توجه دانشمندان به علم بیونیک

بیونیک علم سیستم‌هایی است که شالوده آنها سیستم‌های زنده هستند. ابتدا بیونیک به بررسی ماشین‌هایی که براساس سیستم‌های زنده طراحی و ساخته شده بودند می‌پرداخت.  به عبارتی می‌توان گفت بیونیک هنر به کارگیری دانش سیستم‌های زنده در حل مسائل فنی است. تقلید از طبیعت مزایای بسیاری دارد چرا که هر جاندار کنونی محصول چندین میلیون سال تکامل است.

ما هر روز شاهد طراحی‌ها و ابداعاتی هستیم که از طبیعت الهام گرفته شده است و روز به روز بر تعداد آنها افزوده می‌شود. طراحی چشم گربه، مثالی از کاربرد طبیعت در تکنولوژی است. برداشت از طبیعت، ممکن است از یک الگوبرداری ساده آغاز شود (در مثال چشم گربه) و حتی تا جزئیات مولکولی و میکروسکوپی ادامه یابد. محققان بسیاری در رشته‌های مهندسی و علوم طبیعی، در زمینه بیونیک کار می‌کنند، چرا که بر این باورند آنچه بر اثر انتخاب طبیعی امروز در طبیعت بر جا مانده بی‌نقص‌ترین و پیشرفته‌ترین شکل دانش حیات است که بشر می‌تواند از آن استفاده کند.

در سال 1941 مهندسی سوئیسی به نام جورج د.مسترال (George de Mestral) به ایده‌ ساختن بست حلقه و قلاب (hook-loop fastener) دست یافت. این ایده زمانی به فکر او رسید که به همراه سگش در دامنه کوه آلپ به گردش پرداخته بود. او به مشاهده‌ دقیق دانه‌های گیاهی که به لباس او و به بدن سگش چسبیده بودند پرداخت و زیر میکروسکوپ متوجه تعداد زیادی ساختارهای قلاب مانند شد که می‌تواند در هر چیز مانند لباس و خز حیوانات و یا مو به دام بیفتد. او پی برد که می‌توان 2سطح را به این ترتیب به یکدیگر چسباند.حال او تنها باید راهی برای ایجاد این حلقه و قلاب‌ها می‌یافت.

در چند سال اخیر تحقیقات گسترده‌ای در زمینه اندام‌های بیونیکی مانند زانوی هوشمند و بازوی بیونیکی انجام شده است. مطالعه رفتار حیوانات بخشی از این علم به شمار می‌رود. حالا مطالعات دانشمندان روی رفتار یک عنکبوت صحرایی در آفریقا متمرکز شده که قرار است براساس آن روبوتی برای حرکت در روی مریخ ساخته شود.

لوکوموتیو صحرا

خزیدن عنکبوت‌های معمولی را فراموش کنید. به تازگی عنکبوتی در صحرای آفریقا کشف شده که از روی ماسه‌های داغ بزرگ‌ترین منطقه بیابانی جهان می‌جهد و به شکل شگفت آوری سریع حرکت می‌کند. متخصصان زیستار شناسی بر این باورند که روش حرکت کردن این عنکبوت تازه کشف شده می‌تواند الگوی ساخت وسایل نقلیه مریخ پیما در آینده باشد.
به نوشته مجله آلمانی اشپیگل این عنکبوت سفید رنگ که اندکی کوچک‌تر از کف دست انسان است، پیش از آنکه حرکت جهش وار خود را آغاز کند، به حالت دور خیز با سرعت روی زمین حرکت می‌کند و با رسیدن به سرعت 2 متر در ثانیه روی زمین، نیروی لازم را برای جهیدن می‌یابد. به گفته کارشناسان، این جاندار عجیب مانند یک جت بسیار کوچک و مینیاتوری روی سطح داغ بیابان حرکت می‌کند.

اینگو رشنبرگ، کاشف عنکبوت جدید، یک استاد 75 ساله دانشگاه‌های آلمان است که یک شب و با تاباندن نور چراغ قوه خود روی ماسه‌های منطقه‌ای در صحرای آفریقا، این موجود ناشناخته را کشف کرد. وی درباره این عنکبوت شب گرد چنین می‌گوید: امیدوار بودم موجود خاصی را بیابم، اما انتظار پیدا کردن چنین چیزی را نداشتم. وی با هیجان نخستین برخورد خود را با این عنکبوت عجیب به خاطر می‌آورد، هنگامی که وی دریافت جاندار کوچکی مانند برق از کنار او عبور می‌کند.

عنکبوت شناسی

در این میان دانشمندان می‌گویند دو نوع عنکبوت دیگر وجود دارند که روی زمین با حالتی شبیه غلتیدن حرکت می‌کنند و حرکات آنها تا حدی مشابه عنکبوت جدید است. نوع اول، عنکبوت چاقی است با پاهای کوچک و چاق که در بیابان‌های نامیبیا  زندگی می‌کند و نوع دوم عنکبوتی است در فلوریدا موسوم به گرگ پشمالو. هر دو نوع عنکبوت با استفاده از پاهای خود از تپه‌های ماسه‌ای بلند بالا می‌روند، با پیچیدن پاهایشان به دور بدن خود می‌خوابند و در جهش‌های خود با بهره گرفتن از نیروی جاذبه روی زمین فرود می‌آیند.

هرچند حرکت آنها دقیقا مشابه عنکبوت تنومند پروفسور رشنبرگ با پاهای بلندش نیست؛عنکبوتی که پیش از جهیدن سرعت می‌گیرد. حتی با مشاهده فیلم ضبط شده از این عنکبوت با دور کند، تشخیص حرکت پاهای این عنکبوت که مشابه آسیاب بادی می‌چرخند، دشوار است. بررسی رد پای این عنکبوت روی زمین نشان می‌دهد که از مجموع 8 پای آن، 3 پا دائما و در لحظه حرکت روی زمین قرار می‌گیرد که می‌تواند برای حفظ ثبات بدن باشد.

البته هیچ کدام از این 3 نوع عنکبوت به‌طور اختصاصی دارای ابزار و توان حرکت روی زمین به شکل غلتیدن نیستند. به گفته دکتر پیتر جاگر، از مؤسسه تحقیقات زنکنبرگ در فرانکفورت، از لحاظ نظری هر نوع عنکبوتی می‌تواند با پریدن و پایین آمدن روی زمین حرکت کند. وی می‌افزاید که ویژگی‌های دو عنکبوت چاق نامیبیا و گرگ پشمالوی فلوریدا متناسب با شرایط اقلیمی محل زندگی آنها است. دکتر جاگر ترجیح می‌دهد که جانداران ساکن اقلیم‌های غیرعادی را که عمدتا از ابزار‌هایی خاص برای حرکت کردن و ذخیره انرژی خود برخوردارند، مورد مطالعه قرار دهد.

روبوت عنکبوتی

در این حال رشنبرگ می‌گوید: حرکت از نوع غلتیدن در اقلیم بیابان به خاطر سطح صاف و هموار زمین مؤثرتر است. وی خاطر نشان می‌کند که بیشتر جانوران فاقد ابزاری چرخ مانند برای حرکتند، چرا که مجبورند از ناهمواری‌ها بالا بروند و با چالش‌های متفاوتی حین حرکت مواجه می‌شوند. او می‌افزاید: عنکبوت تازه کشف‌شده از مزیت حرکت به هر دو شکل، پریدن و غلتیدن (اگرچه به‌صورت غیرتخصصی)، برخوردار است.

این جاندار روی زمین می‌غلتد و درصورت روبه‌رو شدن با موقعیت‌های دشوار‌تر و پیچیده‌تر می‌تواند از توان حرکتی خود برای پریدن و جهش استفاده کند. پروفسور رشنبرگ در نظر دارد که تابستان آینده رهسپار صحرای آفریقا شود تا تعداد بیشتری را از این عنکبوت عجیب بیابد. زمانی که نمونه‌های کافی از این عنکبوت به دست آمد، گام بعدی تکمیل روبوتی است که بر مبنای الگوی حرکتی عنکبوت مذکور حرکت خواهد کرد. اگر کار طراحی و ساخت این روبوت با موفقیت صورت گیرد و در شرایط آزمایشگاهی امتحان خود را به خوبی پس دهد، الگوی طراحی آن مبنای ساخت وسایل نقلیه مریخ پیما قرار خواهد گرفت.

حشرات کنترل از راه دور

دانشمندان در تلاشی بی‌سابقه مسیر پرواز حشرات را با کاشت الکترودهایی در آنها از راه دور کنترل می‌کنند. در این پروژه جالب توجه، دانشمندان در نظر دارند تا نوعی از سوسک‌ها موسوم به سوسک‌های گل را با استفاده از الکترودهای کاشته شده در مغز آنها به‌صورت کنترل از راه دور هدایت کنند. در این فناوری نوین به جز الکترودهای یاد شده از دریافت‌کننده علائم رادیویی نیز استفاده می‌شود تا بتوان پرواز حشره را کاملا تحت کنترل در آورد. دانشمندان دانشگاه کالیفرنیا برای این منظور ریز حلقه‌ای را ساخته‌اند که سیگنال‌های کنترلی را از رایانه‌ای که در اطراف قرار دارد دریافت می‌کند.

علائم الکتریکی به واسطه الکترودهای یاد شده منتقل می‌شود و به حشره فرمان می‌دهند تا از زمین برخاسته، به چپ یا راست حرکت کرده و در هوا مانور دهد. براساس گزارش تکنولوژی ریویو، این پروژه که از سوی آژانس پروژه‌های تحقیقات پیشرفته دفاعی آمریکا حمایت می‌شود در آینده برای استفاده در نسل جدید سامانه‌های پروازی کنترل از راه دور به کار گرفته خواهد شد.

همشهری آنلاین