ബയോമിമിക്രി: ജീവശാസ്ത്രവും എഞ്ചിനീയറിംഗും ഒന്നിക്കുമ്പോൾ – രാകേഷ് ഉണ്ണികൃഷ്ണൻ

പ്രകൃതി വെറും ഒരു വിഭവശേഷി മാത്രമല്ല, ഒരു വഴികാട്ടി കൂടിയാണ്.  പ്രകൃതിദത്തമായ പ്രചോദനങ്ങൾ നമ്മുടെ സാങ്കേതികവിദ്യകളെ വലിയ രീതിയിൽ മാറ്റിമറിക്കുന്നു. പ്രകൃതിദത്ത സംവിധാനങ്ങളിൽ പ്രവർത്തനരീതി തിരിച്ചറിയുന്നതിലൂടെ ആധുനിക ഡിസൈനർമാർക്ക് വളരെയധികം ഇന്നോവേഷനുകൾ ചെയ്യാൻ സാധിക്കും.

പരിണമിക്കുന്ന പ്രകൃതി

ജുറാസിക് പാർക്ക് എന്ന സിനിമയിലെ മറക്കാനാവാത്ത ഒരു വാചകമാണ് “Life finds a way!” ഈ വാചകം സിനിമയിലെ ദിനോസറുകൾക്ക് മാത്രമല്ല, ഭൂമിയിൽ കോടിക്കണക്കിന് വർഷങ്ങളായി പരിണമിച്ചു വരുന്ന ജീവന് മുഴുവൻ ബാധകമാണ്. ഏറ്റവും ചെറിയ ബാക്ടീരിയകൾ മുതൽ വലിയ തിമിംഗലങ്ങൾ വരെ ഉൾപ്പെടുന്ന ജീവൻ തഴച്ചുവളർന്നത് adaptation, innovation, problem-solving എന്നിവയിലൂടെയാണ്.

ഏകദേശം 3.8 ബില്യൺ വർഷങ്ങളായി ജീവൻ എങ്ങനെയാണ് മാറിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്നത് എന്ന് പരിണാമ സിദ്ധാന്തം വിശദീകരിക്കുന്നു. ജീവനുള്ള സ്പീഷീസുകൾ ക്രമേണ രൂപകൽപ്പന മെച്ചപ്പെടുത്തിയും പ്രകൃതിയിൽ ലഭ്യമായ വസ്തുക്കൾ ഉപയോഗിച്ചും വികസിക്കുന്നു. ഖരവസ്തുക്കളുടെ (Solid objects) പ്രതലങ്ങൾ അവയുടെ ചുറ്റുപാടുകളുമായി പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുന്നു. ഈ പ്രതിപ്രവർത്തനം നിരന്തരമായ മെച്ചപ്പെടുത്തലുകളിലൂടെ (improvisation) വസ്തുക്കൾക്ക് അവയുടെ സവിശേഷതകൾ നൽകുന്നു. ജൈവവസ്തുക്കളുടെ (Biological materials) ഘടന തന്മാത്രാ നിലവാരം മുതൽ നാനോ, മൈക്രോ, മാക്രോ തലങ്ങൾ വരെ ക്രമീകരിച്ചിരിക്കുന്നു. ഈ അടുക്കിയതും (layered) ശ്രേണീപരവുമായ (hierarchical) രൂപകൽപ്പന ജീവികളിൽ വിവിധതരം ഉപയോഗപ്രദവും പ്രവർത്തനപരവുമായ സവിശേഷതകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നു. അതിജീവനം, കാര്യക്ഷമത, സൗന്ദര്യം എന്നിവയ്ക്കുള്ള തന്ത്രങ്ങൾ മികച്ചതാക്കാൻ പ്രകൃതിക്ക് കോടിക്കണക്കിന് വർഷങ്ങൾ ലഭിച്ചു. രൂപകൽപ്പനയ്ക്ക് പ്രകൃതി എങ്ങനെ ഒരു വഴികാട്ടിയാകാം എന്നതിനെക്കുറിച്ച് നമുക്ക് ധാരാളം പഠിക്കാനുണ്ട്.

ബയോമിമെറ്റിക്സ് എന്ന ബയോമിമിക്രി

പ്രകൃതിയിലുള്ള ജീവികളുടെ രൂപകൽപ്പനകളും (Designs), പ്രക്രിയകളും (Processes), വ്യവസ്ഥകളും (Systems) നിരീക്ഷിച്ച്, അത് മനുഷ്യന്റെ പ്രശ്‌നങ്ങൾ പരിഹരിക്കാൻ വേണ്ടി സാങ്കേതികവിദ്യകളിലും ഉൽപ്പന്നങ്ങളിലും അനുകരിക്കുന്ന ശാഖയാണ് ബയോമിമെറ്റിക്സ് അല്ലെങ്കിൽ ബയോമിമിക്രി.

മനുഷ്യനെ പറക്കാൻ സഹായിക്കുന്ന യന്ത്രങ്ങൾ നിർമ്മിക്കുന്നതിനായി, പക്ഷികളെയും വവ്വാലുകളെയും കുറിച്ച് പഠിച്ചതാണ് ബയോമിമിക്രിയുടെ ആദ്യകാല ഉദാഹരണങ്ങളിൽ ഒന്ന്. “പറക്കുന്ന യന്ത്രം” ഉണ്ടാക്കിയില്ലെങ്കിലും, ലിയോനാർഡോ ഡാവിഞ്ചി (1452–1519) പക്ഷികളുടെയും സസ്തനികളുടെയും ശരീരഘടനയും പറക്കൽ രീതികളും സൂക്ഷ്മമായി നിരീക്ഷിക്കുന്നതിൽ താൽപ്പര്യമുള്ളയാളായിരുന്നു. അദ്ദേഹത്തിന്റെ നിരീക്ഷണങ്ങളെക്കുറിച്ചും “പറക്കുന്ന യന്ത്രങ്ങൾ” രേഖാചിത്രങ്ങളായി വരച്ചും അദ്ദേഹം നിരവധി കുറിപ്പുകൾ ഉണ്ടാക്കി. റൈറ്റ് സഹോദരന്മാർ പറക്കുമ്പോൾ പ്രകൃതിദത്തമായ ചിറകുകളുടെ നിയന്ത്രണം (natural wing control) മനസ്സിലാക്കുന്നതിനായി പ്രാവുകൾ ഉൾപ്പെടെയുള്ള പക്ഷികളെ നിരീക്ഷിച്ചു. ഇത് അവരുടെ വിമാന രൂപകൽപ്പനയെ സ്വാധീനിച്ചു.

1950-കളിൽ, അമേരിക്കൻ ബയോഫിസിസിസ്റ് ആയ ഓട്ടോ ഷ്മിറ്റ് (Otto Schmitt) ആണ് ബയോമിമെറ്റിക്സ് എന്ന ആശയം വികസിപ്പിച്ചെടുത്തത്. അദ്ദേഹത്തിൻ്റെ ഡോക്ടറൽ ഗവേഷണത്തിനിടയിൽ, കണവയുടെ (squid) നാഡീവ്യൂഹത്തെക്കുറിച്ച് പഠിച്ചുകൊണ്ട് അദ്ദേഹം ഷ്മിറ്റ് ട്രിഗർ (Schmitt trigger) എന്ന ഉപകരണം വികസിപ്പിച്ചു. നാഡീ പ്രസരണത്തിന്റെ (nerve propagation) ജൈവവ്യവസ്ഥയെ അനുകരിക്കുന്ന ഒരു ഉപകരണം നിർമ്മിക്കാനാണ് അദ്ദേഹം ശ്രമിച്ചത്. 1969-ൽ, തൻ്റെ ഒരു പ്രബന്ധത്തിൻ്റെ തലക്കെട്ടിൽ ഷ്മിറ്റ് “ബയോമിമെറ്റിക്” എന്ന പദം ഉപയോഗിച്ചു. 1974 ആയപ്പോഴേക്കും ഈ വാക്ക് വെബ്‌സ്റ്റേഴ്‌സ് നിഘണ്ടുവിൽ ഇടം നേടി.

ബയോമിമിക്രിക്ക് ആ പേര് നൽകുന്നതിൽ അമേരിക്കൻ ജീവശാസ്ത്രജ്ഞയായ ജാനൈൻ ബെൻയൂസ് (Janine Benyus) ഒരു പ്രധാന പങ്ക് വഹിച്ചു. 1997-ൽ അവർ ‘ബയോമിമിക്രി’ എന്ന പേരിൽ ഒരു പുസ്തകം പ്രസിദ്ധീകരിച്ചു. പ്രകൃതിയിൽ നിന്ന് പ്രചോദനം ഉൾക്കൊണ്ട രൂപകൽപ്പനകൾ കമ്പ്യൂട്ടിംഗ്, വൈദ്യശാസ്ത്രം, ശുദ്ധമായ ഊർജ്ജം തുടങ്ങിയ മേഖലകളെ എങ്ങനെ സ്വാധീനിക്കുന്നു എന്ന് ഈ പുസ്തകം വിവരിക്കുന്നു. ബെൻയൂസിൻ്റെ അഭിപ്രായത്തിൽ, പല ഉൽപ്പന്ന രൂപകൽപ്പനക്കാർക്കും (product designers) എഞ്ചിനീയർമാർക്കും ജീവശാസ്ത്രത്തിൽ വേണ്ടത്ര അറിവില്ല. ഈ വിടവ് കാരണം, എല്ലാ വ്യവസായങ്ങളിലും മികച്ചതും കൂടുതൽ സുസ്ഥിരവുമായ (sustainable) കണ്ടുപിടിത്തങ്ങൾക്ക് പ്രചോദനമായേക്കാവുന്ന പ്രകൃതിദത്ത സംവിധാനങ്ങളെക്കുറിച്ചുള്ള അവരുടെ ധാരണ പരിമിതപ്പെടുന്നു.

പ്രകൃതിയിൽ നിന്ന് പ്രചോദനം ഉൾക്കൊണ്ട രൂപകൽപ്പനകൾ പല കമ്പനികൾക്കും സ്വീകരിക്കാൻ ബെൻയൂസ് സഹായിച്ചിട്ടുണ്ട്. ഉദാഹരണമായി മികച്ച വായുസഞ്ചാര സംവിധാനങ്ങൾ നിർമ്മിക്കാൻ വേണ്ടി പ്രയറി ഡോഗുകളുടെ മാളങ്ങൾ (prairie dog burrows) പഠിക്കുന്നത്. ആശുപത്രികളിൽ ബാക്ടീരിയയെ പ്രതിരോധിക്കുന്ന പ്രതലങ്ങൾ (bacteria-resistant surfaces) ഉണ്ടാക്കാൻ വേണ്ടി സ്രാവിന്റെ ചർമ്മത്തെ അനുകരിക്കുന്നത് ഇതിന് മറ്റൊരു ഉദാഹരണമാണ്. ഡിസൈനർമാർ രൂപകൽപ്പന ചെയ്യുമ്പോൾ ബയോളജിസ്റ്റുകളെയും ചർച്ചയിൽ ഉൾപ്പെടുത്തണമെന്ന് ബെന്യുസ് കരുതുന്നു. സമാനമായ വെല്ലുവിളികൾ പ്രകൃതി എങ്ങനെ കൈകാര്യം ചെയ്തു എന്ന് മനസ്സിലാക്കുന്നതിലൂടെ, ആധുനിക പ്രശ്‌നങ്ങൾക്കുള്ള പരിഹാരം വേഗത്തിലാക്കാൻ കഴിയും എന്നവർ വിശ്വസിക്കുന്നു.

ബയോമിമിക്രി ഉപയോഗിക്കാൻ മൂന്ന് പ്രധാന സമീപനങ്ങളുണ്ട്. ഈ ഓരോ സമീപനവും പ്രകൃതിയുടെ വിജയകരമായ രീതികളിൽ നിന്ന് പ്രചോദനം ഉൾക്കൊണ്ട്, കൂടുതൽ സംയോജിതവും സുസ്ഥിരവുമായ (integrated and sustainable) സംവിധാനങ്ങളും ഉപകരണങ്ങളും സാങ്കേതികവിദ്യകളും സൃഷ്ടിക്കാൻ സഹായിക്കുന്നു.

1. പ്രകൃതിയുടെ രൂപത്തെ അനുകരിക്കുക

ബയോമിമിക്രി ഉപയോഗിച്ച് ഡിസൈനർമാർക്ക് സ്വീകരിക്കാൻ കഴിയുന്ന ആദ്യത്തെ സമീപനം, പ്രകൃതിയുടെ രൂപത്തെ അഥവാ ആകൃതിയെ അനുകരിക്കുക എന്നതാണ്. ഉദാഹരണത്തിന്, താമരയിതളുകൾക്കുള്ള അതേ സൂക്ഷ്മ ഘടനയുള്ള (microscopic structure) പെയിന്റ് കെട്ടിടങ്ങൾക്കായി ഉണ്ടാക്കാൻ ശ്രമിക്കാം. താമരയിലകൾക്ക് വെള്ളത്തെ തടയുന്ന സൂക്ഷ്മമായ മുഴകൾ (microscopic bumps) ഉണ്ട്. താമരയെ പോലെയോ ചേമ്പിന്റെ ഇല പോലെയോ ഉള്ള പെയിന്റ് വസ്തുക്കളിൽ പ്രയോഗിക്കുമ്പോൾ, വെള്ളത്തുള്ളികൾ വീണാൽ അവ ഉരുണ്ടുകൂടി ഉപരിതലത്തിലൂടെ താഴേക്ക് ഒഴുകിപ്പോവുകയും, ഒപ്പം അഴുക്കിനെയും കൊണ്ടുപോവുകയും ചെയ്യും. അങ്ങനെ മഴ നനയുമ്പോൾ തന്നെ വൃത്തിയാകുന്ന കാറുകൾ, ജനലുകൾ, വസ്ത്രങ്ങൾ എന്നിവയെക്കുറിച്ച് സങ്കൽപ്പിക്കുക.

2. പ്രകൃതിയുടെ പ്രക്രിയകളെ അനുകരിക്കുക

രൂപങ്ങൾക്കപ്പുറം, പ്രകൃതിയുടെ ജൈവപരമായ പ്രക്രിയകളെ (biological processes) പകർത്തുന്നതും ബയോമിമിക്രിയിൽ ഉൾപ്പെടാം. ഉദാഹരണത്തിന്, ഉറുമ്പുകളുടെ കോളനികൾക്ക്, ഭക്ഷണം കണ്ടെത്താനായി കേന്ദ്രീകൃതമല്ലാത്ത രീതിയിൽ (decentralized organization) പരസ്പരം ആശയവിനിമയം നടത്താൻ കഴിയും. റോഡുകളിലൂടെ സഞ്ചരിക്കുമ്പോൾ സെൽഫ് ഡ്രൈവിങ് കാറുകൾ എങ്ങനെ ആശയവിനിമയം നടത്തണം എന്നതുപോലുള്ള സോഫ്റ്റ്‌വെയർ രൂപകൽപ്പനയിൽ ഈ അറിവ് പ്രയോഗിക്കാവുന്നതാണ്.

3. മുഴുവൻ ആവാസവ്യവസ്ഥകളെയും അനുകരിക്കുക

ജൈവാനുകരണത്തിന്റെ മൂന്നാമത്തെ തലമാണ് മുഴുവൻ ആവാസവ്യവസ്ഥകളെയും (entire ecosystems) അനുകരിക്കുന്നത്. പ്രകൃതിദത്ത സംവിധാനങ്ങൾ മാലിന്യം ഉണ്ടാക്കുന്നില്ല; എല്ലാം പുനരുപയോഗിക്കുകയോ (reused), പുനഃചംക്രമണം ചെയ്യുകയോ (recycled), അല്ലെങ്കിൽ മറ്റൊരു ആവശ്യത്തിനായി ഉപയോഗിക്കുകയോ (repurposed) ചെയ്യുന്നു. സുസ്ഥിരമായ വ്യാവസായിക രീതികൾക്ക് (sustainable industrial practices) ഒരു മികച്ച മാതൃക നൽകാൻ ഈ മോഡലിന് കഴിയും.

ഒരിക്കൽ നട്ടിലസ് തോടിനെ (Nautilus shell) ഓർമ്മിപ്പിക്കും വിധമുള്ള ഒരു ചുരുളൻ ഗോവണി (spiral staircase) കണ്ടപ്പോൾ ഞാൻ അത്ഭുതപ്പെട്ടതോർക്കുന്നു. ആധുനിക സാങ്കേതികവിദ്യകളിലെ ബയോമിമിക്രിയുടെ ചില ഉദാഹരണങ്ങൾ നമുക്ക് പരിശോധിക്കാം.

1. കിങ്ഫിഷറുകളും (പൊന്മാൻ) ജപ്പാനിലെ അതിവേഗ ട്രെയിനുകളും

1989-ൽ ജപ്പാനിലെ അതിവേഗ ഷിൻകാൻസെൻ ബുള്ളറ്റ് ട്രെയിൻ ഒരു അപ്രതീക്ഷിത പ്രശ്നം നേരിട്ടു. ഏകദേശം 274 km/h വേഗതയുണ്ടായിട്ടും, ട്രെയിൻ ഓരോ തവണ തുരങ്കത്തിൽ നിന്ന് പുറത്തുവരുമ്പോഴും ഒരു ശക്തമായ ശബ്ദ സ്ഫോടനം (sonic boom) ഉണ്ടാക്കുകയും ഇത് സമീപവാസികൾക്ക് ശല്യമുണ്ടാക്കുകയും ചെയ്തു. ഈ അമിതമായ ശബ്ദത്തിന് കാരണം അന്തരീക്ഷ മർദ്ദമായിരുന്നു (atmospheric pressure). ട്രെയിൻ തുരങ്കത്തിലേക്ക് അതിവേഗം കടക്കുമ്പോൾ, അത് വായുവിനെ ശക്തമായി തള്ളിമാറ്റുകയും, ഇത് മർദ്ദ തരംഗങ്ങൾ (pressure waves) സൃഷ്ടിക്കുകയും, അവ മറുവശത്തുകൂടി ശക്തമായ ശബ്ദത്തോടെ പുറത്തേക്ക് വരികയും ചെയ്യും. ഈ ശബ്ദ സ്ഫോടനം 400 മീറ്റർ അകലെ വരെ കേൾക്കാമായിരുന്നു. ജപ്പാനിലെ ജനസാന്ദ്രതയേറിയ താമസമേഖലകളിൽ ഈ ശബ്ദം വലിയ പ്രശ്നമായി മാറി. തൽഫലമായി, വേഗതയിലോ പരിസ്ഥിതി സൗഹൃദത്തിലോ വിട്ടുവീഴ്ച ചെയ്യാതെ, കൂടുതൽ ശാന്തവും കാര്യക്ഷമവുമായ ഒരു ബുള്ളറ്റ് ട്രെയിൻ സൃഷ്ടിക്കാൻ എഞ്ചിനീയർമാർക്ക് ചുമതല ലഭിച്ചു.

ട്രെയിനിൻ്റെ മുഖ്യ എഞ്ചിനീയറും പക്ഷികളെ നിരീക്ഷിക്കുന്നതിൽ താൽപ്പര്യമുള്ളയാളുമായ ഈജി നകാറ്റ്സുവിൽ (Eiji Nakatsu) നിന്നാണ് പരിഹാരം വന്നത്. കിങ്ഫിഷർ (പൊന്മാൻ) എന്ന പക്ഷി തൻ്റെ കൊക്കിൻ്റെ രൂപം കാരണം വെള്ളത്തിലേക്ക് ഊളിയിടുമ്പോൾ വളരെ കുറഞ്ഞ ജലപ്രകമ്പനം മാത്രമേ ഉണ്ടാക്കുന്നുള്ളൂ എന്ന് അദ്ദേഹം നിരീക്ഷിച്ചു. ഇതിൽ നിന്ന് പ്രചോദനം ഉൾക്കൊണ്ട്, കിങ്ഫിഷറിൻ്റെ കൊക്കിനെ അനുകരിച്ചു നകാറ്റ്സു ട്രെയിനിൻ്റെ മുൻഭാഗം പുനർരൂപകൽപ്പന ചെയ്തു. ഈ പുനർരൂപകൽപ്പന ചെയ്ത ട്രെയിൻ 1997-ൽ പുറത്തിറക്കി. അത് കൂടുതൽ ശാന്തവും വേഗതയേറിയതും ഊർജ്ജക്ഷമതയുള്ളതുമായിരുന്നു. രൂപകൽപ്പന മാറ്റിയതോടെ ശബ്ദം 70dB-ൽ താഴെയായി കുറഞ്ഞു, ഊർജ്ജ ഉപഭോഗം 15% കുറഞ്ഞു, കൂടാതെ ട്രെയിനിന് 10% കൂടുതൽ വേഗത്തിൽ സഞ്ചരിക്കാനും കഴിഞ്ഞു.

2. മുള്ളുകളും വെൽക്രോയുടെ കണ്ടുപിടുത്തവും

1941-ൽ, സ്വിസ് എഞ്ചിനീയറായ ജോർജ്ജ് ഡി മെസ്ട്രൽ (George de Mestral) ഒരു നായാട്ട് യാത്രയ്ക്കിടെ, മുള്ളുകൾ (burrs) തൻ്റെ നായയുടെ രോമങ്ങളിലും സ്വന്തം വസ്ത്രങ്ങളിലും എങ്ങനെയാണ് പിടിച്ച് കിടക്കുന്നതെന്ന് ശ്രദ്ധിച്ചു. കൗതുകം തോന്നിയ അദ്ദേഹം ഒരു മൈക്രോസ്കോപ്പിന് കീഴിൽ ഈ മുള്ളുകൾ പരിശോധിച്ചു. തുണിയിലോ രോമത്തിലോ ഉള്ള ചെറിയ വളയങ്ങളിൽ (loops) കൊളുത്തിപ്പിടിക്കുന്ന സൂക്ഷ്മമായ കൊളുത്തുകൾ (tiny hooks) ആ മുള്ളുകൾക്കുണ്ടെന്ന് അദ്ദേഹം കണ്ടെത്തി. ഈ നിരീക്ഷണമാണ് വെൽക്രോയ്ക്ക് പ്രചോദനമായത്. കൊളുത്തുകളും വളയങ്ങളും ചേർന്ന രണ്ട് ഭാഗങ്ങളുള്ള ഒരു ബന്ധിപ്പിക്കുന്ന സംവിധാനം (two-part fastening system) ആയിരുന്നു വെൽക്രോ. മെഡിക്കൽ ഉപകരണങ്ങൾ ഉറപ്പിക്കുന്നത് മുതൽ ചെറിയ കുട്ടികളുടെ ഷൂസുകൾ ധരിക്കാൻ കുട്ടികൾക്കും ക്ഷീണിതരായ മാതാപിതാക്കൾക്കും എളുപ്പമാക്കുന്നത് വരെ, നിരവധി ആവശ്യങ്ങൾക്കുള്ള പ്രായോഗിക പരിഹാരമായി ഈ കണ്ടുപിടുത്തം മാറി. വസ്ത്രങ്ങൾ, സ്പോർട്സ് ഉപകരണങ്ങൾ, ബഹിരാകാശ പര്യവേക്ഷണം തുടങ്ങിയ വ്യവസായങ്ങളിലെ ഇതിൻ്റെ നിലനിൽക്കുന്ന ജനപ്രീതി, ഒരു ലളിതമായ പ്രകൃതിദത്ത സംവിധാനം എങ്ങനെ ഒരു വിപ്ലവകരമായ ഉൽപ്പന്നത്തിന് പ്രചോദനമാകുമെന്ന് തെളിയിക്കുന്നു.

3. കണവയുടെ ചർമ്മത്തിൽ നിന്ന് പ്രചോദനം ഉൾക്കൊണ്ട സ്മാർട്ട് വിൻഡോകൾ

കെട്ടിടങ്ങൾ സാധാരണ ഗ്ലാസ് ജനലുകളിലൂടെ 25% ൽ അധികം ഊർജ്ജം നഷ്ടപ്പെടുത്തുന്നു. കണവകളും ക്രിൽ എന്ന ചെറുജീവികളും (krill) അവയുടെ ചർമ്മത്തിലെ വർണ്ണവസ്തുക്കൾ (pigments) ചലിപ്പിച്ചുകൊണ്ട് നിറം മാറ്റുന്നതിൽ നിന്ന് പ്രചോദനം ഉൾക്കൊണ്ട്, ടൊറന്റോ യൂണിവേഴ്സിറ്റിയിലെ പ്രൊഫസർ ബെഞ്ചമിൻ ഹാറ്റൻ്റെ (Benjamin Hatton) നേതൃത്വത്തിലുള്ള ഗവേഷകർ, പ്രകാശത്തിൻ്റെ സംപ്രേക്ഷണം (light transmission) നിയന്ത്രിക്കുന്ന ഡൈനാമിക് പാനലുകൾ വികസിപ്പിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നു. ഇത് ഇപ്പോഴും ഗവേഷണ ഘട്ടത്തിലാണ്.

ഈ പാനലുകൾ, കനം കുറഞ്ഞ പ്ലാസ്റ്റിക് ഷീറ്റുകളിലെ ചാനലുകളിലൂടെ (ചാലുകളിലൂടെ) ചലിപ്പിക്കുന്ന ചായം ലായനികളും കാർബൺ സസ്പെൻഷനുകളും പോലുള്ള ദ്രാവകങ്ങളാണ് ഉപയോഗിക്കുന്നത്. അടുക്കുകളായുള്ള ഈ രൂപകൽപ്പന ചൂടിൻ്റെയും പ്രകാശത്തിൻ്റെയും നിയന്ത്രണം കൃത്യമായി സാധ്യമാക്കുന്നു. നിലവിലുള്ള സാങ്കേതികവിദ്യകളുമായി താരതമ്യം ചെയ്യുമ്പോൾ, ഈ കണവയുടെ മാതൃകയിലുള്ള ജനലുകൾ ചൂടാക്കാനുള്ള ഊർജ്ജം 75% വരെയും, ലൈറ്റിംഗ് ഊർജ്ജം 20% വരെയും, മൊത്തം ഊർജ്ജ ഉപയോഗം 43% വരെയും കുറയ്ക്കുമെന്ന് സിമുലേഷനുകളിൽ കാണിക്കുന്നു. ലോകത്തിൻ്റെ ഊർജ്ജത്തിൻ്റെ ഏകദേശം മൂന്നിലൊന്ന് കെട്ടിടങ്ങളാണ് ഉപയോഗിക്കുന്നത്. ഈ കണക്ക് 2050 ആകുമ്പോഴേക്കും ഇരട്ടിയാകുമെന്നാണ് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നത്. ഭാവിയിലെ കെട്ടിടങ്ങൾ കൂടുതൽ ഊർജ്ജക്ഷമതയുള്ളതാക്കാൻ ഈ കണ്ടുപിടുത്തം നിർണായകമാകുമെന്ന് ഹാറ്റൻ വിശ്വസിക്കുന്നു.

4. ഗെക്കോയുടെ പാദങ്ങളും നൂതന പശകളും

പല്ലിവർഗ്ഗത്തിൽപ്പെട്ട ഗെക്കോയ്ക്ക് (Gecko), അതിൻ്റെ പാദങ്ങളിലെ സൂക്ഷ്മമായ രോമങ്ങൾ (setae) കാരണം ഭിത്തികളിൽ കയറാനും മേൽത്തട്ടിലൂടെ നടക്കാനും കഴിയും. ഈ രോമങ്ങൾ വാൻ ഡെർ വാൾസ് ഫോഴ്സസ് എന്ന് അറിയപ്പെടുന്ന തന്മാത്രാ ആകർഷണം (molecular attractions) സൃഷ്ടിക്കുന്നു. ഇതിൽ നിന്ന് പ്രചോദനം ഉൾക്കൊണ്ട്, സ്റ്റാൻഫോർഡ് യൂണിവേഴ്സിറ്റിയിലെ ഗവേഷകർ, ഗെക്കോയുടെ സ്വാഭാവികമായ പിടിത്തത്തെ അനുകരിക്കുന്ന ഒരു സിന്തറ്റിക് പശ വികസിപ്പിച്ചു.

സാധാരണ പശയിൽ (glue-based adhesives) നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി, ഇത് ശക്തമായതും, അവശിഷ്ടങ്ങൾ അവശേഷിപ്പിക്കാത്തതും (residue-free), എളുപ്പത്തിൽ നീക്കം ചെയ്യാനും വീണ്ടും ഉപയോഗിക്കാനും കഴിയുന്നതുമായ ബന്ധനം (bonds) സൃഷ്ടിക്കുന്നു.

ഈ മികച്ച സാങ്കേതികവിദ്യക്ക് നിരവധി സാധ്യതകളുണ്ട്:

റോബോട്ടിക്സിൽ: പിടിത്തത്തിനും (gripping) കയറുന്നതിനുള്ള സംവിധാനങ്ങൾക്കും ഇത് ഉപയോഗിക്കാം.

വൈദ്യശാസ്ത്രത്തിൽ: കേടുപാടുകൾ വരുത്താതെയും അവശിഷ്ടങ്ങൾ ശേഷിപ്പിക്കാതെയും ഒട്ടിപ്പിടിക്കുന്ന ബാൻഡേജുകൾക്കോ ശസ്ത്രക്രിയാ ഉപകരണങ്ങൾക്കോ ഇത് പുതിയ വഴികൾ നൽകും.

കൂടാതെ, കാര്യക്ഷമവും, പുനരുപയോഗിക്കാവുന്നതും, പരിസ്ഥിതി സൗഹൃദപരവുമായ ഒട്ടിപ്പിടിപ്പിക്കൽ (adhesion) ആവശ്യമുള്ള നിർമ്മാണ പ്രക്രിയകളിലും ഈ മെറ്റീരിയൽ ഉപയോഗിക്കാനാകും.

5. ഹമ്പ്ബാക്ക് തിമിംഗലത്തിന്റെ ചിറകുകളും വിൻഡ് ടർബൈനുകളും

ഹമ്പ്ബാക്ക് തിമിംഗലങ്ങളുടെ ചിറകുകൾ (flippers) ചടുലതയ്ക്കും (agility) കാര്യക്ഷമതയ്ക്കും വേണ്ടി പ്രത്യേകമായി രൂപകൽപ്പന ചെയ്തവയാണ്. എഞ്ചിനീയറിംഗിൽ സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന മിനുസമുള്ളതും നേർത്തതുമായ (smooth, streamlined) രൂപകൽപ്പനയിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി, ഈ ചിറകുകളുടെ മുൻഭാഗത്ത് ട്യൂബർക്കിളുകൾ (tubercles) എന്ന് വിളിക്കുന്ന ഉരുണ്ട മുഴകൾ ഉണ്ട്. ഈ ഘടന, വായുവിൻ്റെ അനിയന്ത്രിതമായ ഒഴുക്കിനെ (turbulent airflow) തകർക്കാൻ സഹായിക്കുകയും, അതുവഴി വലിവ് കുറയ്ക്കുകയും (reducing drag) ലിഫ്റ്റ് വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇത്, വലിയ വലുപ്പമുണ്ടായിട്ടും, തിമിംഗലങ്ങൾക്ക് നീന്തുമ്പോൾ ചുരുങ്ങിയ സ്ഥലത്ത് ചടുലമായി തിരിയാൻ അവസരം നൽകുന്നു.

ഈ അസാധാരണമായ ചിറക് സവിശേഷതകളിൽ താൽപ്പര്യമുള്ള ജീവശാസ്ത്രജ്ഞനായ ഫ്രാങ്ക് ഫിഷ് (Frank Fish), എയറോനോട്ടിക്കൽ എഞ്ചിനീയർ ഫിലിപ്പ് വാട്ട്സ് (Philip Watts), കണ്ടുപിടുത്തക്കാരനായ സ്റ്റീഫൻ ഡബ്ല്യു. ഡെവാർ (Stephen W. Dewar) എന്നിവരുമായി ചേർന്ന് വിൻഡ് ടർബൈൻ ബ്ലേഡുകളിൽ ഈ പ്രകൃതിദത്ത രൂപകൽപ്പന പകർത്താൻ ശ്രമിച്ചു. അവരുടെ കമ്പനിയായ വെയിൽ പവർ (WhalePower), ട്യൂബർക്കിളുകളുള്ള ബ്ലേഡുകൾ വികസിപ്പിച്ചു. ഇവ 20% വരെ കൂടുതൽ വൈദ്യുതി ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു, ശബ്ദം 2 ഡെസിബെൽ വരെ കുറയ്ക്കുന്നു, കൂടാതെ ഉപകരണങ്ങളുടെ ആയുസ്സ് 25% വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു. ഈ രൂപകൽപ്പന കുറഞ്ഞ കാറ്റുള്ള സാഹചര്യങ്ങളിൽ പോലും ടർബൈനുകൾക്ക് വൈദ്യുതി ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ കഴിയുന്നതിനും സഹായിക്കുന്നു.

ആർക്കിടെക്ച്ചറിലെ ചില ബയോമിമിക്രി ഉദാഹരണങ്ങൾ

1. ഈസ്റ്റ്ഗേറ്റ് സെന്റർ, ഹരാരെ, സിംബാബ്‌വെ (ചിതൽപ്പുറ്റിൽ നിന്ന് പ്രചോദനം ഉൾക്കൊണ്ടത്)

ഈ കെട്ടിടം ഒരു പാസീവ് കൂളിംഗ് സിസ്റ്റം (Passive Cooling System) ഉപയോഗിക്കുന്നു. ചിതലുകൾ അവയുടെ പുറ്റുകളിൽ താപനില നിയന്ത്രിക്കുന്നത് പോലെ, ഈ സംവിധാനം കെട്ടിടത്തിലൂടെ വായുവിനെ കറക്കിവിടുന്നു. ഇതേ വലുപ്പത്തിലുള്ള പരമ്പരാഗത കെട്ടിടങ്ങളെ അപേക്ഷിച്ച് ഇതിന് വായു സഞ്ചാരത്തിനായി 90% വരെ കുറഞ്ഞ ഊർജ്ജമേ ആവശ്യമുള്ളൂ.

2. ബെയ്ജിംഗ് നാഷണൽ സ്റ്റേഡിയം, ചൈന (പക്ഷിക്കൂടിൽ നിന്ന് പ്രചോദനം ഉൾക്കൊണ്ടത്)

ഈ സ്റ്റേഡിയത്തിൻ്റെ പരസ്പരം പിണഞ്ഞുകിടക്കുന്ന ഉരുക്ക് ഘടനകൾ (interwoven steel structures) ഒരു കൂട്ടിലെ ചുള്ളിക്കമ്പുകളുടെ ക്രമരഹിതവും എന്നാൽ ബലമുള്ളതുമായ (robust) മാതൃകയെ അനുകരിക്കുന്നു. ഇത് കെട്ടിടത്തിന് ഘടനപരമായ സ്ഥിരത (structural stability) നൽകുകയും സ്വാഭാവിക വായുസഞ്ചാരവും പ്രകാശവും അനുവദിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

3. വൺ സെൻട്രൽ പാർക്ക്, സിഡ്‌നി, ഓസ്‌ട്രേലിയ (ലംബമായ പൂന്തോട്ടങ്ങളിൽ നിന്ന് പ്രചോദനം ഉൾക്കൊണ്ടത്)

മുകളിലോട്ട് കയറിച്ചെല്ലുന്ന ചെടികളുടെ സ്വാഭാവിക വളർച്ചാ രീതികളെ ഈ കെട്ടിടം അനുകരിക്കുന്നു. ഇത് വായുവിൻ്റെ ഗുണമേന്മ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു, ചൂടിനെ തടയുന്നു (insulation), കൂടാതെ നഗരങ്ങളിലെ താപ ദ്വീപ് പ്രഭാവം (urban heat island effect) കുറയ്ക്കുന്നു.

4. ദ ഗെർക്കിൻ (30 St Mary Axe), ലണ്ടൻ, യുകെ (കടൽ സ്പോഞ്ചുകളിൽ നിന്ന് പ്രചോദനം ഉൾക്കൊണ്ടത്)

‘ദ ഗെർക്കിൻ’ കെട്ടിടത്തിൻ്റെ ഊർജ്ജക്ഷമതയുള്ള രൂപകൽപ്പനയ്ക്ക് പ്രചോദനമായത് വീനസ് ഫ്ലവർ ബാസ്കറ്റ് സ്പോഞ്ച് എന്ന കടൽ സ്പോഞ്ചാണ്. ചുഴന്നു പോകുന്ന ലൈറ്റ് വെല്ലുകൾ (spiraling light wells) സ്വാഭാവിക വായുസഞ്ചാരം അനുവദിക്കുന്നു, ഇത് എയർ കണ്ടീഷണറുകളുടെ ആവശ്യം കുറയ്ക്കുന്നു. ഇതേപോലെയുള്ള മറ്റ് ഓഫീസ് ടവറുകളെ അപേക്ഷിച്ച് ഇത് 50% വരെ ഊർജ്ജ ഉപയോഗം കുറയ്ക്കുന്നു.

5. അക്വാ ടവർ, ചിക്കാഗോ, യുഎസ്എ (പാറ രൂപീകരണങ്ങളിൽ നിന്നും ജലത്തിൻ്റെ അപരദനത്തിൽ നിന്നും പ്രചോദനം ഉൾക്കൊണ്ടത്)

അക്വാ ടവറിൻ്റെ ബാൽക്കണികൾ, അപരദനം (erosion) മൂലം രൂപപ്പെട്ട ചുണ്ണാമ്പുകല്ല് പാറക്കെട്ടുകളെ (limestone outcroppings) അനുകരിക്കുന്നു. ബാൽക്കണികളുടെ വലുപ്പത്തിലുള്ള വ്യത്യാസം കാറ്റ് പ്രവാഹങ്ങളെ (wind currents) തടസ്സപ്പെടുത്തുകയും, അതുവഴി കെട്ടിടത്തിൻ്റെ ആട്ടം കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഈ കെട്ടിടം മഴവെള്ള സംഭരണം (rainwater collection), ഊർജ്ജക്ഷമതയുള്ള സംവിധാനങ്ങൾ (energy-efficient systems) എന്നിവ ഉൾക്കൊള്ളുന്നു.

Nature is a Mentor

ബയോമിമിക്രി വെളിപ്പെടുത്തുന്നത്, പ്രകൃതി വെറും ഒരു വിഭവശേഷി മാത്രമല്ല, ഒരു വഴികാട്ടി കൂടിയാണ് എന്നതാണ്. അതിവേഗ ട്രെയിനുകൾ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്ന കിങ്ഫിഷറിൻ്റെ നേർത്ത കൊക്കായാലും, സാധാരണയായി കാണപ്പെടുന്ന വെൽക്രോ ടേപ്പുകളായാലും, ഈ പ്രകൃതിദത്തമായ പ്രചോദനങ്ങൾ നമ്മുടെ സാങ്കേതികവിദ്യകളെ വലിയ രീതിയിൽ മാറ്റിമറിക്കുന്നു. പ്രകൃതിദത്ത സംവിധാനങ്ങളിൽ പ്രവർത്തനരീതി തിരിച്ചറിയുന്നതിലൂടെ ആധുനിക ഡിസൈനർമാർക്ക് വളരെയധികം ഇന്നോവേഷനുകൾ ചെയ്യാൻ സാധിക്കും. ഡിസൈനർമാർക്ക് Trial and error എന്ന രീതി കുറച്ചു, ലക്ഷക്കണക്കിന് വർഷങ്ങളായി ജീവൻ നിലനിർത്താൻ സഹായിച്ച തന്ത്രങ്ങൾ നിരീക്ഷിക്കാവുന്നതാണ്.