يستعرض كتاب جديد عملية التعلم وتقليد حلول الطبيعة، المعروف أيضًا باسم مجال المحاكاة الحيوية، (الحيوية = الحياة، التقليد = التقليد)، وهو مجال فكري في النمو العالمي تم تحديده كمحرك للابتكار
الدكتور يائيل هافمان كوهين
تخيل أنك تفتح جهاز الكمبيوتر الخاص بك، وبدلاً من أحرف Google الملونة التي يعرفها الجميع أعلى نافذة البحث، تكتب الطبيعة في أي لون تختاره. يمكنك إدخال أي سؤال في نافذة البحث الصغيرة، وستجيبك الطبيعة. سيتم إجراء البحث في قاعدة بيانات اختراعات الطبيعة، وسيتم تكييف طرق البحث مع مساحة البحث الطبيعية. إن العديد من التحديات التي تشغل الإنسانية والتخطيطية والاجتماعية والتنظيمية قد تم حلها بالفعل في الطبيعة. يتم تحديد عملية التعلم وتقليد حلول الطبيعة اليوم مع مجال التقليد الحيوي، (الحيوية = الحياة، التقليد = التقليد)، وهو مجال من المعرفة في النمو العالمي الذي تم تحديده كمحرك للابتكار.
هناك طريقة لحل التحديات بطريقة مستدامة ومبتكرة وشاملة لإنتاج النمو الذي ينتج المزيد من النمو! حلول الطبيعة فعالة، بيئية، مثيرة للدهشة، وتقوم على طريقة تفكير مختلفة! سوف أرتدي قبعة المستقبل للحظة وأصف نقاط الالتقاء المحتملة بين التحديات التي تواجهها البشرية وحلول الطبيعة.
1. المنظمات في عالم متغير ومعقد: أمام المنظمات الكثير لتتعلمه من الطبيعة حول إدارة الأنظمة المعقدة في ظل الظروف المتغيرة، بدءاً من ذكاء الأسراب التي تنظم نفسها وبشكل عفوي للتكيف مع الظروف المتغيرة، وانتهاءً بالهياكل المرنة في الطبيعة التي تمتص الاهتزازات والضغوط الميكانيكية. إن نطاق الحلول في الطبيعة واسع، والمرونة والتنظيم الذاتي هما اسم اللعبة في السنوات القادمة. إن قدرتنا على التعامل مع بيئة معقدة ومع مشاكل معقدة ستزداد كلما انتقلنا من النظرة الاختزالية إلى النظرة الشمولية، التي ترى في الوقت نفسه جميع مكونات النظام والروابط بينها. ويكمن التعقيد في العلاقات بين العوامل وليس في كل عامل على حدة.
2. المعلومات: ستتعامل تقنيات المستقبل مع استخراج المعلومات واستخلاص المعنى منها ونقل المعلومات بكفاءة وسرعة بين العديد من الوكلاء. إن إنترنت الأشياء، والبيانات الضخمة، واستخراج البيانات، والتقنيات السحابية، والمركبات ذاتية القيادة ليست سوى بعض من التقنيات التي تم تحديدها مع تحديات المعلومات في القرن الحادي والعشرين. يمكن أن تكون نماذج التواصل في الطبيعة بين العديد من الأفراد بمثابة مصدر للمعرفة للحلول: كيف ينقل النحل المعلومات بكفاءة بين آلاف الأفراد؟ كيف يعمل الدماغ مع شبكة الخلايا العصبية ويعالج المعلومات ويصمم المعنى؟ كيف يتحرك الجراد في أسراب مكونة من عشرات الآلاف من الأفراد لا تصطدم ببعضها البعض؟
3. المواد: نحن نعيش في نظام مغلق أمام المادة، وتحديات المادة هي بلا شك تحديات المستقبل. في المستقبل، سنسعى جاهدين لإنتاج مواد تحاكي كيمياء الطبيعة، بحيث ستنتج مواد قليلة وظائف غنية وستكون أيضًا سهلة التفكيك ومتاحة لإعادة التدوير في نهاية الاستخدام. تخيل أننا نستطيع تغذية الطابعات ثلاثية الأبعاد بمثل هذه المواد: يمكننا طباعة مستقبلنا على صورة الطبيعة.
إن عالم الكيمياء الحيوية لا يزال في بداياته. بمرور الوقت، سيتم اكتشاف المزيد والمزيد من البروتينات والإنزيمات والببتيدات والجزيئات بوظائف مذهلة وتستحق التقليد. إن 100 عام من الكيمياء الحديثة، التي تم فيها إنتاج المواد الاصطناعية، هي في غمضة عين مقارنة بمليارات السنين من التطور. في المستقبل، سنرى المزيد والمزيد من المواد التي تم التعرف عليها لأول مرة في الطبيعة، وسيتم نقلها للاستخدام البشري بعد تطوير أنظمة الإنتاج على نطاق صناعي، والتي ستقلد الخصائص الرائعة لهذه المواد بأدوات تقنية النانو الحيوية والهندسة الوراثية. .
4. الطاقة: ترتبط العديد من التحديات التي تهم البشرية بالطاقة. ولا تزال تنتظرنا العديد من الإنجازات في تحديد الحلول المتعلقة بكفاءة الطاقة وحصاد الطاقة بطرق مبتكرة. نحن نعيش في نظام طاقة مفتوح. الطاقة الشمسية متوفرة ومتجددة، ولكن من الطبيعي أن نسعى جاهدين للاستفادة منها كما في الطبيعة. وسنشهد في المستقبل نضوج التقنيات التي تحقق الاستخدام الأمثل لأشعة الشمس، مثل عملية التمثيل الضوئي الاصطناعي. وقد نرى أيضًا محركات جديدة، مثل المحرك الهيدروستاتيكي، القادر على الاستفادة من قوى الطبيعة لأغراض الدفع، أو المحركات القائمة على البنية بدلاً من تلك التي تحرق الوقود الأحفوري.
5. الماء والغذاء: كيف يمكن توفير مصادر جيدة للغذاء ومياه الشرب لعدد متزايد من السكان؟ إن إنتاج المياه في الطبيعة لا ينطوي على تلوث أو استثمار ضخم في الطاقة. وقد تم بالفعل تطوير الأغشية المحاكاة الحيوية التي تحاكي الأغشية البيولوجية، والتي تمكن من تنقية وتحلية المياه. كما يتم حالياً استثمار موارد كبيرة في تقليد آليات حصاد المياه، على غرار آلية الخنفساء الناميبية، بهدف بناء منشآت ضخمة سيتم وضعها في مناطق مأهولة بالسكان لا تتوفر فيها مصادر مياه متاحة. يوجد أيضًا في مجال الغذاء وتكنولوجيا الأغذية إمكانات كبيرة للابتكار من الطبيعة: تحسين عمليات النمو الزراعي، واستخراج النفايات، والتعبئة والتغليف التي توفر حماية الغذاء دون الإضرار بالبيئة وحتى تقنيات البروتين البديلة. تتعامل هذه التقنيات مع تحديد البروتينات من عالم النبات، والتي ستشكل الأساس لإنشاء بدائل اللحوم كحل تكنولوجي حيوي مع نهج محاكاة حيوية فعال ومفيد بيئيًا.
6. الطب: ووفقا للتقييم، فإن الطب التجديدي وهندسة الأنسجة هما المجالان اللذان سيدفعان سوق التقنيات الطبية المحاكاة الحيوية. يمكن أن يؤدي البحث وتقليد عمليات الشفاء الطبيعية لإعادة بناء الأنسجة وفهم وظيفة الأنسجة البيولوجية إلى تقنيات علاجية جديدة. الحاجة الأخرى التي يمكن تلبيتها بالمحاكاة الحيوية هي الحاجة إلى التقنيات غير الغازية. ويمكن لتطبيقات الروبوتات الصغيرة المستوحاة من الطبيعة أن تلبي هذه الحاجة. أعتقد أنه ستكون هناك أيضًا في المستقبل استراتيجيات جديدة مستوحاة من الطبيعة لمكافحة البكتيريا - حلول هيكلية وغير مادية. وفي تقديري أنه سيتم أيضًا العثور على أدوية جديدة في صيدلية الطبيعة، وسنتمكن من تقليدها.
7. التحضر: وفي المائة عام القادمة، من المتوقع أن ينتقل مئات الملايين من الناس للعيش في المدن، كجزء من الاتجاه العالمي للتحضر. ويتطلب هذا الرقم تفكيرًا متجددًا وحديثًا حول بنية المدينة المستقبلية. وستعمل مدن المستقبل كنظام بيئي، تمتص ثاني أكسيد الكربون بدلا من انبعاثه، وتسمح للمياه بالتغلغل والعودة إلى الأرض، وتولد الطاقة من أشعة الشمس بدلا من تحويلها إلى جزر حرارية. مدن المستقبل، مثل الطبيعة، ستتكيف بشكل جيد مع الفيضانات والحرائق والتغيرات المناخية القاسية. في السنوات الأخيرة، بدأنا نرى المزيد والمزيد من مشاريع التخطيط الحضري المستوحاة من الطبيعة، مع استيعاب مبادئ الاستدامة ومن نظرة شمولية لمدينة مرتبطة ببيئتها الطبيعية. حتى بالنسبة لاتجاه المدن الذكية، فإن الطبيعة لديها الكثير لتقدمه: خوارزميات ذكية مستوحاة من النمل لتوجيه حركة المرور بشكل مثالي، ووسائل تقليل الأحمال والانبعاثات، وحلول ذكية للتعامل مع القمامة وتحويلها إلى مورد مغذي (القمامة = الطعام) وطرق القضاء على الأوبئة والوقاية من العدوى المستوحاة من الحشرات الاجتماعية والمزيد.
__________________________________________________________________________
إذا كنت تريد معرفة المزيد عن الطبيعة كمصدر للاختراعات والحلول، فنحن نرحب بإخبارنا بذلك "اختراعات الطبيعة - كيفية إنتاج ابتكارات مستوحاة من الطبيعة" الذي صدر مؤخرا، وهو أول كتاب عن المحاكاة الحيوية باللغة العبرية.
الدكتورة يائيل هافمان كوهين هي المؤسس المشارك والرئيس التنفيذي لمنظمة المحاكاة الحيوية الإسرائيلية ومؤسسة شركة Code Nature.على مدى العقد الماضي، انخرطت في ريادة الأعمال، ومستشارة لعمليات الابتكار المستوحاة من الطبيعة ومحاضرة في مجال التقليد الحيوي في الأوساط الأكاديمية والصناعة، في إسرائيل والخارج.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
