שיטת תכן ביומימטית לחדשנות ולקיימות

הסטודנטית: יעל הלפמן כהן

מנחה: פרופ' יורם רייך

עבודת גמר לדוקטורט

  משחר האנושות התבונן האדם בטבע כמקור לידע ופתרונות . באמצע המאה ה- 20,  לצד ההתפתחות הטכנולוגית והמדעית שאפשרה נגישות לפתרונות ביולוגים, החלה להתגבש דיסציפלינה חדשה, ביומימיקרי, (ביו=חיים, מימיקרי = חיקוי) העוסקת בחיקוי מודע של פתרונות ביולוגים כבסיס ליישומים טכנולוגים. 

 הדיסציפלינה הביומימטית מוצגת בפרק 1. הדיסציפלינה נמצאת כיום  בהתהוות וצמיחה ומזוהה כמנוע חדשנות חוצה תעשיות. החדשנות הביומימטית היא תוצר ההעברה האנלוגית של ידע בין תחומים, והרחבת טווח הפתרונות הפוטנציאלים הנבחנים בשלב התכנון הרעיוני, על ידי בחינת הפתרונות של הטבע. פתרונות הטבע המייצרים חדשנות הם אלו הרחוקים מהפתרונות המוכרים בטכנולוגיה, ומבוססים על פרדיגמה שונה. 

הדיסיפלינה הביומימטית מזוהה גם כמנוע קיימות. הטבע הוא מקור למודלים ומדדים מקיימים. מערכות ביולוגיות מתפקדות תחת מגבלות החיים, מבלי לייצר אשפה או נזק בלתי הפיך לסביבה. ההפך, הן מעשירות ומחזקות את סביבתן. הפתרונות המקיימים של הטבע נחקרים ומתורגמים לאסטרטגיות ועקרונות קיימות ברי יישום במהלך תהליכי תכנון מוצרים וטכנולוגיות. יחד עם זאת, מתכננים נדרשים לסנן את פתרונות הטבע ולהתאימם למרחב התכנון ההנדסי, כי פתרונות הטבע עשויים להיות בלתי מושלמים או לא רלוונטיים.

     תהליך התכנון הביומימטי המתואר בפרק 2, בהגדרה, הוא תהליך תכנון  בינתחומי  ומבוסס אנלוגיות.  כתוצאה מכך, מדובר על תהליך תכנון דו-כיווני שיכול להתחיל מפתרון ביולוגי קיים או מאתגר תכנוני. בשני המקרים, ישנם שלושה שלבים מרכזיים בתהליך התכנון: זיהוי מערכת ביולוגית, הפשטה, והעברת הפתרון ליישום. אם התהליך מונע על ידי הפתרון הביולוגי, יש להבחין בתחילה במערכת ביולוגית בעלת מנגנון ייחודי ולהכיר בפוטנציאל של מנגנון זה לייצר חדשנות.  אם התהליך מונע על ידי האתגר התכנוני, יש בתחילה לחפש מערכת ביולוגית המדגימה פתרון לאתגר אנלוגי בטבע. בשני המקרים, הפתרון הביולוגי נחקר ועובר הפשטה על מנת למדל ולייצג את הפתרון באופן המאפשר הסקה אנלוגית. 

     האתגר המרכזי של תהליך התכנון הביומימטי הוא גישור על הפער בין הביולוגיה והטכנולוגיה, שתי דיסציפלינות שונות המבוססות על טרמינולוגיות שונות ודרך חשיבה שונה. עד כה, יש יותר תיאורים של חדשנות ביומימטית ופחות תיאורים של שיטות להשגת חדשנות זו בצורה שיטתית. מאמצים שונים לסגירת פער זה מוצגים בפרק 3 ונחלקים לשתי קטגוריות עיקריות: שיטות חיפוש לאיתור אורגניזם, ושיטות הפשטה לניתוח ומידול מערכות ביולוגיות. עדיין ישנם בסיסי ידע שהפוטנציאל שלהם לגשר על פער זה טרם מוצה כמו: קשר מבנה-פונקציה, דפוסים, ראיה מערכתית ו- TRIZ (מתודולוגיה לפתרון בעיות בצורה שיטתית).  כמו כן, מאמצים נוכחיים לסגירת הפער יותר מתוארים כרעיונות והצעות. יש צורך להתקדם שלב ולספק גם ראיות לתועלת של השיטות המוצעות. מעבר לשלב זה הוא הכרחי לגיבוש הדיסיפלינה הביומימטית.

 

אוניברסיטת תל-אביב, ת.ד. 39040, תל-אביב 6997801
UI/UX Basch_Interactive