“ไบโอนิก” ศาสตร์แห่งการเลียนแบบธรรมชาติอย่างสร้างสรรค์

ความกดอากาศที่สมดุลระหว่างภายนอกและภายในทำให้เนื้อสบู่ยืดขยายได้อย่างบางเบาและห่อหุ้มโครงเหล็กไว้ได้ เป็นการใช้วัสดุให้น้อยที่สุดเกิดประสิทธิภาพสูงสุด

ธรรมชาติสร้างสรรค์สิ่งต่างๆ ได้อย่างน่าอัศจรรย์ เมื่อมนุษย์สังเกตเห็น จึงเกิดจินตนาการและพยายามที่จะเลียนแบบธรรมชาติ โดยการสร้างสิ่งประดิษฐ์ต่างๆ เพื่อสร้างฝันให้เป็นจริง และเอื้อประโยชน์ต่อการดำรงชีวิต จากการผสมผสานระหว่างศาสตร์ด้านชีววิทยาเข้ากับเทคนิคทางวิศวกรรม จนเกิดเป็นศัพท์ไหม่ “ไบโอนิก”

ภายในงานมหกรรมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ 2550 อัดแน่นไปด้วยนิทรรศการต่างๆ มากมายที่ให้ความรู้แก่ประชาชน และความก้าวหน้าของวิทยาการที่เกิดจากมันสมองของมนุษย์ หนึ่งในนั้นคือ “ไบโอนิก” ศัพท์ใหม่ที่ยังไม่ค่อยคุ้นหูคนไทย แต่กำลังจะเข้ามามีบทบาทกับชีวิตมนุษย์มากขึ้นในอนาคต

ไบโอนิก (Bionik) เป็นศัพท์ใหม่ที่มาจากคำว่า ไบโอโลจี (Biology) ผสมกับคำว่า เทคนิก (Technik) ในภาษาเยอรมัน อันหมายถึงการใช้วิทยาการสาขาต่างๆ ทั้งวิศวกรรมศาสตร์ สถาปัตยกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์ ในการสร้างสรรค์สิ่งประดิษฐ์โดยมีธรรมชาติเป็นต้นแบบ เพื่อให้เกิดประโยชน์ต่อมวลมนุษย์

ปีกนกอันแข็งแรงที่พาให้ตัวมันให้โบยบินถลาลมได้อย่างคล่องแคล่ว แมลงปอที่บินได้เพียงแค่กระพือปีกอันบางเบา และแม้แต่เมล็ดพืชบางชนิดที่มีโครงสร้างคล้ายปีกทำให้ลอยไปตามลมได้ไกลและล่วงหล่นลงพื้นได้อย่างปลอดภัย ทำให้มนุษย์ปารถนาที่จะบินได้และพยายามพัฒนาเครื่องร่อนมากว่าร้อยปีแล้ว

เมื่อปี 2434 ออตโต ลิเลียนธาล (Otto Lilienthal) ชาวเยอรมัน กลายเป็นมนุษย์คนแรกที่บินได้ด้วยปีกที่เขาสร้างขึ้นจากกกและฝ้าย และเป็นผู้วางรากฐานให้กับเทคโนโลยีการบินมาจนถึงปัจจุบัน

รูปร่างทรงกระสวยของเพนกวิน ที่ส่วนหัวเร่งความเร็วของกระแสน้ำได้ในอัตราคงที่ ส่วนหางชะลอความเร็วกระแสน้ำ เป็นแรงบันดาลใจให้นักวิทยาศาสตร์ต้องศึกษา เพื่อพัฒนาโครงสร้างของเครื่องบินขนาดใหญ่ และยานอวกาศให้มีความจุมากขึ้น โดยประหยัดเชื้อเพลิงและลดการปล่อยก๊าซพิษ

เกล็ดเล็กจิ๋วที่มีแผ่นตั้งยาวขนานกับกระแสน้ำบนผิวฉลาม ทำให้มันว่ายน้ำได้ราวกับไร้แรงเสียดทาน นักวิทยาศาสตร์จึงพัฒนาผิวปลาฉลามเทียมเพื่อใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรม เช่น เครื่องบินโดยสารระยะไกลที่ประหยัดพลังงานได้มากขึ้นอย่างแอร์บัส A340 หรือชุดว่ายน้ำที่ลดแรงเสียดทาน

หุ่นยนต์มากมายที่สร้างเลียนแบบการเคลื่อนที่ของสัตว์ต่างๆ เช่น กิ้งกือ ที่สามารถเคลื่อนที่ไปได้ทุกพื้นผิว เป็นประโยชน์ต่อการสำรวจพื้นที่ต่างๆที่มนุษย์อาจเข้าไม่ถึง หรือหุ่นยนต์ที่จัดระเบียบที่เลียนมาจากพฤติกรรมของมดที่จะขนย้ายซากมดที่ตายแล้วออกจากรังไปวางไว้ในตำแหน่งเดิมเสมอ ซึ่งนักไบโอนิกทดลองสร้างหุ่นยนต์ให้เคลื่อนที่อย่างอิสระเหมือนมดดันเทียนไขที่กระจัดกระจายเข้าไว้ด้วยกัน

ตามุมเหลี่ยมของแมลงวันที่ประกอบด้วยตาเล็กๆ อีกข้างละ 3,000 ตา ที่ทำให้แมลงวันสามารถมองเห็นได้รอบด้านโดยไม่ต้องหันหัวไปมา สู่การพัฒนาระบบการมองเห็นไฟฟ้า และหุ่นยนต์แมลงวัน (Robot Mouche) ที่สามารถมองเห็นได้รอบทิศ วิเคราะห์ระยะทางของสิ่งกีดขวางได้อย่างแม่นยำและสามารถแก้ไขทิศทางการเคลื่อนที่ของตัวมันเองได้

ฟองสบู่ที่บางเบาแต่สามารถห่อหุ้มโครงลวดได้โดยใช้พื้นผิวน้อยที่สุด แสดงให้เห็นถึงการใช้วัสดุและพลังงานอย่างประหยัด เป็นแรงบันดาลใจให้สถาปนิกคิดค้นพัฒนาโครงสร้างอาคารน้ำหนักเบาโดยอาศัยหลักการความกดอากาศระหว่างภายในและภายนอกที่ดันให้เนื้อสบู่ตึงและแยกกันได้อย่างเหมาะสม

เปลือกไข่ที่ห่อหุ้มชีวิตน้อยๆ ไว้ข้างในให้สามารถมีชีวิตอยู่ได้นานโดยไม่ถูกแบคทีเรียจากภายนอกทำลาย เปลือกมะพร้าวที่แข็งแรงและมีเส้นใยทนแรงกระแทกเมื่อตกจากที่สูงสามารถควบคุมคุณภาพภายในให้สดใหม่ได้นาน กลีบส้มโอที่บางเก็บรักษาน้ำภายในได้ปริมาณมากและรักษาคุณภาพภายในได้อย่างดี เป็นแม่แบบให้นักไบโอนิกพัฒนาบรรจุภัณฑ์ที่รักษาคุณภาพอาหารให้คงคุณค่าเดิมได้นานวัน

โครงสร้างที่ประกอบด้วยเส้นขนขนาดเล็กจำนวนมากบนใบบัวที่ถูกเคลือบด้วยสารคล้ายขี้ผึ้ง ทำให้ใบบัวไม่เปียกเมื่อมีน้ำหยดลงไป และหยดน้ำที่กลิ้งไปกลิ้งมาบนใบบัวยังช่วยนำพาฝุ่นผงที่ติดอยู่ออกไปด้วย ซึ่งยังมีพืชอื่นอีกราว 200 ชนิดที่มีกลไกคล้ายกัน นักวิทยาศาสตร์จึงเรียกว่า “โลตัสเอฟเฟ็ค” เป็นต้นแบบของวัสดุที่ทำความสะอาดได้ง่าย เช่น เสื้อนาโน สีทาบ้าน แผ่นกระจก และ แผงสุริยะ เป็นต้น

ใยแมงมุมที่อ่อนนุ่ม แต่แฝงความแข็งแกร่งเอาไว้อย่างเกินคาด ที่สามารถปกป้องตัวอ่อนและดักเหยื่อ ทั้งยังดึงให้ยืดยาวกว่าเดิมได้มากถึง 40% โดยไม่ฉีกขาดแม้แต่น้อย เป็นแรงบันดาลใจให้นักไบโอนิคพยายามสร้างใยแมงมุมสังเคราะห์จนเป็นผลสำเร็จ แม้ความแข็งแรงทนทานยังไม่เทียบเท่าใยแมงมุมธรรมชาติ แต่ก็สามารถใช้งานได้จริงอย่างเสื้อเกราะกันกระสุน

ที่กล่าวมานี้เป็นเพียงตัวอย่างสิ่งประดิษฐ์ที่เกิดจากความพยายามของมนุษย์โดยการเลียนแบบจากประติมากรรมของธรรมชาติ เกิดเป็นเทคโนโลยีที่มีประโยชน์ต่อมนุษยชาติอย่างมหาศาล บ้างก็สำเร็จและใช้งานได้จริงแล้ว บ้างก็ยังอยู่ในขั้นทดลอง ปรับปรุงคุณภาพ

แต่ด้วยวิทยาการสมัยใหม่ที่ก้าวหน้าทุกขณะ ในอนาคตเราอาจได้เห็นสิ่งอำนวยความสะดวกเลียนแบบธรรมชาติมากมายโดยฝีมือมนุษย์ ใครสนใจในความมหัศจรรย์เช่นนี้ก็แวะเวียนไปชมได้ที่งานมหกรรมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ 2550 ตั้งแต่วันที่ 8-19 ส.ค. 50 ที่ศูนย์แสดงสินค้าไบเทค บางนา