آینده بشر در دست طبیعت

ناگفته پیداست پرسیدن این پرسش از ارگانیسم‌های ساکن زمین(البته به جز انسان) غیرممکن است اما علم تقلید از طبیعت یا همان Biomimicry می‌تواند راهگشای بسیاری از مشکلات باشد. در این علم راه حل مشکلات مختلف بشر در طبیعت جستجو می‌شود. نکته جالب توجه این است که چنین پرسش‌هایی به طرز فزاینده‌ای در حال تغییر دادن محیط زندگی اطراف ما هستند. این تغییرات دامنه وسیعی دارند و از انرژی گرفته تا فناوری اطلاعات، بسیاری از موارد را شامل می‌شوند، حتی شیوه بناکردن شهرها را.

تیم مک گی از زیست‌شناسان شناخته شده گروه Biomimicry Group است. او می‌گوید: موادی که با استفاده از فناوری الگوبرداری از طبیعت تولید می‌شوند قابلیت چشمگیری در تعریف دوباره مصالح ساختمانی دارند. در حقیقت با استفاده از این مواد می‌توان نسل جدیدی از مصالح مستحکم ساختمانی را تولید کرد. در حال حاضر مصالح ساختمانی مورد نیاز برای بناکردن ساختمان‌ها و در مجموع شهرسازی از منابع معدنی و نفتی به‌دست می‌آید.

این مواد پس از استخراج مورد پردازش‌های گوناگون حرارتی، ضربه‌ای و نظایر آنها قرار گرفته و در نهایت مصالح ساختمانی از آنها پدید می‌آید که برخی از آنها بشدت نیز سمی و خطرناک هستند. اما این مصالح با موادی که با تکیه بر دانش تقلید از طبیعت به دست می‌آیند تفاوت‌های زیادی دارند. مک گی می‌گوید: طبیعت از موادی استفاده می‌کند که به وفور در اطراف وجود دارند. گذشته از این، زمانی که نیازی به آنها نیست براحتی به مواد سازنده تجزیه شده و باز هم در این مرحله مورد استفاده قرار می‌گیرند. این ویژگی کلی چنین موادی است و به همین دلیل نباید آن را مشخصه‌ای هیجان‌انگیز در نظر گرفت. به تازگی شرکت تحقیقاتی در نیویورک نوعی پلاستیک زیستی تولید کرده است که اگر به جزئیات سازنده آن دقت شود شاهد چیزی جز پلیمرهای زنده نخواهیم بود. همچنین عایق‌های ساختمانی نیز تولید شده است که ماده اولیه و اصلی به کار گرفته شده در آنها ریشه‌های قارچ است. نکته حائز اهمیت در تولید و به کارگیری این مواد این است که مصالح ساختمانی که به این شیوه تولید می‌شوند عملا خطری برای محیط زیست و سلامت انسان به همراه ندارند و این درحالی است که از استحکام خیره‌کننده‌ای نیز برخوردارند. محققانی همچون مک‌گی بر این باور هستند که می‌توان از اکوسیستم‌های طبیعی زمین به عنوان یک مدل استفاده کرد و نسل تازه‌ای از مصالح ساختمانی قابل اطمینان را تولید کرد. در تولید این نوع مصالح نیازی به پردازش‌های خطرناک و سمی نیست و این یک برگ برنده مهم برای چنین نگرشی است. تلفیق این نگرش با فناوری چاپ سه بعدی می‌تواند به تحولی بنیادین در تکنیک‌های شهرسازی منجر شود. در مجموع می‌توان فناوری الگوبرداری از طبیعت در تولید مصالح ساختمانی جدید و مقاوم را کلید حل مشکلات شهرسازی در آینده نه چندان دور عنوان کرد و آن را زیربنای توسعه شهرهای دوست دار محیط زیست دانست.

وقتی که صحبت از نابودی عوامل بیماریزا با استفاده از فناوری الگوبرداری از طبیعت می‌شود، ایده انجام چنین تقلیدهایی حساس تر از هر زمان دیگری می‌شود. اما اصولا چرا صحبت از به کارگیری از طبیعت برای درمان بیماری‌ها می‌شود؟ پاسخ به این پرسش ریشه در یک به هم پیوستگی تاریخی دارد. همواره صحبت از این می‌شود که پزشکی و زیست شناسی در هم تنیده شده‌اند. در حال حاضر شمار قابل توجهی از محققان در گوشه و کنار جهان به فکر استفاده از الگوهای طبیعی و مواد موجود در آن جهت درمان بیماری‌ها و عوارض آنها افتاده اند و اتفاقا به موفقیت‌های کاربردی نیز دست یافته‌اند.

بخش قابل توجهی از این افراد استراتژی کاری خود را بر تعریف دوباره نگاه به طبیعت و استفاده از مواد طبیعی(مواد متعلق به بافت‌های گیاهی و یا جانوری) در امور مختلف درمانی بنا کرده‌اند. این نگاه دامنه وسیعی دارد که از چسب‌های زیستی با بازده کاری جهت اتصال استخوان‌های شکسته به هم گرفته تا پروتئین‌هایی که در نهایت بینایی را به نابینایان باز می‌گردانند. اما در این عرصه کارهای به مراتب هیجان‌انگیزتر دیگری انجام شده است که حتی ممکن است در عصر حاضر و به رغم پیشرفت‌های خیره‌کننده در علم پزشکی دور از ذهن به نظر برسند. گروهی از محققان در اقدامی شجاعانه مقدمات ابداع تکنیک‌های درمانی را فراهم کرده اند که مبنای آنها طبیعت بوده و از مکانیسم‌های طبیعی برای منفعل نگاه داشتن عوامل بیماریزا و جراحات استفاده می‌شود. به عنوان مثال محققان شرکتی در فلوریدا موسوم به Sharklet Technologies دریافته‌اند که پوست کوسه دارای بافت منحصربه‌فردی است که به باکتری‌ها و سایر ارگانیسم‌های خطرناک اجازه ادامه حیات را نمی‌دهد. آنها با تشخیص این ویژگی خیره‌کننده به فکر به کارگیری آن در درمانهای پزشکی افتاده‌اند. به همین منظور از این الگوی منحصربه‌فرد بر روی ورقه چسبناک ترکیبی نسخه برداری شده و سطح عاری از باکتری ارائه شده است که می‌توان از آن در بیمارستان‌ها، رستوران‌ها و سایر اماکنی که همواره مملو از عوامل بیماریزای خطرناک هستند استفاده کرد. اما چرا این نوع بافت و ویژگی خاص آن تا این حد مورد توجه محققان قرار گرفته است؟

نکته مهم این است که در این تکنیک خبری از کشتن باکتری‌ها نیست از این رو تکامل آنها در راستای مقاوم شدن در برابر این تکنیک به مراتب دشوارتر خواهد شد.

گذشته از این نکته، این فناوری بیش از 400 میلیون سال است که در اعماق اقیانوس‌ها به کار گرفته شده است و در این مدت بسیار طولانی باکتری‌ها نتوانسته‌اند تشخیص دهند که چگونه در برابر آن مقاومت کنند. به همین دلیل است که می‌توان به اثرگذاری آن در امور درمانی امیدواری‌های زیادی داشت. تنها نکته‌ای که فراروی محققان در قامت یک چالش خودنمایی می‌کند هزینه نهایی به کارگیری این تکنیک است. همچون بسیاری از فناوری‌های نوین پزشکی، این فناوری نیز برای عمومیت یافتن در میان مردم نیازمند کاهش هزینه‌های تمام شده است.

گرچه از مورچه‌ها و زنبورها به عنوان حشراتی توانمند در زمینه اطلاع رسانی در شبکه‌های انرژی یاد می‌شود اما این تنها قابلیت چشمگیر آنها به شمار نمی‌آید. مک گی در این خصوص می‌گوید: ما متوجه شده‌ایم که مورچه‌ها از قابلیت‌های خیره‌کننده‌ای در برقراری ارتباطات اطلاعاتی برخوردار هستند. این دقیقا همان چیزی است که ما سال‌هاست به دنبال آن بوده‌ایم و اکنون نیز توانسته‌ایم به موفقیت‌های چشمگیری دست یابیم. اخیرا نیز ایده‌های فناورانه‌ای در زمینه فناوری ارتباطات محقق شده‌اند که با توسعه آنها میلیون‌ها دلار صرفه‌جویی اقتصادی صورت گرفته است. همچنین اخیرا گروهی از محققان در آزمایشگاه ملی شمال غرب پاسفیک سیستم امنیتی شبکه رایانه‌ای ارائه کرده‌اند که مبنای طراحی آن هوش جمعی است که مورچه‌ها از آن برای دفاع از لانه‌هایشان استفاده می‌کنند. به کمی قبل‌تر باز می‌گردیم. در سال 2007 گروهی از محققان که تحت تأثیر سیستم ارتباطاتی میان زنبورهای عسل قرار گرفته بودند سیستمی را طراحی کردند که به شبکه‌های رایانه‌ای این امکان را می‌دهند تا با استفاده از مزایای ناشی از وجود یک سری سرورهای غیرفعال در زمان افزایش تقاضا، عملکرد خود را تا حد قابل توجهی بهبود بخشند. گرچه این دستاوردها در نوع خود هیجان‌انگیز به شمار می‌آیند اما محققانی همچون مک گی بر این باورند که این تنها یک لرزه مختصر از سوی دانش زیست‌شناسی بر پیکره فناوری اطلاعات و ارتباطات است.

به عبارت دیگر با گذشت زمان و پیشرفت فناوری‌های عصر حاضر می‌توان انتظار آن را داشت که با الهام گرفتن از طبیعت، فناوری اطلاعات و ارتباطات ارائه شده از سوی انسان دگرگون شود. اجماع نظری بسیاری از محققان بر این است که در سالهای اخیر میان درک زیست‌شناسی با استفاده از علوم اطلاعاتی و ارائه ایده‌هایی در علوم مختلف اطلاعاتی آن هم بر پایه‌های دانش زیست‌شناسی پل‌های مستحکمی برقرار شده است و البته هنوز راه طولانی در این عرصه در پیش است.

استفاده از گیاهان برای طراحی نسل جدید سلولهای خورشیدی نیز یکی دیگر از نتایج درخشان الگوبرداری از طبیعت در شهرسازی مدرن است. در سال‌های گذشته فناوری طراحی و ساخت سلول‌های خورشیدی پیشرفت قابل توجهی داشته است با این حال ساخت این سلول‌ها همواره با مشکلات زیادی همراه بوده است که از آن جمله می‌توان به آسیب‌پذیر بودن آنها در برابر تابش مداوم نور خورشید اشاره کرد. این سلول‌ها با گذشت زمان و به دلیل آسیب‌هایی که از جانب پرتوهای خورشیدی می‌بینند بتدریج تخریب شده و در عین حال بازدهی خود را نیز از دست می‌دهند.

در نتیجه دیگر نمی‌توان آن میزان ذخیره‌سازی انرژی را که در ابتدای امر از آنها انتظار داشتیم به دست آوریم. به همین دلیل پس از گذشت مدت زمان نه چندان طولانی سلولهایی که کارایی خود را از دست داده‌اند به بوته فراموشی سپرده می‌شوند و دقیقا از همین زمان است که مشکلات آنها آغاز می‌شود.

محققان و مهندسان نمی‌دانند با این سلول‌ها که اتفاقا بسیار هم سمی هستند چه کنند. اما انجام اصلاحاتی در ساختار این سلول‌ها می‌تواند یکی از بهترین گزینه‌ها برای کاستن از این نگرانی‌ها باشد. محققان برای اصلاح این مشکل از گیاهان به عنوان الگو استفاده کرده‌اند. در حقیقت می‌توان گیاهان را به عنوان کارخانه‌های طبیعی تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی قابل ذخیره در نظر گرفت. البته نکته بارزی که در آنها وجود دارد این است که گیاهان توانسته اند با تکیه بر استراتژی منحصربه فردی بر مشکلی که هم‌اکنون درخصوص سلول‌های خورشیدی ساخت بشر وجود دارد غلبه کنند.

براساس این استراتژی، گیاهان به طور متناوب مولکول‌های جذب‌کننده نور موجود در برگ‌هایشان را خرد کرده و بار دیگر آنها را نوسازی می‌کنند. از این رو می‌توان متصور شد مولکول‌های پایه‌ای که همواره در جذب و ذخیره‌سازی انرژی خورشیدی موثر هستند، نو و به روز شده هستند. این استراتژی چشمگیر توجه محققان را به خود جلب کرده و موجب شده تا با الهام گرفتن از گیاهان نسل جدید سلول‌های خورشیدی را طراحی و تولید کنند. اکنون به نظر می‌رسد بشر بیش از هر زمان دیگری چشم به گیاهان و جانوران به عنوان الگوهایی مناسب به منظور دستیابی به سطح بهتری از زندگی دوخته است.

منابع: Popular Science

gizmodo