را درگیر خود کرده بود. در نهایت مشخص شد پاسخ در مجموعه‌ای از برآمدگی‌های کوچک است که در لبه باله نهنگ قرار دارند. این برآمدگی‌ها باعث افزایش بازده هیدرودینامیکی می‌شوند. آنها با هدایت جریان آب نه‌تنها از افت نیروی بالابر جلوگیری می‌کنند، بلکه باعث افزایش آن و کاهش مقاومت می‌شوند. همین نیز سبب می‌شود که نهنگ حتی در سخت‌ترین زوایا بسیار سریع عمل کند. مهندسان از این ویژگی دنیای حیوانات بهره گرفتند تا تیغه‌های جدیدی برای توربین‌های بادی طراحی کنند. توربین‌های جدید (حتی در باد کم) انرژی بیشتری تولید می‌کنند، صدای کمتری دارند و فشار چندانی به سازه وارد نمی‌کنند. اگر کوسه افسانه‌ای مگالودون امروز زنده بود، قطعا می‌توانست حتی بهتر از نهنگ الهام‌بخش دانشمندان باشد. تپه‌های موریانه و مبارزه با گرما در ادامه موارد الهام گرفتن انسان از ویژگی‌های خاص حیوانات به تپه‌های موریانه می‌رسیم. تپه‌های موریانه ساخته شده در دشت‌های بایر آفریقا یک شاهکار مهندسی محسوب می‌شوند. با وجود دمای بسیار متغیر که گاهی می‌تواند تا ۳۸ درجه سلسیوس افزایش یابد، دمای داخل ثابت باقی می‌ماند. این تپه‌ها به شبکه‌ای از تونل‌ها، دریچه‌ها و دودکش‌ها مجهز شده‌اند. در نتیجه هوای گرم از دودکش اصلی بالا می‌رود و هوای خنک از دریچه‌های نزدیک به سطح زمین وارد می‌گردد. در واقع ما شاهد یک چرخش هوای دائمی هستیم که به برق یا تجهیزات پیشرفته نیاز ندارد. بیشتر بخوانید زندگی جنسی پنهان حیوانات: ۹ مورد که زیست شناسان را انگشت به دهان گذاشت چرا هیچوقت حیوانات امروزی به اندازه دایناسور رشد نمی‌کنند؟ آیا حیوانات مثل ما فکر می‌کنند و احساس دارند؟ معماران این تپه‌ها را مورد بررسی قرار دادند تا بتوانند ساختمان‌هایی با مصرف انرژی بهینه طراحی کنند. مرکز Eastgate در زیمباوه را می‌توان نمونه موفق این سیستم دانست. جایی که هوای خنک شب‌ها وارد و هوای گرم در طول روز خارج می‌شود. همین نیز سبب شده که نیاز به کولر کاهش یافته و مصرف انرژی بسیار کم شود. نیلوفر آبی و تمیزی ماندگار نیلوفر آبی به‌خاطر زیبایی خاص خود معروف است. این گل در آب‌های گل‌آلود قرار دارد؛ اما همیشه تمیز است. دلیل آن نیز به‌وجود ساختار‌هایی در مقیاس میکرو و نانو در برگ‌های آن مربوط می‌شود. برجستگی‌های ریز روی برگ با لایه‌ای آب‌گریز شبیه موم پوشیده شده‌اند. در نتیجه وقتی آب روی برگ نیلوفر آبی می‌نشیند، به شکل قطرات کوچک و جدا درمی‌آید. قطرات آب هنگام حرکت گرد و غبار و سایر عوامل آلوده‌کننده را به‌خود جذب کرده و عملا برگ را تمیز می‌کنند. خاصیت آب‌گریز بودن همچنین باعث می‌شود که عوامل بیماری‌زا به گیاه نچسبند. دانشمندان از این ویژگی جالب برای ساخت رنگ‌ها، شیشه‌ها و بافت‌هایی استفاده کرده‌اند که به‌راحتی با باران یا آب تمیز می‌شوند. در واقع ما با لباس‌هایی طرف هستیم که لکه‌ای روی آنها نمی‌نشیند و نیازی به مواد شوینده ندارند. ویژگی‌های الهام‌بخش حیوانات: صدف دوکفه‌ای و چسب زیر آب چسب عادی در محیط‌های مرطوب کارایی ندارد. همین نیز سبب می‌شود که تعمیرات در زیر آب یا چسباندن چیزی در محیط داخلی بدن سخت باشد. هرچند دانشمندان متوجه شده بودند که صدف‌های دوکفه‌ای می‌توانند خیلی محکم به سطوح مختلف زیر آب بچسبند. راز توانایی خاص صدف‌ها در رشته‌های انعطاف‌پذیری است که تولید می‌کنند. در انتهای این رشته‌ها پلاک‌هایی حاوی پروتئین وجود دارد که می‌تواند در حضور آب چسبندگی بالایی ایجاد کنند. دانشمندان با الهام از ویژگی‌های حیوانات در حال سخت چسب‌هایی جدید هستند. این چسب‌ها می‌توانند برای تعمیر کشتی استفاده شوند. همچنین آنها در مواردی مثل اتصال ایمپلنت، ترمیم استخوان و جراحی بخش‌های داخلی بدن با حداقل آسیب کارایی دارند. بال پروانه و رنگ ابدی یکی از زیباترین موارد الهام انسان از ویژگی‌های خاص حیوانات به پروانه مورفو مربوط می‌شود. این پروانه رنگ آبی بسیار جذابی دارند؛ اما جالب اینجاست که رنگ آبی با کمک رنگدانه ساخته نشده است. سطح بال‌های پروانه مورفو ساختار‌های ریزی در سطح نانو دارد که می‌توانند طول موج‌های آبی نور را تقویت کرده و سایر طول موج‌ها را خنثی کنند. همین ساختار عجیب نیز باعث می‌شوند که بال‌های پروانه همیشه درخشان باشد. دانشمندان می‌خواهند با الهام از این ویژگی امنیت اسکناس‌ها و کارت‌ها را افزایش دهند. همچنین آنها در حال توسعه نمایشگر‌هایی هستند که مثل گذشته به نور پس‌زمینه برای نشان دادن رنگ‌های مختلف نیاز ندارند. ساخت رنگ‌ها و لباس‌های جدید با طول عمر بالا نیز در گزینه‌ها قرار دارد. ویژگی‌های الهام‌بخش حیوانات: اختاپوس و ربات‌ها نرم با نگاهی به عجیب‌ترین ربات‌های جهان متوجه می‌شوید که همه آنها سطحی سخت و فلزی دارند. شما نمی‌توانید از این ربات‌های در زیر آب استفاده کنید یا از آنها در موقعیت‌های بسیار حساس و ظریف بهره ببرید. چراکه کوچکترین فشاری باعث آسیب خواهد شد. اینجاست که ربات‌های نرم وارد می‌شوند. بازو‌های اختاپوس نرم هستند و می‌توانند سطوح را آب‌بندی کنند. همچنین قادر هستند با مکنده‌های خود محکم به سطوح مختلف بچسبند. دانشمندان نیز دقیقا از همین ساختار در ربات‌های نرم استفاده کردند. در نتیجه می‌توان اشیاء ظریف را بدون آسیب توسط ربات انتقال داد. زبان آفتاب‌پرست و کاوش در فضا آفتاب‌پرست و سمندر می‌توانند زبان خود را با سرعت بالایی پرتاب کرده و در کسری از ثانیه شکار را گرفتار کنند. هر دو نیز از مکانیزم ساده‌ای به‌نام قلاب‌سنگ بهره می‌برند. پژوهشگران دانشگاه فلوریدای جنوبی متوجه شدند که ماهیچه‌ها دور استخوانی مخروطی در زبان پیچیده شده‌اند و انرژی کشسانی را ذخیره می‌کنند. در نتیجه جانور می‌تواند زبان خود را با سرعت ۵ متر بر ثانیه به بیرون پرتاب کند. این ویژگی خاص حیوانات باعث شده دانشمندان به دو کاربرد مهم فکر کنند. اول از همه اینکه می‌توان با ساخت دستگاه‌هایی کوچک لخته‌های خون را در رگ‌های ظریف پاک کرد. کاربرد دوم به کاوش در فضا مربوط می‌شود. با ساخت بازو‌های رباتیک خاص می‌توان جلوی ریختن ناگهانی بخش‌های مختلف یک سازه فضایی یا برخورد زباله‌های فضایی به یک ایستگاه بزرگ را گرفت. در چنین حالتی از هزینه‌های سنگین ناشی از آسیب جلوگیری خواهد شد.