סיקור מקיף

אתגרי האנושות ופתרונות הטבע

ספר חדש סוקר את תהליך הלמידה וחיקוי של פתרונות הטבע מכונה גם תחום הביומימיקרי, (ביו= חיים, מימיקרי = חיקוי), תחום דעת בצמיחה עולמית המזוהה כמנוע חדשנות

ד"ר יעל הלפמן כהן

המצאות הטבע מאת ד"ר יעל הלפמן כהן
המצאות הטבע מאת ד"ר יעל הלפמן כהן

דמיינו שאתם פותחים את המחשב, ובמקום האותיות הצבעוניות של גוגל שכולם מכירים מעל חלון החיפוש, כתוב Nature בכל צבע שתבחרו. אתם יכולים להכניס לחלון החיפוש הקטן כל שאלה, והטבע יענה לכם. החיפוש יתבצע במאגר ההמצאות של הטבע, ושיטות החיפוש יותאמו למרחב החיפוש הטבעי. אתגרים רבים המעסיקים את האנושות, אתגרים תכנוניים, חברתיים, וארגוניים כבר נפתרו בטבע. תהליך הלמידה וחיקוי של פתרונות הטבע מזוהה כיום עם תחום הביומימיקרי, (ביו= חיים, מימיקרי = חיקוי), תחום דעת בצמיחה עולמית המזוהה כמנוע חדשנות.

יש דרך לפתור אתגרים בצורה מקיימת, חדשנית, הוליסטית, לייצר צמיחה שמייצרת עוד צמיחה !  פתרונות הטבע יעילים, סביבתיים, מפתיעים, ומבוססים על  צורת חשיבה אחרת ! אחבוש לרגע את כובע העתידנית ואתאר נקודות מפגש אפשריות בין אתגרי האנושות לפתרונות של הטבע.  

1. ארגונים בעולם משתנה ומורכב: לארגונים יש הרבה מה ללמוד מהטבע על ניהול מערכות מורכבות בתנאים משתנים, החל בתבונת הנחילים המתארגנים באופן עצמי ובספונטניות כדי להסתגל לתנאים משתנים, וכלה במבנים גמישים בטבע הסופגים רעידות ולחצים מכניים. טווח הפתרונות בטבע רחב, וגמישות וארגון עצמי הם שם המשחק בשנים הבאות. היכולת שלנו להתמודד עם סביבה מורכבת ועם בעיות מורכבות תלך ותגדל ככל שנעבור מראייה רדוקציונית לראייה הוליסטית, הרואה בו זמנית את כל מרכיבי המערכת ואת הקשרים ביניהם. המורכבות נמצאת בקשרים בין הגורמים ולא בכל גורם בנפרד.

 2. מידע: טכנולוגיות העתיד יעסקו במיצוי מידע, בהפקת משמעות ממנו ובהעברת מידע ביעילות ובמהירות בין סוכנים רבים. האינטרנט של הדברים, ביג דאטה, כריית נתונים, טכנולוגיות ענן וכלי רכב אוטונומיים הם רק חלק מהטכנולוגיות המזוהות עם אתגרי המידע במאה ה-21. מודלים של תקשורת בטבע בין פרטים רבים יכולים לשמש מקור ידע לפתרונות: איך הדבורים מעבירות ביעילות מידע בין אלפי פרטים? איך המוח עובד עם רשת הנוירונים, מעבד מידע ומעצב משמעות? איך הארבה נע בלהקות של עשרות אלפי פרטים שאינם מתנגשים זה בזה?

3. חומר: אנחנו חיים במערכת סגורה לחומר, ואתגרי החומר הם ללא ספק אתגרי העתיד. בעתיד נשאף להפיק חומרים המחקים את הכימיה של הטבע, כך שחומרים מעטים ייצרו פונקציונליות עשירה ויהיו גם קלים לפירוק וזמינים למחזוּר בסוף השימוש. דמיינו שנוכל להזין מדפסות תלת ממד בחומרים כאלו: נוכל להדפיס את עתידנו בדמותו של הטבע.

עולם הכימיה הביומימטית עדיין בחיתוליו. עם הזמן יתגלו עוד ועוד חלבונים, אנזימים, פפטידים ומולקולות עם פונקציונליות מדהימה וראויה לחיקוי. 100 שנות הכימיה המודרנית, בהם יוצרו חומרים סינטטים, הן כהרף עין לעומת בליוני שנות האבולוציה. בעתיד נראה יותר ויותר חומרים שזוהו לראשונה בטבע, ויועברו לשימוש האדם לאחר שיפותחו מערכות ייצור בקנה מידה תעשייתי, שייחקו את התכונות המופלאות של החומרים האלה בכלים של ננו-ביוטכנולוגיה והנדסה גנטית.

4. אנרגיה: אתגרים רבים המעסיקים את האנושות קשורים לאנרגיה. פריצות דרך רבות עוד צפויות לנו בזיהוי פתרונות הקשורים ליעילות אנרגטית ולקצירת אנרגיה בדרכים חדשניות. אנחנו חיים במערכת פתוחה לאנרגיה. אנרגיית השמש זמינה ומתחדשת, ואך טבעי שנשאף לנצל אותה כמו בטבע. בעתיד נראה הבשלה של טכנולוגיות העושות שימוש באור השמש בצורה מיטבית, כמו פוטוסינתזה מלאכותית. אולי נראה גם מנועים חדשים, כמו מנוע הידרוסטטי, המסוגלים לנצל את כוחות הטבע לצורכי הנעה, או מנועים מבוססי מבנה במקום כאלו השורפים דלקים פוסיליים.

5. מים ומזון: כיצד מספקים מקורות מזון ומי שתייה באיכות טובה לאוכלוסייה הולכת וגדלה? הפקת מים בטבע אינה כרוכה בזיהום או בהשקעת אנרגיה מסיבית. כבר פותחו ממברנות ביומימטיות המחקות ממברנות ביולוגיות, המאפשרות טיהור והתפלה של מים. משאבים ניכרים מושקעים כיום גם בחיקוי מנגנוני קצירת מים, בדומה למנגנון של החיפושית הנמיבית, במטרה לבנות מתקני ענק שיוצבו באזורים מיושבים ללא מקורות מים נגישים. גם בתחום המזון וטכנולוגיות הפוד-טק יש פוטנציאל גדול לחדשנות מהטבע: אופטימיזציה של תהליכי גידול חקלאי, מיצוי פסולת, אריזות המספקות הגנה למזון מבלי לפגוע בסביבה ואפילו טכנולוגיות של חלבונים חלופיים. טכנולוגיות אלו עוסקות בזיהוי חלבונים מעולם הצומח, שיהוו בסיס ליצירת תחליפי בשר כפתרון ביוטכנולוגי בגישה ביומימטית יעילה ומועילה לסביבה.

6. רפואה: על פי ההערכה, רפואה רֶגֶנֶרטיבית והנדסת רקמות הן התחומים שיניעו את שוק הטכנולוגיות הרפואיות הביומימטיות. חקר וחיקוי של תהליכי ריפוי טבעיים לבנייה מחדש של רקמות והבנת תפקודן של רקמות ביולוגיות, יכולים להוביל לטכנולוגיות ריפוי חדשות. צורך נוסף שיכול לקבל מענה ביומימטי הוא הצורך בטכנולוגיות לא פולשניות. יישומים של רובוטים זעירים בהשראת הטבע יכולים לתת מענה לצורך זה. אני מאמינה שבעתיד יימצאו גם אסטרטגיות חדשות להילחם בחיידקים בהשראת הטבע – פתרונות מבניים ולא חומריים. גם תרופות חדשות יימצאו להערכתי בבית המרקחת של הטבע, ונוכל לחקותן.

7. עירוניות: במאה השנים הקרובות מאות מיליוני בני אדם צפויים לעבור להתגורר בערים, כחלק ממגמת עיור עולמית. נתון זה מצריך חשיבה מחודשת ועדכנית על מבנה העיר העתידית. ערי העתיד יתפקדו כאקוסיסטמה, יקלטו פחמן דו חמצני במקום לפלוט אותו, יאפשרו למים לחלחל ולחזור לאדמה ויפיקו אנרגיה מאור השמש במקום להפוך אותה לאיי חום. ערי העתיד, כמו הטבע, יתמודדו בצורה טובה עם שיטפונות, שריפות ושינויי מזג אוויר קיצוניים. בשנים האחרונות מתחילים לראות יותר ויותר פרויקטים של תכנון אורבני בהשראת הטבע, תוך הטמעת עקרונות הקיימות ומתוך ראייה הוליסטית של עיר המחוברת לסביבתה הטבעית. גם למגמת הערים החכמות יש לטבע הרבה מה להציע: אלגוריתמים חכמים בהשראת נמלים לניתוב אופטימלי של תנועה, אמצעים להפחתת עומסים ופליטות, פתרונות חכמים לטיפול באשפה והפיכתה למשאב מזין (זבל = מזון), דרכים למגר מגיפות ולמנוע הדבקות בהשראת חרקים חברתיים ועוד.

__________________________________________________________________________

אם תרצו להכיר עוד את הטבע כמאגר המצאות ופתרונות, מוזמנים לספר "המצאות הטבע- איך לייצר חדשנות בהשראת הטבע" שראה אור לאחרונה, הספר הראשון על ביומימיקרי בעברית. קישור כאן.

ד"ר יעל הלפמן כהן היא מייסדת־שותפה ומנכ"לית של ארגון הביומימיקרי הישראלי ומייסדת חברת Code Nature בעשור האחרון היא עוסקת ביזמות, יועצת לתהליכי חדשנות בהשראת הטבע ומרצה בתחום הביומימיקרי באקדמיה ובתעשייה, בארץ ובחו"ל.

עוד בנושא באתר הידען:

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן