وقتي كه صحبت از نابودي عوامل بيماريزا با استفاده از فناوري الگوبرداري از طبيعت مي‌شود، ايده انجام چنين تقليدهايي حساس تر از هر زمان ديگري مي‌شود. اما اصولا چرا صحبت از به كارگيري از طبيعت براي درمان بيماري‌ها مي‌شود؟ پاسخ به اين پرسش ريشه در يك به هم پيوستگي تاريخي دارد.

همواره صحبت از اين مي‌شود كه پزشكي و زيست شناسي در هم تنيده شده‌اند. در حال حاضر شمار قابل توجهي از محققان در گوشه و كنار جهان به فكر استفاده از الگوهاي طبيعي و مواد موجود در آن جهت درمان بيماري‌ها و عوارض آنها افتاده اند و اتفاقا به موفقيت‌هاي كاربردي نيز دست يافته‌اند.

بخش قابل توجهي از اين افراد استراتژي كاري خود را بر تعريف دوباره نگاه به طبيعت و استفاده از مواد طبيعي(مواد متعلق به بافت‌هاي گياهي و يا جانوري) در امور مختلف درماني بنا كرده‌اند. اين نگاه دامنه وسيعي دارد كه از چسب‌هاي زيستي با بازده كاري جهت اتصال استخوان‌هاي شكسته به هم گرفته تا پروتئين‌هايي كه در نهايت بينايي را به نابينايان باز مي‌گردانند.

اما در اين عرصه كارهاي به مراتب هيجان‌انگيزتر ديگري انجام شده است كه حتي ممكن است در عصر حاضر و به رغم پيشرفت‌هاي خيره‌كننده در علم پزشكي دور از ذهن به نظر برسند. گروهي از محققان در اقدامي شجاعانه مقدمات ابداع تكنيك‌هاي درماني را فراهم كرده اند كه مبناي آنها طبيعت بوده و از مكانيسم‌هاي طبيعي براي منفعل نگاه داشتن عوامل بيماريزا و جراحات استفاده مي‌شود.

به عنوان مثال محققان شركتي در فلوريدا موسوم به Sharklet Technologies دريافته‌اند كه پوست كوسه داراي بافت منحصربه‌فردي است كه به باكتري‌ها و ساير ارگانيسم‌هاي خطرناك اجازه ادامه حيات را نمي‌دهد. آنها با تشخيص اين ويژگي خيره‌كننده به فكر به كارگيري آن در درمانهاي پزشكي افتاده‌اند.

به همين منظور از اين الگوي منحصربه‌فرد بر روي ورقه چسبناك تركيبي نسخه برداري شده و سطح عاري از باكتري ارائه شده است كه مي‌توان از آن در بيمارستان‌ها، رستوران‌ها و ساير اماكني كه همواره مملو از عوامل بيماريزاي خطرناك هستند استفاده كرد. اما چرا اين نوع بافت و ويژگي خاص آن تا اين حد مورد توجه محققان قرار گرفته است؟

نكته مهم اين است كه در اين تكنيك خبري از كشتن باكتري‌ها نيست از اين رو تكامل آنها در راستاي مقاوم شدن در برابر اين تكنيك به مراتب دشوارتر خواهد شد.

گذشته از اين نكته، اين فناوري بيش از 400 ميليون سال است كه در اعماق اقيانوس‌ها به كار گرفته شده است و در اين مدت بسيار طولاني باكتري‌ها نتوانسته‌اند تشخيص دهند كه چگونه در برابر آن مقاومت كنند. به همين دليل است كه مي‌توان به اثرگذاري آن در امور درماني اميدواري‌هاي زيادي داشت. تنها نكته‌اي كه فراروي محققان در قامت يك چالش خودنمايي مي‌كند هزينه نهايي به كارگيري اين تكنيك است. همچون بسياري از فناوري‌هاي نوين پزشكي، اين فناوري نيز براي عموميت يافتن در ميان مردم نيازمند كاهش هزينه‌هاي تمام شده است.

فناوري موجود در طبيعت

گرچه از مورچه‌ها و زنبورها به عنوان حشراتي توانمند در زمينه اطلاع رساني در شبكه‌هاي انرژي ياد مي‌شود اما اين تنها قابليت چشمگير آنها به شمار نمي‌آيد. مك گي در اين خصوص مي‌گويد: ما متوجه شده‌ايم كه مورچه‌ها از قابليت‌هاي خيره‌كننده‌اي در برقراري ارتباطات اطلاعاتي برخوردار هستند. اين دقيقا همان چيزي است كه ما سال‌هاست به دنبال آن بوده‌ايم و اكنون نيز توانسته‌ايم به موفقيت‌هاي چشمگيري دست يابيم. اخيرا نيز ايده‌هاي فناورانه‌اي در زمينه فناوري ارتباطات محقق شده‌اند كه با توسعه آنها ميليون‌ها دلار صرفه‌جويي اقتصادي صورت گرفته است.

همچنين اخيرا گروهي از محققان در آزمايشگاه ملي شمال غرب پاسفيك سيستم امنيتي شبكه رايانه‌اي ارائه كرده‌اند كه مبناي طراحي آن هوش جمعي است كه مورچه‌ها از آن براي دفاع از لانه‌هايشان استفاده مي‌كنند. به كمي قبل‌تر باز مي‌گرديم. در سال 2007 گروهي از محققان كه تحت تأثير سيستم ارتباطاتي ميان زنبورهاي عسل قرار گرفته بودند سيستمي را طراحي كردند كه به شبكه‌هاي رايانه‌اي اين امكان را مي‌دهند تا با استفاده از مزاياي ناشي از وجود يك سري سرورهاي غيرفعال در زمان افزايش تقاضا، عملكرد خود را تا حد قابل توجهي بهبود بخشند.

گرچه اين دستاوردها در نوع خود هيجان‌انگيز به شمار مي‌آيند اما محققاني همچون مك گي بر اين باورند كه اين تنها يك لرزه مختصر از سوي دانش زيست‌شناسي بر پيكره فناوري اطلاعات و ارتباطات است.

به عبارت ديگر با گذشت زمان و پيشرفت فناوري‌هاي عصر حاضر مي‌توان انتظار آن را داشت كه با الهام گرفتن از طبيعت، فناوري اطلاعات و ارتباطات ارائه شده از سوي انسان دگرگون شود. اجماع نظري بسياري از محققان بر اين است كه در سالهاي اخير ميان درك زيست‌شناسي با استفاده از علوم اطلاعاتي و ارائه ايده‌هايي در علوم مختلف اطلاعاتي آن هم بر پايه‌هاي دانش زيست‌شناسي پل‌هاي مستحكمي برقرار شده است و البته هنوز راه طولاني در اين عرصه در پيش است.

استفاده از گياهان براي طراحي نسل جديد سلولهاي خورشيدي نيز يكي ديگر از نتايج درخشان الگوبرداري از طبيعت در شهرسازي مدرن است. در سال‌هاي گذشته فناوري طراحي و ساخت سلول‌هاي خورشيدي پيشرفت قابل توجهي داشته است با اين حال ساخت اين سلول‌ها همواره با مشكلات زيادي همراه بوده است كه از آن جمله مي‌توان به آسيب‌پذير بودن آنها در برابر تابش مداوم نور خورشيد اشاره كرد. اين سلول‌ها با گذشت زمان و به دليل آسيب‌هايي كه از جانب پرتوهاي خورشيدي مي‌بينند بتدريج تخريب شده و در عين حال بازدهي خود را نيز از دست مي‌دهند.

در نتيجه ديگر نمي‌توان آن ميزان ذخيره‌سازي انرژي را كه در ابتداي امر از آنها انتظار داشتيم به دست آوريم. به همين دليل پس از گذشت مدت زمان نه چندان طولاني سلولهايي كه كارايي خود را از دست داده‌اند به بوته فراموشي سپرده مي‌شوند و دقيقا از همين زمان است كه مشكلات آنها آغاز مي‌شود.

محققان و مهندسان نمي‌دانند با اين سلول‌ها كه اتفاقا بسيار هم سمي هستند چه كنند. اما انجام اصلاحاتي در ساختار اين سلول‌ها مي‌تواند يكي از بهترين گزينه‌ها براي كاستن از اين نگراني‌ها باشد. محققان براي اصلاح اين مشكل از گياهان به عنوان الگو استفاده كرده‌اند. در حقيقت مي‌توان گياهان را به عنوان كارخانه‌هاي طبيعي تبديل انرژي خورشيدي به انرژي قابل ذخيره در نظر گرفت. البته نكته بارزي كه در آنها وجود دارد اين است كه گياهان توانسته اند با تكيه بر استراتژي منحصربه فردي بر مشكلي كه هم‌اكنون درخصوص سلول‌هاي خورشيدي ساخت بشر وجود دارد غلبه كنند.

براساس اين استراتژي، گياهان به طور متناوب مولكول‌هاي جذب‌كننده نور موجود در برگ‌هايشان را خرد كرده و بار ديگر آنها را نوسازي مي‌كنند. از اين رو مي‌توان متصور شد مولكول‌هاي پايه‌اي كه همواره در جذب و ذخيره‌سازي انرژي خورشيدي موثر هستند، نو و به روز شده هستند. اين استراتژي چشمگير توجه محققان را به خود جلب كرده و موجب شده تا با الهام گرفتن از گياهان نسل جديد سلول‌هاي خورشيدي را طراحي و توليد كنند. اكنون به نظر مي‌رسد بشر بيش از هر زمان ديگري چشم به گياهان و جانوران به عنوان الگوهايي مناسب به منظور دستيابي به سطح بهتري از زندگي دوخته است.

اكوسيستم‌هاي طبيعي الگويي براي طراحي سيستم‌هاي هوشمند

طبيعت بدون آن‌كه هزينه‌اي از ما طلب كند الگوهاي مناسب و استثنايي براي طراحي سيستم‌هاي هوشمند و كارآمدي ارائه مي‌كند كه مي‌توان از آنها براي طراحي شهرها استفاده كرد. اين درحالي است كه اين الگوها از سوي طراحان بافت‌هاي شهري و تصميم‌گيرندگان كلان ناديده گرفته مي‌شوند. هم‌اكنون در طراحي بافت‌هاي شهري به نكاتي توجه مي‌شود كه البته در جاي خود مزيت‌هاي خاص خود را دارند. به عنوان مثال كاشت درختان بلوط در قالب يك شبكه به هم فشرده در اطراف شهرها مي‌تواند همچون سدي در برابر تندبادهاي شديد عمل كند و حداقل بخشي از قدرت آن را بكاهد. همچنين كاشت انبوه گياهان در مناطق بياباني كه با حداقل بارش‌ها نيز بتوانند به حيات خود ادامه دهند را نيز مي‌توان در رديف چنين استراتژي‌هايي قرار داد. اما تمامي اين موارد راه حل‌هاي مقطعي و محدودي به‌شمار مي‌آيند كه براي مشكلاتي بزرگ در نظر گرفته مي‌شوند. بديهي است كه بايد به فكر ايده‌هايي بزرگ‌تر بود. محققاني همچنين مك گي به طراحي شهرهايي مي‌انديشند كه نه تنها از طبيعت اطراف چيزي نمي‌گيرند بلكه آن را نيز تغذيه مي‌كند. براي درك بهتر اين نكته شهري را در ذهن متصور شويد كه آبي كه از آن خارج مي‌شود پاك‌تر از آبي است كه وارد شبكه آبرساني آن شده است.

همچنين تصور شهري كه با جذب دي اكسيد كربن موجود در هوا، محصولات مختلفي از آن توليد مي‌كند نيز در نوع خود هيجان‌انگيز است. اما اين تنها بخشي از تصورات هيجان‌انگيزي است كه از سوي محققاني نظير مك گي تجسم مي‌شود. او ادامه مي‌دهد: مي‌توان گام‌ها را فراتر گذاشت و شهري را تصور كرد كه تنوع زيستي منطقه را افزايش مي‌دهد. تمامي اين تصورات قابل تبديل شدن به واقعيت هستند.

براي مطمئن شدن از اين‌كه اين دسته از تصورات ظرفيت بالقوه‌اي براي تبديل شدن به واقعيت دارند نيازي نيست تلاش بيش از حدي انجام دهيم.Calera شركتي واقع در كاليفرنياست كه با تقليد از آنچه كه مرجان‌هاي دريايي انجام مي‌دهند از دي‌اكسيدكربن موجود در هوا براي توليد نوعي بتن مستحكم استفاده مي‌كند.

در اين فرآيند به جاي حرارت دادن سنگ آهك به منظور توليد بتن كه همواره با توليد مقادير قابل توجهي دي اكسيد كربن همراه است، مواد معدني موجود در آب‌هاي شيرين با آلاينده‌هاي كربني توليد شده در نيروگاه‌هاي برق تركيب مي‌شود كه در نتيجه كلسيم موجود در آب با كربن موجود در گازهاي جمع‌آوري شده پيوندهاي شيميايي برقرار كرده و سيمان مرغوبي توليد مي‌شود. به اين ترتيب مي‌توان اميدوار بود شهرهايي كه با استفاده از اين فناوري بنا مي‌شوند در حقيقت نوعي اكوسيستم طبيعي با مزاياي خاص خود داشته باشند.