ไบโอนิค - เรียนรู้จากธรรมชาติ

 สวัสดีครับทุกท่าน

           พูดด้วยเรื่องของธรรมชาติไปหลายครั้งแล้วนะครับ วันนี้นำบทความเกี่ยวกับ ธรรมชาติ ที่สามารถนำมาประยุกต์ใช้ในชีวิตของคนเพื่อทำความเข้าใจ เป็นสาขาใหม่ที่น่าสนใจ ที่ชื่อว่า ไบโอนิค BIONIC โดยมีการศึกษาและเข้าใจธรรมชาติ ไม่ว่าจะเป็นทั้งโครงสร้างและกระบวนการทำงาน เรียกว่าครบทั้ง Structure and Function เลยทีเดียวครับ


 

ไบโอนิคเป็น สาขาวิทยาศาสตร์ที่ค่อนข้างใหม่ ชื่อของมันเกิดจากการผสมคำระหว่าง ไบโอโลจี (ชีววิทยา)และ เทคนิค  ในส่วนที่หลักการชีววิทยา มาสัมพันธ์กับวิศวกรรมศาสตร์ สถาปัตยกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์ โดยมีจุดประสงค์ที่จะนำวิธีการแก้ปัญหาตามวิถีธรรมชาติเข้ามาประยุกตร์ใช้ใน สาขาเทคนิค เพื่อจะได้นำเอา “การคิดค้นของธรรมชาติ” ที่มีพัฒนาการมากว่าหลายล้านปี ออกมาใช้ให้เกิดประโยชน์สูงสุด

แม้ว่าคำว่า “ไบโอนิค”จะเพิ่งกิดขึ้นเมื่อทศวรรษที่ 60 แต่การเรียนรู้จากธรรมชาติมีประวัติศาสตร์ยาวนาน กว่านั้นมาก  มนุษย์ใฝ่ฝันและพยายามอย่างเหลือเกินที่จะบินให้ได้เหมือนนก ถึงกับลงทุนประดิษฐ์ปีกติดแขนสองข้างให้กระพือบินได้ หลายครั้งที่การทดลองเลียนแบบเช่นนี้จบลง ด้วยความล้มเหลว จนกระทั่ง อ็อตโต้ ลิเลียนทาล Otto Lilienthal (ค.ศ 1891 ) กลายมาเป็นมนุษย์คนแรกที่บินได้สำเร็จด้วยการใช้เครื่องร่อน

จนถึงยุคปัจจุบัน ได้มีการนำหลักการไบโอนิคมาใช้แก้ปัญหาในศาสตร์ทุกสาขา โดยมีหลายสาขาที่ประสบ ความสำเร็จ อย่างสูง ท่านสามารถอ่านข้อมูลต่อได้ ที่นี่


การบินและลอยน้ำ  
การ ศึกษาวิจัยคุณลักษณ์และคุณสมบัติของนกกับปลาถือเป็นการค้นคว้าที่สำคัญใน สาขาชีวเทคนิค โดยเฉพาะในด้านกลไกการขับเคลื่อน การยกลอยตัว ด้านรูปร่างหรือรูปทรง รวมทั้งลักษณะผิวหนังของสัตว์เหล่านั้น ธรรมชาติมีทางออกมหัศจรรย์พันลึกเสร็จสมบูรณ์อยู่ในตัวของมันเองที่มนุษย์ ได้นำไปใช้จนเป็นผลสำเร็จ ในทางชีวเทคนิค เช่นระบบไฮโดร-แอโรไดนามิค

เพนกวินเจนทู (Pygoscelis papua), แม่แบบของรูปทรงกระสวยที่ลอยตามกระแสน้ำได้ดี
รูปจาก Luginsland, K., Landesmuseum für Technik und Arbeit, มันน์ไฮม์

 

 

  


การวิ่งและการยึด  
ล้อ ซึ่งเป็นวงกลมและหมุนได้รอบเพลาถือเป็นสิ่งประดิษฐ์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของ มนุษย์ แต่สิ่งที่น่าตื่นเต้นซึ่งเป็นพาหนะในการเคลื่อนที่ที่มีอิทธิพลต่อชีวิต มนุษย์อย่างมาก กลับไม่มีความหมายอะไรในธรรมชาติเลย เพราะว่าล้อจำเป็นต้องมีถนนหรือรางเรียบๆ ไร้สิ่งกีดขวางเป็นตัวรองรับ ล้อจะไม่มีประโยชน์เลยในพื้นที่ที่รถวิ่งไม่ได้ ในโคลน ทราย น้ำแข็งหรือหิมะ ดังนั้นธรรมชาติจึงให้ขาเป็นอวัยวะในการเคลื่อนที่ หุ่นยนต์ศาสตร์แบบไบโอนิคจึงศึกษาวิธีการและการบังคับเครื่องมือในการก้าว วิ่งของธรรมชาติไปพร้อมๆ กับอวัยวะที่ใช้ในการจับยึด ตัวอย่างเช่นในแมลง และนำความรู้ที่ได้มาประยุกติในการสร้างเครื่องก้าววิ่ง และเครื่องจับยึดต่างๆ

หุ่นยนต์ปีนป่าย Robug II สามารถปีนบนผนังแนวตั้งได้เหมือนจิ้งจก
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

รับรู้  
ระบบ สัมผัสมีความสำคัญอย่างมากในเทคโนโลยีสมัยใหม่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสาขาอัตโนมัติ การวัดและกฎต่างๆ ธรรมชาติได้สร้างระบบสัมผัสแบบนี้มากมายเช่นระบบรับแสง เสียง และกระแสจากสนามแม่เหล็กหรือไฟฟ้ารวมทั้งการสัมผัสและการสั่นสะเทือน มนุษย์มีระบบสัมผัสเช่นนี้เพียงส่วนเดียวเท่านั้นและมักจะมีประสาทสัมผัส ที่ละเอียดอ่อนน้อยกว่าสัตว์ การวิจัยทางไบโอนิคจะสามารถใช้ประโยชน์ได้ในอนาคตมากมายเช่นในการสื่อสาร ใต้น้ำ ป้องกันอัคคีภัยหรือในการตรวจสอบวัสดุโดยไม่ทำให้เสียหาย

อวัยวะสัมผัสที่เป็นช่องระหว่างตาและจมูกในงูหางกระดิ่ง (Crotalus spec.) เป็นระบบสัมผัสที่ใช้ในการมองเหมือนกล้องรังสีอินฟาเรด
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
การก่อสร้าง  
โครง สร้างของพืชและโครงกระดูกสัตว์นั้นถือเป็นประดิษฐกรรมชิ้นเอกของธรรมชาติ ธรรมชาติสร้างความแข็งแรงให้พืชและสัตว์โดยให้มีน้ำหนักและใช้วัสดุน้อยที่ สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ในการออกแบบชิ้นส่วนก่อสร้างโดยใช้ไบโอนิคส์ (ชีววิศวกรรม) มนุษย์พยายามนำคุณสมบัติเช่นนี้มาใช้ในเทคนิคการก่อสร้างเช่นกัน นอกจากนี้ระบบชีวะยังโดดเด่นด้วยความลงตัวของรูปทรงและสีสัน โดยทางด้านสถาปัตยกรรม ได้มีการสร้างพื้นผิวอาคารที่มีคลื่นลอนคล้ายผิวฟองสบู่ ฝ้าเพดานรูปทรงอวนแห ตาข่าย หรือตะแกรงดัดโค้ง ซึ่งล้วนเป็นคำตอบทางชีวเทคนิคที่สวยงามและใช้ประโยชน์ได้เป็นอย่างดี

โครงสร้างน้ำหนักเบาในธรรมชาติ ดูตัวอย่างจากกระดูกตะคาก (กระดูกเชิงกราน) ของหมีดำ  (Euarctos americanus)
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ใช้ประโยชน์และรักษา  

       ในสาขาโบโอนิคด้านพลังงานและสภาวะอากาศ ได้มีการค้นคว้าหาทางออกให้กับการใช้ทรัพยากร ธรรมชาติที่มีอยู่อย่างจำกัด และเสาะหาพลังงานทดแทน โดยได้มีการทดลองนำหลักการสังเคราะห์แสง ไปใช้เพื่อการพัฒนาเซลล์สุริยะแบบใหม่เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า  ทั้งนี้เพื่อให้สอดคล้องกับการสร้างบ้านตามแนวคิด “บ้านประหยัดพลังงาน” โดยได้นำพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้เป็น แหล่งให้ความอบอุ่นให้ได้เต็มพลังที่สุด การค้นพบกลไกการทำความสะอาดตัวเองของพืชหรือที่เรียกว่า “โลตัสเอฟเฟ็ค” ก็เป็นความสำเร็จ ทางชีวเทคนิคอีกประการหนึ่งที่มีส่วนช่วยในการประหยัดน้ำและสารเคมีที่ใช้ ในการซักล้าง

สาธิตการใช้งาน; เซลล์สุริยะเกรทเซลแบบใสมีขนาด 10*15 ซม สามารถขับเคลื่อนพัดลมได้
รูปโดย  K. Luginsland, LTA Mannheim

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
ดัดแปลงให้เกิดประโยชน์สูงสุด  
       การก่อสร้างทางเทคนิคส่วนใหญ่เกิดขึ้นจากการสร้างเพื่อจุดมุ่งหมายข้อใดข้อ หนึ่ง แต่โครงสร้างของธรรมชาติกลับเกิดจากการทดลองและความผิดพลาด กล่าวคือมันเกิดจากการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นโดยบังเอิญทีละเล็กทีละน้อยใน พันธุกรรมหรือที่เรียกว่าการ กลายพันธุ์ (Mutation) ซึ่งจะถูกรักษาหรือกำจัดในกระบวนการคัดเลือก แล้วแต่ว่าการกลายพันธุ์จะมีประโยชน์ในสำหรับการมีชีวิตรอดหรือไม่ การกลายพันธุ์และกระบวนการคัดเลือกทำให้เกิดวิวัฒนาการ มันเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องและนำไปสู่โครงสร้าง และกระบวนการทางชีววิทยาที่เกิดประโยชน์สูงสุด ด้วยกลยุทธ์หรือที่เรียกว่ากลยุทธ์วิวัฒนาการ ช่วยดัดแปลงให้ประดิษฐกรรมทางเทคนิคมีคุณภาพสูงสุด
 

 

 


ตัวอย่างใหม่ๆ ที่น่าสนใจครับ<p> </p><p> </p><p> เห็นไหมครับ ว่ามีการดัดแปลง ประยุกต์ใช้ ได้อย่างกลมกลืนเลยทีเดียวครับผม ไม่ว่าจะเป็นการ Optimize เรื่องต่างๆ รูปทรงหรือคุณสมบัติในด้านบทบาทหน้าที่นะครับ</p><p> </p><hr width="100%" size="2"><p></p>

ความสัมพันธ์ ระหว่าง ธรรมชาติ Nature กับ เทคนิค หรือ Engineering

  

Abb. 1 + 2: Absenkung des Cockpits im Landeanflug

 

Analytische Bionik

     

Abb. 3 - 5: Übertragung des Strömungsverhaltens von Haifisch-Schuppen auf die Beschaffenheit der Flugzeugoberfläche zur Reduzierung des Treibstoffverbrauchs

 

     

Abbildung 6 - 8: Durch die Analyse des Vogelflugs wurden einige aerodynamische Tricks aufgedeckt, die für die Flugzeugkonstruktion interessant sind (z.B. Multiwinglets, Rückstromtaschen)

 

     

Abb. 9 - 11: Die Selbstreinigungskraft der Lotusblume durch ihre genoppten, aus einer Wasser abweisenden Wachskristallschicht bestehenden Blätter, wird auf die Erschaffung künstlicher, nicht verschmutzender Oberflächen übertragen

 

ที่มา http://www.bionicsolutions.de/index.php?METHODE_BIONIK&PHPSESSID=915b1fe579c91b3f47cb43d4d9fa4806  

</span><hr width="100%" size="2"><p> </p><p>มาดูตัวอย่างใกล้ตัวในบ้านเราบ้างนะครับ ว่ามีการนำไปใช้อย่างไรกันบ้างครับ เป็นแนวทางหนึ่งของ Bionic เหมือนกันครับ</p><p>http://gotoknow.org/file/parpak/%E0%B9%80%E0%B8%AB%E0%B9%87%E0%B8%94+04.jpg</p><p>ภาพจาก http://gotoknow.org/file/parpak (พี่แป๋วครับ) </p><p> คุณจะคิดถึงการนำไปใช้ด้านไหนได้บ้างครับ ในทาง ไบโอนิคครับ</p><p> </p><p>เป็นไงบ้างครับ หลายๆ ตัวอย่าง เห็นอะไรน่าสนใจกันบ้างไหมครับผม</p><p></p><p> ขอบคุณมากครับ</p><p>เม้ง สมพร  ช่วยอาีรีย์ </p><p> </p>

บันทึกนี้เขียนที่ GotoKnow โดย  ใน มิสเตอร์ช่วย

คำสำคัญ (Tags)#car#ธรรมชาติ#nature#เรียนรู้จากธรรมชาติ#ไบโอนิค#bionic#bionik

หมายเลขบันทึก: 122878, เขียน: 29 Aug 2007 @ 05:32 (), แก้ไข: 03 Jun 2012 @ 11:04 (), สัญญาอนุญาต: สงวนสิทธิ์ทุกประการ, ความเห็น: 3, อ่าน: คลิก


ความเห็น (3)

สวัสดีครับคุณตรีเพชร
       
        ไบโอโลจี  biology  หรือ บีโอโลกี (ภาษาเยอรมัน)  แปลเป็นไทยคือ วิชาชีววิทยา ครับ
ศาสตร์ที่ว่าด้วยเรื่องของสิ่งมีชีวิต พัฒนาการของสิ่งมีชีวิตนะครับ รวมไปถึงหน้าที่และบทบาทต่างๆ ของสิ่งมีชีวิตต่างๆ ครับ แต่ท้ายที่สุดแล้วศาสตร์ทุกศาสตร์จะอยู่ภายใต้หลักวิชาปรัชญาทั้งหมดครับ ไม่ว่าจะเป็นวิทย์หรือศิลป์ หรือสาขาใดๆ ก็ตามครับ รวมกันเป็นหนึ่งเดียวและเกี่ยวข้องกันครับ

ขอบคุณมากครับ

เม้ง
ไบท์ เพ็ญศรี คาลี
IP: xxx.204.40.192
เขียนเมื่อ 

สวัสดีค่ะอาจารย์

บทความข้างต้นน่าสนใจมาก แต่ถ้าจะเรียนและทำความเข้าใจจริงๆ คงจะต้องใช้คณิตศาสตร์ขั้สูงใช่ไหมค่ะ และหนูเชื่อว่าถ้าเด็กนักเรียนได้เห็นความสัมพันธ์ระหว่างคณิตศาสตร์กับธรรมแบบนี้ นักเรียนคงจะชอบคณิตศาสตร์มากกว่าเดิมที่ต้องทนนั่งเรียนเพียงเพื่อแค่ใช้ทำข้อสอบ ขอบคุณที่นำมาบอกกล่าวค่ะ

ครับ การสอนที่ประสบความสำเร็จก็ต้องสอนให้เห็นคณิตศาสตร์ในทุกๆ บริบทครับ สำหรับความรู้ที่ใช้ก็บูรณาการเอานะครับ มันทุกๆ เรื่องครับ บางที่ไม่ต้องขั้นสูงครับ อยู่ที่เราจะมองในมุมไหน อธิบายด้วยคณิตฯ ตัวไหนครับ

ยังมีอะไรอีกเยอะครับ ที่เรายังไม่รู้ครับ เรียนรู้กันต่อไปครับ