وفي المؤتمر، تم عرض موضوع المحاكاة الحيوية بالتفصيل من قبل 11 محاضرًا، بهدف تعزيز الفضول والحوار والبحث والتعاون التطبيقي بين علماء الأحياء والمهندسين.
بقلم: إيلي تابور ويائيل هالفمان كوهين
شارك نحو 150 مهندسا وعالما وأكاديميا وصناعيا في المؤتمر الأول حول المحاكاة الحيوية - الأكاديمية والصناعة، الذي انعقد في 22 تشرين الأول/أكتوبر، في أحد مباني شركة "مايكروسوفت" في هرتسليا بيتواش، ونظمته غرفة التجارة والصناعة. مهندسون ومعماريون ومنظمة التقليد الحيوي الإسرائيلية بالتعاون مع مختبر التقليد الحيوي في كلية الدراسات البيئية لبورتر، جامعة تل أبيب. وفي المؤتمر، تم عرض موضوع المحاكاة الحيوية بالتفصيل من قبل 11 محاضرًا، بهدف تعزيز الفضول والحوار والبحث والتعاون التطبيقي بين علماء الأحياء والمهندسين.
افتتح المؤتمر بمحاضرة ألقتها يائيل هالفمان كوهين، المؤسس المشارك والرئيس التنفيذي لمنظمة المحاكاة الحيوية الإسرائيلية، "المحاكاة الحيوية كمحرك للابتكار". وتناولت المحاضرة خصائص الابتكار في هذا المجال والفجوات التي يجب سدها لتحقيق إمكانات الابتكار في مجال المحاكاة الحيوية.
افتتحت الجلسة الأولى للمؤتمر، "المحاكاة الحيوية في الأوساط الأكاديمية: الطاقة والمواد والهندسة"، بمحاضرة للدكتورة ماريان بلوتكين، طالبة ما بعد الدكتوراه في التخنيون ضمن مجموعة البروفيسور حسام حايك، حول موضوع " حصاد الطاقة الشمسية في الهيكل الخارجي للدبور الشرقي”. عندما تمت دراسة سطح وألوان الهيكل العظمي للزنبور، وجد أن لديهم خصائص خاصة لاحتجاز الضوء، بما في ذلك الصباغ الذي يتيح تحويل الضوء إلى كهرباء. التطبيق المحتمل لهذا البحث هو إمكانية تطوير هياكل نانومترية يمكنها التعامل مع الضوء. واستمرت الجلسة بمحاضرة للدكتور هيتام قاسم، رئيس مختبر علم الاحتكاك في معهد التخنيون للمعادن، حول طريقة جديدة لإنشاء أسطح ذات هياكل مجهرية هرمية تحاكي آلية التعلق لدى الوزغة. الأسطح قادرة على إنتاج قوة احتكاك تبلغ عشرات أضعاف الحمل الطبيعي. تعد هذه التقنية خطوة مهمة نحو حل مشاكل مرافق الاتصال العكسي والسريع. وانتهت الجلسة بمحاضرة للبروفيسور أمير إيلي، رئيس قسم علم الحيوان في جامعة تل أبيب، حول موضوع التعاون في الهندسة البيولوجية المستوحى من الجندب. يعد الجراد الذي يطير في بيئة معقدة نموذجًا لحركة الأسراب ومصدر إلهام لتطوير أسراب الروبوتات لأغراض مفيدة، مثل إزالة الألغام والبحث والإنقاذ وتنظيف الملوثات والمزيد.
افتتحت الجلسة الثانية للمؤتمر بعنوان "المحاكاة الحيوية في الأوساط الأكاديمية - الحركة والروبوتات" بمحاضرة ألقاها
البروفيسور بنيامين هوشنر، من قسم علم الأعصاب في معهد علوم الحياة في الجامعة العبرية في القدس، "ما يمكن تعلمه من الأخطبوط حول تصميم الروبوتات المرنة". ويعتبر الأخطبوط أفضل مثال في الطبيعة على حركة الأذرع الطويلة والمرنة، والتي لا تتشابك مع بعضها البعض أثناء الحركة. كشفت الدراسات التي أجريت على الأخطبوط أن الأخطبوط تغلب على التحديات المتعلقة بالتحكم في ذراعيه من خلال اعتماد استراتيجيات فريدة تسمح بالتفاعل الناجح بين الدماغ والجسم والبيئة. وفي وقت لاحق، ألقى البروفيسور الفخري دانييل فايس، من قسم هندسة الطيران والفضاء، محاضرة حول دراسات حول طيران الطيور (البجع، على سبيل المثال) وسباحة الحيوانات، وهي الدراسات التي ألهمت إدخال تحسينات على الطائرات والرحلات الهيكلية على ارتفاعات منخفضة.
حول الإلهام المحاكاة الحيوية من البحر، مع التركيز على تقليد نشاط الشعاب المرجانية، حاضر البروفيسور يهودا بنياهو، أستاذ علم الأحياء البحرية، من قسم علم الحيوان، جامعة تل أبيب. تناول الجزء الرئيسي من محاضرته الاكتشاف الذي توصل إليه في مختبره فيما يتعلق بألياف الكولاجين الفريدة الموجودة في المرجان العجيني، وهو مرجان ناعم يشبه الفطر يبلغ قطره عشرات السنتيمترات، ويتواجد في الشعاب المرجانية الاستوائية، بما في ذلك في إيلات. وقد وجد أن هذه الألياف المرنة القابلة للتمدد، والمصنوعة من الكولاجين الفريد من نوعه من الناحية الميكانيكية الحيوية، تتمتع بمرونة وقوة عالية، على أعلى مستوى في عالم الحيوان. وتتمثل الإمكانات المستقبلية لهذا الكولاجين في مجال جراحة العظام وزراعة الأنسجة في جسم الإنسان وإنتاج الأوعية الدموية الاصطناعية.
تناولت محاضرة البروفيسور يورام رايش، من كلية الهندسة الميكانيكية في جامعة تل أبيب، والتي اختتمت هذه الجلسة، الطريقة التي ستمكن بها المحاكاة الحيوية من حل المشكلات الصعبة دون تنازلات، بحيث يمكن أن تكون أساسًا للهندسة والمنظمات والأساليب. لقد قدم أمثلة من الطبيعة لتحقيق الأهداف بأكثر الطرق كفاءة وأسرعها وأبسطها، والشعار في أساسها هو أن العامل الذي خلق المشكلة سيحلها أيضًا!
تم تخصيص الجلسة الثالثة والأخيرة من مؤتمر "المحاكاة الحيوية في الصناعة" لعرض تطبيقات المحاكاة الحيوية التي يتم تسويقها تجاريًا بالفعل.
استعرضت الدكتورة دفنا حاييم لانجفورد، رئيسة منظمة المحاكاة الحيوية الإسرائيلية، تطبيقات مختارة للمحاكاة الحيوية المطبقة في مجال الطب في إسرائيل والخارج، بما في ذلك التطوير الياباني لحقنة غير مؤلمة، تعتمد على تقليد خرطوم البعوض الماص للدم، والجراحة خيوط خياطة مستوحاة من شوكة النيص، ومادة كالسيوم فريدة غير متبلورة مستوحاة من السلطعون الأزرق.
وفي وقت لاحق، قدم الدكتور أمير ثورن، الرئيس التنفيذي لشركة "ستارليت دراما" الإسرائيلية، نظام InoCyte - وهو نظام من المحاقن الدقيقة بحجم ميكرون يعتمد على آليات الاحتراق لزنبق البحر. وبمحاكاة هذه الآلية الخاصة بزنبق البحر، تم إنشاء منصة مبتكرة لإدخال المواد الفعالة تحت الجلد، مثل المنتجات الطبية والتجميلية.
واختتم المؤتمر بمحاضرة ألقتها السيدة توت شاني، ممثلة شركة فيستو الألمانية في إسرائيل. Pesto هي شركة دولية، ومورد رائد لتقنيات الأتمتة التي تعتمد في معظمها على ابتكارات المحاكاة الحيوية. وفي عام 2006، أنشأت الشركة قسمًا إلكترونيًا، وهو عبارة عن شبكة تعليمية إلكترونية، تدرس الكائنات الحية وتدمج نتائج أبحاثها في المنتجات التكنولوجية للشركة. تعد هذه المجموعة الإلكترونية نموذجًا لإدخال منهجيات المحاكاة الحيوية في نشاط البحث والتطوير المستمر لشركة تجارية.
يتحرك المؤتمر في الفضاء بين علم الأحياء والهندسة وبين الأوساط الأكاديمية والصناعة. هذه هي المواد التي تشكل ابتكار المحاكاة الحيوية. في نهاية المطاف، تتمثل الرؤية في رؤية صناعة المحاكاة الحيوية في إسرائيل. تتمتع دولة إسرائيل بكل نقاط القوة اللازمة لقيادة هذه الموجة من الابتكار على المستوى العالمي أيضًا: معرفة علمية بيولوجية واسعة وهندسة قوية وروح المبادرة.
