في التفكير المحاكاة الحيوية، يتم قبول ثلاثة مستويات من التقليد: البنية والعملية والنظام. تعد محاكاة النظام البيولوجي تحديًا معقدًا للغاية، ولسوء الحظ لم يتم حله بعد. وإذا تمكنا من القيام بذلك، فسنحقق قفزة عملاقة إلى الأمام في تطورنا وتكيفنا مع الأرض.
نيتي تشويساكول / Shutterstock.com
في التفكير المحاكاة الحيوية، يتم قبول ثلاثة مستويات من التقليد: البنية والعملية والنظام. تعد محاكاة النظام البيولوجي تحديًا معقدًا للغاية، ولسوء الحظ لم يتم حله بعد. وإذا تمكنا من القيام بذلك، فسنحقق قفزة عملاقة إلى الأمام في تطورنا وتكيفنا مع الأرض.
وعلى النقيض من الأمثلة المتزايدة لتطوير المنتجات المستوحاة من نماذج من الطبيعة، فإن تقليد نظام كامل، أو بشكل أكثر دقة، تصميم نظام بشري يعمل بكفاءة وأناقة النظام البيئي ــ يشكل تحدياً لم يتم حله بعد. وهناك أمثلة على التقليد الجزئي للأنظمة، والمشاريع الفردية التي تسير في الاتجاه الصحيح.
الأنظمة الحية هي أنظمة معقدة. كل مكون في النظام هو نظام في حد ذاته. على سبيل المثال، تتكون كل خلية من عضيات مجهرية، تعمل بشكل منفصل ولكن بالتنسيق والاعتماد المتبادل. تشكل الخلايا المختلفة معًا أعضاء، وظيفتها تتجاوز وظيفة الخلية الواحدة (على سبيل المثال، تتكون العضلة من خلايا عضلية ودم وأعصاب - ولكل نسيج وظيفة محددة، وجميعها ضرورية للسماح بحركة الجسم). عضلة). تعتمد الأعضاء على بعضها البعض لتكوين كائن كامل وفعال. الكائن الحي جزء من السكان، والسكان جزء من النظام البيئي. ربما تكون الأرض واحدة من أكثر الأنظمة تعقيدًا في الكون.
المثال الأكثر إثارة للمصنع موجود في كل خلية من خلايا جسمنا: في أي لحظة، تحدث آلاف التفاعلات الكيميائية في كل خلية. بعضهم يعارض بعضهم البعض، لكنهم ما زالوا يتعايشون ويستخدمون الموارد والطاقة على النحو الأمثل، مع مراقبة الجودة الكاملة والإشراف المستقل - ودون تلوث.
في جميع الأنظمة الحية يجب الحفاظ على ظروف ثابتة نسبيًا، وأن تكون على اتصال دائم مع بيئتها في تفاعلات تدفق المادة والطاقة والمعلومات. إنهم جميعًا ديناميكيون ويستجيبون للظروف المتغيرة. تترابط مكونات الأنظمة بشكل معقد، بطريقة تحافظ على التوازن الديناميكي مع مرور الوقت. بالإضافة إلى ذلك، كما نعلم، لا توجد نفايات في الطبيعة - أي منتج ثانوي أو بقايا لعملية واحدة ستكون مادة خام للعملية التالية: النفايات = الغذاء.
ومن ناحية أخرى، تستخدم البشرية حلولا بنيوية مستقرة، تتميز بكتلة من البنى التحتية الثابتة المنفصلة، والتي غالبا ما تعمل دون تنسيق فيما بينها، أو مع البشر أو مع بيئتهم.
يتم التعرف على نماذج ومحاولات مختلفة لتبني مبادئ الديناميكية والقدرة على التكيف مع الظروف المتغيرة في العالم اليوم، وذلك بشكل أساسي بهدف تحسين الأنظمة واستخدام الموارد. يعد مفهوم البيئة الصناعية أحد أشهرها. يدرس هذا المجال، المعروف أيضًا باسم الأيض الصناعي أو التكافل الصناعي، إمكانية تبسيط الأنظمة الصناعية وتحسينها، بدءًا من استخراج المواد الخام وحتى نهاية دورة حياة المنتج، مع فحص تدفقات المواد والطاقة على المستوى المحلي والإقليمي والعالمي. المستوى العالمي.
فكرة "النظام البيئي الصناعي" ممكنة في المناطق الصناعية حيث تكون المصانع مصممة لنقل المواد وتدفقات الطاقة فيما بينها. في جميع أنحاء العالم، وخاصة في أوروبا، تعمل هذه المناطق الصناعية: على سبيل المثال، حديقة كالوندبورج في الدنمارك، وهارتبيرج في ألمانيا وغيرها. ويظهر معظمها كفاءة في الموارد والطاقة، لكنها بعيدة كل البعد عن كونها تقليدًا مثاليًا للأنظمة الموجودة في الطبيعة.
وحتى في مجال تخطيط وتصميم المدن، هناك محاولات لتقليد النظم الطبيعية. من المفترض أن تكون مدينة KHED، شمال مدينة بيون في الهند، أول مدينة صناعية تم دمج مبادئ المحاكاة الحيوية في تصميمها. تم إطلاق المشروع الطموح، لكن ليس من الواضح مدى نجاح المدينة، التي ستعتمد بشكل أساسي على صناعة المركبات الخاصة، في تقليد النظم البيئية الحقيقية.
تخيل المدن التي تعمل مثل الغابات المطيرة أو الشعاب المرجانية - الموائل الأكثر كثافة وتنوعا، والتي تلبي احتياجات العديد من الكائنات الحية في منطقة محدودة. وفي ظل النمو السكاني السريع، يعد هذا بلا شك أحد أهم التحديات التي نواجهها.
هل تعرف مشاريع تحاكي الأنظمة الطبيعية في الأنظمة البشرية؟ شاركنا!
