باغ‌وحش رباتیک؛ از «عروس دریایی جاسوس» تا «مگس‌های آب‌نشین»

اواخر دهه ۱۴۰۰ میلادی که «لئوناردو داوینچی» برای طراحی ماشین‌های پرنده خود، فیزیولوژی پرندگان را مطالعه کرد تاکنون، ذهن‌های خلاق و پیشرو همواره به دنبال الهام گرفتن از طبیعت و حیوانات برای توسعه و بهبود دنیای فناوری بوده‌اند.

زیست‌تقلید یا زیست‌الهام یا زیست‌همانندسازی، تقلید از الگوها، سامانه‌ها و عناصر طبیعت با هدف حل مشکلات پیچیده انسان است. در حقیقت، اساس این علم مدل‌های طبیعی بیولوژیکی است که با مطالعه فیزیولوژی آنها می‌توان سامانه‌های نوین فناورانه را طراحی کرد و ساخت.

ساختارها و مواد با سازگاری مناسب در موجودات زنده در طول زمان از طریق انتخاب طبیعی تکامل یافته‌اند. علم زیست‌تقلید منجر به ایجاد فناوری‌های جدید با الهام از راه‌حل‌های زیستی در اندازه‌های کلان و نانو شده‌ است. انسان‌ها برای پاسخ به مشکلات خود به طبیعت نگاه می‌کنند و از آن الهام می‌گیرند. طبیعت مشکلات مهندسی مانند توانایی‌های ترمیمی، تحمل و مقاومت در محیط زیست‌های مختلف، آبگریزی و بهره‌برداری از انرژی خورشیدی را حل کرده‌ است.

امروزه همه اختراعات بشر را می‌توان به نوعی بهره گرفته از مدل‌های زنده دانست. رایانه‌ها و ربات‌های دستیار که رفته رفته جای انسان را گرفته‌اند با توجه به مطالعه بر روی ساختارهای زیستی ساخته شده‌اند. طراحی هواپیما بر اساس ساختار بدن پرندگان، ساخت زیردریایی از روی ساختار دلفین‌ها یا ساخت رادارها با توجه به سیستم راداری خفاش‌ها مثال‌هایی از علم زیست‌تقلید می‌باشند.

زیست‌تقلید اکنون با ورود به عصر جدید رباتیک و پرواز و همچنین تقاضا برای بهره‌وری انرژی در فناوری‌های مصنوعی، اهمیت فزاینده‌ای پیدا کرده است. اکنون در این گزارش، تنها تعداد انگشت‌شماری از پیشرفت‌هایی که امسال از مهندسان نوآور با نگاه دقیق به دنیای طبیعت حاصل شده، آورده شده است.

ریزربات پرنده با الهام از پاهای دُرنا مگس

حتی اگر یکی از بهترین ریزوسایل نقلیه هوایی الهام گرفته از حشرات جهان را ساخته باشید، اگر نتواند روی آب فرود بیاید، چندان مفید نخواهد بود. به همین دلیل است که دانشمندان دانشگاه هاروارد به ریزربات جدید خود موسوم به روبوبی(RoboBee)، مجموعه‌ای از پاهای بلند و مفصل‌دار مانند پاهای درنا مگس را اضافه کرده‌اند تا به راحتی روی آب بنشیند و غرق نشود.

لاک‌پشت دریایی رباتیک

اگر قصد دارید یک ربات زیرآبی سریع، مانورپذیر و همه‌کاره بسازید، چرا از آنچه در طبیعت کار می‌کند، تقلید نکنید؟ این دقیقاً همان کاری است که شرکت بیت‌بات(Beatbot) با ربات دوزیست الهام گرفته از طبیعت خود موسوم به روبوترتل(RoboTurtle) انجام داده است.

عروس دریایی رباتیک برای مشاهده بی‌صدای دنیای زیر آب

دانشمندان چینی با محو کردن مرز بین زیست‌شناسی و رباتیک، زیست‌تقلید را به اعماق جدیدی بردند و یک عروس دریایی بیونیک کوچک و کم‌انرژی را به وجود آوردند که از نظر شکل و حرکت، بسیار واقعی و شبیه به عروس دریایی است و تقریباً از یک عروس دریایی واقعی قابل تشخیص نیست.

پنجره‌های خودسایه‌دار با الهام از میوه درخت کاج

نحوه طراحی مخروط‌های کاج برای موجوداتی که مغز ندارند، بسیار هوشمندانه است، به اندازه‌ای که دانشمندان از آنها برای ایجاد یک سیستم سایه‌اندازی منحصر به فرد برای پنجره‌ها تقلیدکرده‌اند. این سیستم در تابستان، نور خورشید را مسدود می‌کند و در زمستان بدون استفاده از نیروی برق، به آن اجازه عبور می‌دهد.

پهپاد الهام گرفته از سنجاب پرنده

حتی چابک‌ترین کوادکوپترها نیز هنگام حرکت سریع برای متوقف کردن حرکت خود مشکل دارند؛ مشکلی که مانورپذیری آنها را محدود می‌کند. اکنون یک پهپاد آزمایشی با الهام از سنجاب‌های پرنده، با باز کردن بال‌های غشایی شبیه به سنجاب پرنده خود در صورت نیاز، از این مشکل فرار می‌کند.

تبدیل انسان به کوسه با پک کوله‌پشتی مخصوص زیر آب

برخلاف سایر جِت‌پک‌های زیرآبی، جت‌پک «کیک‌فین شارک»(Kikfin Shark) دارای مجموعه‌ای کامل از باله‌ها برای تقلید زیستی از موجودات دریایی سریع و چابک برای حرکت و شنای سریعتر و چابکتر است. این فناوری تا جایی که وضعیت فعلی دنیای فناوری اجازه می‌دهد، به یک انسان کوسه‌نمای واقعی نزدیک است.

ربات سوار بر آب

اگرچه در طول سالیان اخیر، ربات‌های سوار بر آب زیادی را دیده‌ایم، اما دانشمندان هنوز در حال یافتن جنبه‌های جدیدی از حشرات برای تقلید هستند. به عنوان مثال، محققان به تازگی یک ربات سوار بر آب ساخته‌اند که از طریق سازه‌هایی شبیه به بادبزن که روی پاهایش قرار دارد، روی سطح آب حرکت می‌کند.

دستگاه دارورسان الهام گرفته از چَسبک‌ماهی

ماهی رمورا(Remora) از تیره چسبک‌ماهیان، یک قرص بیضی شکل روی سر خود دارد که مانند یک مکنده برای چسبیدن به کوسه‌ها از آن استفاده می‌کند. حالا دانشمندان از همین ماهی برای توسعه ربات‌های دارورسان که به روده می‌چسبند، الهام گرفته‌اند.

این دستگاه از یک پلتفرم به اندازه یک کپسول ساخته شده است که می‌تواند هنگام غوطه‌ور شدن در مایعات، به سطوح مختلفی از جمله دستگاه گوارش انسان بچسبد.

اسفنج‌های دریایی الهام‌بخش مواد فوق‌العاده قوی برای ساختمان‌های بادوام‌تر

اسفنج‌های اعماق دریا یک راز در خود دارند؛ ساختارهای شبکه‌ای سبک آنها به طرز شگفت‌آوری سفت و محکم است. اکنون محققان با الهام از این موجودات، ساختار جدیدی را برای ساخت مواد بسیار قوی‌تر برای ساخت ساختمان‌های بادوام‌تر ایجاد کرده‌اند.

پهپاد ضد سقوط با الهام از سر دارکوب

با وجود اینکه دارکوب‌ها روزانه سر خود را بارها و بارها به درختان می‌کوبند، اما دچار آسیب مغزی نمی‌شوند. دانشمندان با الهام از این پرندگان سرسخت، یک پهپاد بال‌ثابت ساخته‌اند که می‌تواند از برخوردهای رو در رو جان سالم به در ببرد.

توسعه هواپیماهای سبک‌تر و قوی‌تر با بررسی استخوان‌های دایناسورهای پرنده

ممکن است فکر کنید که اگر گونه‌ای از حیوانات، میلیون‌ها سال پیش منقرض شده باشد، طراحی آن برای استفاده در فناوری ما بسیار قدیمی خواهد بود. با این حال، تجزیه و تحلیل جدیدی از استخوان‌های گونه‌ای از دایناسورهای پرنده به نام پتروسور(pterosaur) نشان می‌دهد که آنها می‌توانند الهام‌بخش مواد سبک‌تر و قوی‌تر برای هواپیماها باشند.

خنک کردن ساختمان‌ها با کاشی‌های الهام گرفته از پوست فیل

انتظار می‌رود ترکیب قارچ‌های صدفی و تکه‌های بامبو را در منوی یک رستوران چینی ببینیم، اما دانشمندان از این ترکیب برای ساخت کاشی‌های زیبا با برآمدگی‌ها و بافت‌هایی استفاده کرده‌اند که دقیقاً مانند پوست فیل به تنظیم دما کمک می‌کنند.

چسبی که عفونت‌ها را دفع می‌کند

کار کردن چسب در زیر آب دشوار است، مگر اینکه پای صدف در میان باشد. دانشمندان موفق به توسعه چسب جراحی جدیدی شده‌اند که چسبندگی طبیعی صدف را با ماهیت لزج و دفع‌کننده میکروب مخاط ترکیب می‌کند و بدین ترتیب قادر است عفونت‌ها را دفع کند.