استعمال المحاكاة الطبيعي للفقريات في قاعة
معروضات المتحف
بحث مقدم من قبل
محمود حسين عبد الرحمن حسين
مدرس مساعد / مركز بحوث ومتحف التاريخ الطبيعي/ جامعة بغداد
[size=37] [/size]
1428هــ بغداد 2007م
مقدمة
أن علم محاكاة الطبيعة هو صورة مشابهة لجميع فروع العلوم التطبيقية كالفيزياء و الكيمياء و العلوم الهندسية الصناعية التطبيقية و علم الأحياء بشكل خاص فهو تطبيق مباشر له و على أرض الواقع لأننا لو تمعنا بالمفهوم الاصطلاحي اللغوي لأمكننا القول بأنه تكرار أو محاكاة للعديد من العمليات والظواهر الحيوية الموجودة في الطبيعة ضمن إطارٍ فلسفي علمي ليعكس لنا و من دون أن ندري كيف أن الطبيعة تُحاكى، بل هي مجال تطبيق مباشر لكثير من حقول العلوم التطبيقية و الصناعية و بشكل خاص علم المواد و على كل المقاييس ابتداءً من المقاييس الماكروية الكبيرة مروراً بالمقاييس الميكروية و انتهاءً بالمقاييس النانوية المرتبطة مع علم النانو تكنولوجيا الذي ساهم في قفزة نوعية هائلة في تطور العلوم و تقدمها. هل سألت نفسك يوماً من أين أتت فكرة اللاصق ( قفل-مفتاح ) الموجودة في الحذاء الرياضي من خلال لاصق خاص ذو خواص عملية جيدة ؟.
أيضاً لا بد وأنك قد سمعت عن النوافذ التي تنظف نفسها ذاتياً دون الحاجة لأي شيء آخر. الجواب بكل بساطة هو علم محاكاة الطبيعة، و لكن كيف؟.. هذا ما سوف أوضحه و بكل تواضع في هذا البحث المصغر المتواضع ليكون فكرة بسيطة عن هذا العلم الرائع و الجذاب ذو الأهمية التطبيقية الكبيرة في المجتمعات العالمية المتقدمة و المتحضرة في كافة المجالات و خاصة علم الأحياء الذي يرتبط معه بصورة مباشرة و يتطور بتقدمه و ليحاكي عقول القراء العرب و بكل مستوياتهم العلمية و ليرسم لنا صورة براقة عن أهمية العودة للطبيعة و فهم مكنوناتها لكي نستقيد منها في جميع نواحي حياتنا التطبيقية.
ذاك العلم الذي هو قديم في جذوره و حديث في تطبيقاته. فإن كان علم الحاسوب و تطوراته السريعة قد حمل اسم القرن العشرين فإن علم محاكاة الطبيعة سيحمل اسم القرن الحادي و العشرون يداً بيد مع علوم النانو تكنولوجي و المواد المركبة و ذلك من حيث استخداماتهم و تطبيقاتهم المتنوعة و ذات الأهمية الكبرى، من وجهة نظري على أقل تقدير. لقد توخيت البساطة المطلقة في هذا البحث بعيداً عن تعقيدات العلاقات الرياضية التي قد تكون عسرة الفهم لبعض القراء و ضمن قالب فلسفي علمي مبسط.[url=file:///E:/%D9%81%D9%84%D8%A7%D8%B4 %D8%B1%D8%A7%D9%85 %D8%A7%D9%84%D8%A8%D8%AD%D9%88%D8%AB %D9%83%D9%84%D9%87%D8%A7/%D8%A7%D9%84%D8%A8%D8%AD%D9%88%D8%AB %D9%83%D9%84%D9%87%D8%A7/%D8%A7%D9%84%D8%A7%D8%A8%D8%AD%D8%A7%D8%AB %D8%A7%D9%84%D9%85%D9%86%D8%AC%D8%B2%D8%A9/%D8%A8%D8%AD%D9%88%D8%AB 2009/%D8%A7%D9%84%D9%85%D8%AD%D8%A7%D9%83%D8%A7%D8%A9 %D8%A7%D9%84%D8%B7%D8%A8%D9%8A%D8%B9%D9%8A%D8%A9 2009.docx#_ftn1](1)[/url]
ابتكر مفهوم أو مصطلح علم محاكاة الطبيعة بواسطة الأكاديمية الأميركية المخترعة التي وضحت و فسرت جميع الدراسات و الآليات و الطرق و العمليات المتعلقة بمفهوم علم محاكاة الطبيعة هذا المصطلح مشتق بالأساس من مجموع كلمتين الأولى ( bios ) و التي تعني الحياة في اللغة الإغريقية و كلمة ( mimesis ) و التي تعني المحاكاة إن علم محاكاة الطبيعة كما هو موجود على ( Miriam Webster's online ) هو عبارة عن:
تشكيل بنى و وظائف للمواد المنتجة بشكل بيولوجي مثل (الأنزيمات و الحرير) و الآليات و لعمليات البيولوجية مثل (تصنيع البروتين و عمليات التركيب الضوئي) وذلك بهدف إنتاج منتجات صناعية و بآليات صنعية (من صنع الإنسان) مشابهة و تحاكي مثيلاتها الطبيعية الأخرى كما يعرف علم محاكاة الطبيعة بأنه اختبار للطبيعة و لنماذجها و أنظمتها و عملياتها و عناصرها لكي تنافس من قبل البشر و تعالج بالإيحاء من أجل حل مشاكل البشرية كما أن علم محاكاة الطبيعة يعرف أيضاً بأنه العلم الذي يدرس البنى و اﻷفعال الموجودة في اﻷنظمة البيئية بهدف تصميم و هندسة المواد لقد حاكت الطبيعة الإنجازات البشرية و ذلك على مد العصور و قد قادتها إلى بنى، أدوات، مواد، آليات، و عمليات و طرق و أنظمة فعالة.
إن هذا الحقل المعرفي الذي يعرف باسم علم محاكاة الطبيعة (biomimetics) يقدم لنا طاقة هائلة من أجل المحاكاة الحيوية لطاقات جديدة بهدف الوصول إلى تكنولوجيا مستقبلية مثيرة. و كما نعلم إن قدرات الطبيعة تتفوق في العديد من المناخي و المجالات على قدرات الإنسان البشرية. و فيما إذا نظرنا إلى المخلوقات الطبيعية على أنها تصميم هندسي فإنها سوف تتفوق على مثيلاتها الصناعية و التجارية في العديد من المظاهر العامة و الإمكانيات الخاصة. على النقيض تماماً من التصاميم و البنى الهندسية التي تكون من صنع الإنسان و التي تتطلب تكرار دقيق في طبيعة عملها، فإن الكائنات الحية سيكون لها القدرة على أداء عملها بالشكل الأمثل و امتلاك القدرة على التعرف و التمييز لكل عضو من الأعضاء التي تمتلك نفس النوع البيولوجي.[url=file:///E:/%D9%81%D9%84%D8%A7%D8%B4 %D8%B1%D8%A7%D9%85 %D8%A7%D9%84%D8%A8%D8%AD%D9%88%D8%AB %D9%83%D9%84%D9%87%D8%A7/%D8%A7%D9%84%D8%A8%D8%AD%D9%88%D8%AB %D9%83%D9%84%D9%87%D8%A7/%D8%A7%D9%84%D8%A7%D8%A8%D8%AD%D8%A7%D8%AB %D8%A7%D9%84%D9%85%D9%86%D8%AC%D8%B2%D8%A9/%D8%A8%D8%AD%D9%88%D8%AB 2009/%D8%A7%D9%84%D9%85%D8%AD%D8%A7%D9%83%D8%A7%D8%A9 %D8%A7%D9%84%D8%B7%D8%A8%D9%8A%D8%B9%D9%8A%D8%A9 2009.docx#_ftn2](1)[/url]
كما أن الحيوانات و النباتات و الحشرات في الطبيعة قد تطورت أيضاً على مدى الملايين من السنين و ذلك بهدف إيجاد و تطوير حلول أكثر فعالية و أكثر جدوى مثل الكراهية الفائقة للماء (super hydro phobicity)، التنظيف الذاتي، التصليح الذاتي، مصونية الطاقة، الالتصاق الجاف ... الخ ، مقارنة بالحلول المقدمة من قبل الإنسان حتى تاريخنا هذا. من الممكن القول بأن بعض هذه الحلول قد حاكت البشرية و ذلك من أجل الحصول على نتيجة بارزة. فعلى سبيل المثال لا الحصر يمكن أن تكون فكرة شبكة الصيد قد تأصلت من خلال الفكرة المستوحاة من الطبيعة التركيبة لنسيج العنكبوت و الجدير بالذكر أن علم محاكاة الطبيعة يمتلك التأثير الهام و الأكبر و ذلك في تصنيع و تركيب المواد النانوية.
أمثلة متنوعة على تطبيقات علم محاكاة الطبيعة
في يوم من الأيام من عام 1948 كان المهندس السويسري جورج دي ميسترول ينظف كلبه من القشور العالقة من ثمار النبات المتساقط، عندها أدرك كيف استطاعت خلابات القشور أن تتعلق بالفرو، هذا الإدراك العبقري قاده إلى اختراع جديد في مجال العلوم التصنيعية و الذي يحمل اسم فيلكرو في العديد من المجالات و بشكل خاص صناعة الأحذية الرياضية و الموضحة في الشكل وهذا ما أتيت على ذكره في بداية المقالة.
:: الشكل رقم (1) يوضح الأهمية التطبيقية و الصناعية لما يسمى Velcro
ويوجد العديد من التطبيقات الصناعية و الطبية والفضائية المهمة أهمها:
1- أوراق زهرة اللوتس و طبيعة التنظيف الذاتي و الكراهية للماء.
2- أعين حشرة العث ضد الانعكاس و ضد التوهج، حيث تستطيع هذه الحشرة تجميع أكبر كمية من الضوء و دون انعكاس للضوء الوارد للحماية من الحيوانات المفترسة، و قد تم محاكاة هذه الخاصية في مجال تصنيع شاشات العرض المسطحة و المستوية و عدسات الهواتف النقالة .
3- حصادة المياه المستوحاة من الخنفساء. حيث تقوم ما يسمى بالخنفساء الصحراوية الناميبية بتخزين قطيرات الماء في الصباح بسبب طبيعة تركيبة سطحها و قد استثمرت هذه الخاصية من أجل تزويد الماء في معسكرات اللاجئين و التي لا تتطلب أي نوع من الضخ.
4- المادة اللاصقة المستوحاة من الشعر الموجود في أرجل أبو أبريص.
5- مادة الإيبوكسي المستوحاة من الرخويات، حيث تبدي ما يسمى بالرخويات الزرقاء) مادة لاصقة طبيعية عازلة للماء و آمنة و صديقة للبيئة ترتبط بسطوح الصخور و الزجاج و التفلون يمكن استخدامها كمادة لاصقة .[url=file:///E:/%D9%81%D9%84%D8%A7%D8%B4 %D8%B1%D8%A7%D9%85 %D8%A7%D9%84%D8%A8%D8%AD%D9%88%D8%AB %D9%83%D9%84%D9%87%D8%A7/%D8%A7%D9%84%D8%A8%D8%AD%D9%88%D8%AB %D9%83%D9%84%D9%87%D8%A7/%D8%A7%D9%84%D8%A7%D8%A8%D8%AD%D8%A7%D8%AB %D8%A7%D9%84%D9%85%D9%86%D8%AC%D8%B2%D8%A9/%D8%A8%D8%AD%D9%88%D8%AB 2009/%D8%A7%D9%84%D9%85%D8%AD%D8%A7%D9%83%D8%A7%D8%A9 %D8%A7%D9%84%D8%B7%D8%A8%D9%8A%D8%B9%D9%8A%D8%A9 2009.docx#_ftn3](1)[/url]
6- جلد سمك القرش سطح قاسي و خشن و يمتاز بقنوات على شكل حرف (u)، و التي تولد دوامات مائية صغيرة تقلل من الاحتكاك. تم الاستفادة من خواص جلد سمك القرش في صناعة ورق الزجاج من أجل التلميع، و في صنع لباس السباحة الرياضي.
7- المحاكاة و الإيحاء من زعنفة الحوت، من أجل صنع مراوح هوائية ذات طاقات متجددة مستمدة من طاقة الرياح و مستوحاة من زعانف الحوت.
8- الحساسات الشعرية الناعمة المستوحاة من الصرصور (الجندب الأميركي).
9- قوة و متانة منقار طائر التوكان ذو الوزن الخفيف.
10- تحديد المدى بواسطة طائر الخفاش عن طريق ظاهرة الصدى (Echolocation). عبارة عن أمواج فوق صوتية يرسلها كلاً من الخفاش و الدلفين من أجل تحديد أماكن تواجد الأشياء. تستخدم في الأنظمة الرادارية.
11- خيوط العنكبوت عبارة عن ألياف قوية غير ذوابة و خفيفة و مستمرة و مقاومة للمطر و الريح و ضوء الشمس و قد تم استثمار و محاكاة هذه الخاصية في التكنولوجيا النانوية بما يسمى بجهاز الغزل الكهربائي من أجل صنع ألياف قوية وناعمة. ينتج جهاز الغزل الكهربائي ألياف نانوية تستخدم في العديد من التطبيقات الهامة منها الفلاتر و المرشحات.
12- تطبيقات مستوحاة من الطبيعة الحيوية و الفيزيولوجية لجسم الانسان مثل الحساسات الحيوية حيث يتم تقليد الأنف و اللسان البشري من خلال ما يسمى بالأنوف الإلكترونية التي تعمل كحساس في مجال ضبط البيئة المحيطة و المراقبة النوعية في حقول معالجة الغذاء. و في تحليل الأعراض التي يعاني منها المريض بل بتحسس العوامل الممرضة في جسم المريض ودمه. أو ما يسمى اللسان الإلكتروني في التعرض للمركبات الخطرة و تلوث البيئة. و في مجال العضلات الاصطناعية التي تحاكي الطبيعية المصنوعة من مواد بوليميرية فعالة كهربائيا.
و للأهمية العلمية لبعض التطبيقات سوف أقوم بدراسة علمية مبسطة لآلية عمل خواص هذه الكائنات و محاكاتها على أرض الواقع.
اشكال توضح حركة العديد من الحيوانات التي يمكن محاكاتها من أجل صنع شيء مشابه يجمع عدة وظائف في وقت واحد
[url=file:///E:/%D9%81%D9%84%D8%A7%D8%B4 %D8%B1%D8%A7%D9%85 %D8%A7%D9%84%D8%A8%D8%AD%D9%88%D8%AB %D9%83%D9%84%D9%87%D8%A7/%D8%A7%D9%84%D8%A8%D8%AD%D9%88%D8%AB %D9%83%D9%84%D9%87%D8%A7/%D8%A7%D9%84%D8%A7%D8%A8%D8%AD%D8%A7%D8%AB %D8%A7%D9%84%D9%85%D9%86%D8%AC%D8%B2%D8%A9/%D8%A8%D8%AD%D9%88%D8%AB 2009/%D8%A7%D9%84%D9%85%D8%AD%D8%A7%D9%83%D8%A7%D8%A9 %D8%A7%D9%84%D8%B7%D8%A8%D9%8A%D8%B9%D9%8A%D8%A9 2009.docx#_ftnref1](1)[/url] http://www.arsco.org/detailed/680d813e-3ace-41dc-af41-3cbf6fbfaed8
[url=file:///E:/%D9%81%D9%84%D8%A7%D8%B4 %D8%B1%D8%A7%D9%85 %D8%A7%D9%84%D8%A8%D8%AD%D9%88%D8%AB %D9%83%D9%84%D9%87%D8%A7/%D8%A7%D9%84%D8%A8%D8%AD%D9%88%D8%AB %D9%83%D9%84%D9%87%D8%A7/%D8%A7%D9%84%D8%A7%D8%A8%D8%AD%D8%A7%D8%AB %D8%A7%D9%84%D9%85%D9%86%D8%AC%D8%B2%D8%A9/%D8%A8%D8%AD%D9%88%D8%AB 2009/%D8%A7%D9%84%D9%85%D8%AD%D8%A7%D9%83%D8%A7%D8%A9 %D8%A7%D9%84%D8%B7%D8%A8%D9%8A%D8%B9%D9%8A%D8%A9 2009.docx#_ftnref2](1)[/url] http://www.arsco.org/detailed/680d813e-3ace-41dc-af41-3cbf6fbfaed8
[url=file:///E:/%D9%81%D9%84%D8%A7%D8%B4 %D8%B1%D8%A7%D9%85 %D8%A7%D9%84%D8%A8%D8%AD%D9%88%D8%AB %D9%83%D9%84%D9%87%D8%A7/%D8%A7%D9%84%D8%A8%D8%AD%D9%88%D8%AB %D9%83%D9%84%D9%87%D8%A7/%D8%A7%D9%84%D8%A7%D8%A8%D8%AD%D8%A7%D8%AB %D8%A7%D9%84%D9%85%D9%86%D8%AC%D8%B2%D8%A9/%D8%A8%D8%AD%D9%88%D8%AB 2009/%D8%A7%D9%84%D9%85%D8%AD%D8%A7%D9%83%D8%A7%D8%A9 %D8%A7%D9%84%D8%B7%D8%A8%D9%8A%D8%B9%D9%8A%D8%A9 2009.docx#_ftnref3](1)[/url] http://www.arsco.org/detailed/680d813e-3ace-41dc-af41-3cbf6fbfaed8
السبت أبريل 24, 2021 4:08 am
