ביומימטיקה

ביומימטיקה או ביומימיקרי (מיוונית, הלחם המילים ביוס, βίος שמשמעותה חיים ומימטיקה μίμησις/μιμεîσθαι שמשמעותה חיקוי) היא ענף בעולם המדע המחקרי, בעיקר בתחומי הביולוגיה, כימיה והפיזיקה, החוקר את אופן פעילותו של הטבע על מנת לחקותו לצורך פתרון בעיה אנושית.

תהליכים אבולוציונים הובילו לפיתוח מנגנונים המאפשרים לצמחים ובעלי חיים להתאים את עצמם לסביבתם, לדוגמה מבנה גוף הציפור לתעופה, מבנה הקקטוס לאזור גידול יבש ומדברי. פיתוח בהשראת אותם מנגנונים מהווה בסיס לתחום.

ההתפתחות הטכנולוגית מאפשרת למדל באופן ממוחשב את אותם מנגנונים ביולוגים כימיים ומכניים, כולל מבנים מיקרוסקופיים ומולקולריים.

היסטוריה
ניתן למצוא במיתולוגיה היוונית את השימוש בביומימטיקה, בסיפורם של דדלוס ואיקרוס אשר נמלטו מהמגדל בו נכלאו בעזרת כנפי ציפור המדובקות בשעווה. אחת מעבודות הביומימטיקה המתועדות המוקדמות ביותר היא עבודתו של לאונרדו דה וינצ'י על תעופה מלאכותית.

את המונח ביומימטיקה טבע המהנדס והביופיזיקאי האמריקאי אוטו שמידט במהלך שנות ה-50 של המאה ה-20. במהלך מחקר הדוקטורט שלו פיתח שמידט את "טריגר שמידט" על ידי חקר מערכת העצבים של דיונונים בניסיון לתכנן מכשיר שהעתיק את המערכת הביולוגית של התפשטות העצבים (nerve propagation). שמידט המשיך להתמקד במכשירים המחקים את המערכות הטבעיות ועד 1957 הוא העלה דעה מנוגדת להשקפה המקובלת של הביופיזיקה באותו הזמן, השקפה שתיקרא "ביומימטיקה".

ב-1960 טבע ג'ק סטיל מבסיס חיל האוויר רייט-פטרסון בדייטון, אוהיו בו עבד גם אוטו שמידט, מונח דומה - ביוניקה. סטיל הגדיר את המונח ביוניקה כמדע המערכות שתפקודן מועתק מהטבע או מערכות המייצגות תכונות של מערכות טבעיות.

בשנת 1969 המונח "ביומימטיקה" הובא לשימוש ככותרת לאחד ממאמריו של שמידט וב-1974 מצא המונח את דרכו למילון ובסטר.

בשנת 1997 ג'נין מ. בניוס הוציאה לאור ספר בתחום בשם "Biomimicry: Innovation Inspired by Nature".
ב-2006 ייסדו ג'נין בניוס ובריוני שוואן (Bryony Schwan) את "המכון לביומימיקרי" (The Biomimicry institute) להטמעת נושא הביומימטיקה במערכות חינוכיות ובתוכניות חינוך. ב-2007 השיק האתר את מנוע החיפוש AskNature, המתפקד כספרייה אלקטרונית של ידע על מנגנונים ביולוגיים שונים שנאספו לאורך השנים. כמו כן הוא מכיל סיפורי המצאות בהשראת חלק מהמנגנונים.

בשנת 2007 גן החיות של סן דייגו בארצות הברית החל בתוכנית ביומימיקרי.

 ביומימטיקה בישראל 
בשנת 2008 הוקם "ארגון הביומימיקרי הישראלי" על ידי דוקטור יעל הלפמן כהן ודוקטור דפנה חיים-לנגפורד. הארגון פועל בשיתוף משרד החינוך ללא מטרות רווח במטרה להעלות את המודעות ולחשוף את הציבור הישראלי לנושא. יחד עם יחידים וחברות מהתעשייה, גורמי רשויות והאקדמיה, הארגון מפעיל פרויקטים התנדבותיים, מעביר קורסים, ומקיים כנסים המהווים במה לחשיפת מנגנונים ביולוגיים בעלי פוטנציאל הנדסי-יישומי, לצד מחקרים ופיתוחים ביומימטיים.

בשנת 2011 הספארי ברמת גן התחיל להציע תוכני ביומימיקרי לקהל הרחב. חלק ממחיצות הזכוכית בגן ובבריכת הפינגווינים בנויות בהשראת פרח הלוטוס.

בשנת 2014, הוקמה בבית הספר ללימודי הסביבה ע"ש פורטר באוניברסיטת תל אביב מעבדה לביומימיקרי. בראשה עמדו פרופ' יורם רייך, ד"ר יעל הלפמן כהן ופרופ' יהודה בניהו. נכון לשנת 2020 המעבדה לא פעילה.

בשנת 2019 הוקמה בבית הספר להנדסה מכנית באוניברסיטת תל אביב מעבדה חדשה לביומימטיקה, בראשות ד"ר בת-אל פנחסיק.

 דוגמאות 
 רשת נוירונים היא מימוש במדעי המחשב שמחקה את מבנהו הבסיסי של עיבוד במוח ועליו נשען תחום הבינה מלאכותית.
 שיפור יכולות אווירודינמיות של כלי טיס באמצעות תצפית על מעוף הציפורים ושימושן בכנפיהן.
 חיקוי את תנועת המפרקים האנושית אצל רובוטים.
 חיקוי אקולוקליזציה של עטלף לניווט בחשיכה לטובת בעלי ליקויי ראייה.
 קורי העכביש נחשבים חזקים ביותר ונעשו ניסיונות לייצר אותם באופן סינתטי.
ההשראה להמצאת הסקוץ' (velcro) באה ממבנהו של הצמח הנקרא בלועזית Burdock.
 מבנהו של השלדג גמדי היווה השראה לעיצובה של רכבת שינקנסן ביפן על מנת להקטין את התנגדות האוויר של הרכבת.

 ראו גם 
 ביוניקה - תת-ענף בתחום הביומימטיקה המחבר בין ביולוגיה לאלקטרוניקה
 תוצא לוטוס
 פוטוסינתזה מלאכותית
 אנזים מלאכותי

 קישורים חיצוניים

 ארגון הביומימיקרי בישראל
 כתבת סקירה בנושא ביומימטיקה שפורסמה בכתב העת אקולוגיה וסביבה.
 כתבת סקירה על תחום הביומימיקרי בכתב העת של לשכת המהנדסים והאדריכלים
 ביומימיקרי בשדה הפדגוגי – הטבע כמורה / מאת יעל הלפמן כהן
 ידיעון חדשנות מהטבע - ידיעון ישראלי המביא כתבות וקישורים בנושאי ביומימיטיקה
 יצירת מגן אנושי על ידי הנדסה ביומימטית, באתר חמדה
 כתב עת מדעי בנושא. Biomimetics-lessons from nature-an overview 

 הרצאה מוקלטת בנושא ביומימיקרי. מתוך הפודקאסט: פה ושם בארץ ישראל, בהגשת יפתח מזור.
 ביומימיקרי - ארכיטקטורה בהשפעת מערכות מן הטבע, תערוכת מבנים ופרויקטים. האוניברסיטה למדעים בפוטסדאם, גרמניה. מאי 2014. 

 חדשנות מהטבע ארגון הביומימיקרי הישראלי, לנשום כמו דג, באתר הידען
פרויקט "לך אל הכריש" - ביומימיקרי והדפסה בתלת מימד, חממה אקולוגית עין שמר 
 חברת Nature Code


ורד וישקרמן-יפלח, למידה מתוך חיקוי בעולם הטבע – הוראת ביומימיקרי, לקסי-קיי 15, יוני 2021

הערות שוליים

קטגוריה:הנדסה