Bu çalışmada doğada bulunan sistemlerin taklit edilerek özellikle nanoteknoloji, robot teknolojisi, yapay zekâ, biyomedikal endüstri ve askeri donanım gibi alanlara uygulanmasını konu alan biyotaklit disiplinini inceleyeceğiz. Çalışmamı:
Biyotaklit, Latince bios (hayat) ve mimikos (taklit)
kelimelerinden türetilmiştir. Doğada bulunan canlı sistemlerin incelenip taklit
edilmesini, mühendislik yaklaşımları ile geliştirilerek özellikle
nanoteknoloji, robot teknolojisi, yapay zekâ, biyomedikal endüstri ve savunma
sanayii gibi alanlarda kullanılacak malzeme, alet, mekanizma ve sistemlere
uygulanmasını amaçlayan bir disiplindir.
Ancak günümüzde canlılar dışındaki doğasal/evrensel
gerçeklikleri de (varlıklar, oluşlar, durumlar, fenomenler vb.) içerecek
şekilde terimin kapsamı genişletilerek "doğa taklit" terimi daha çok
kullanılmaktadır.
Bir terim olarak biyotaklit, ilk kez 1982 yılında Merill
tarafından kullanılmışsa da bir yazar ve bilim gözlemcisi olan Janine M. Benyus
tarafından 1997 yılında yazılan “Biomimicry: Innovation Inspired by Nature”
kitabı ile popüler hâle gelmiş ve bilimsel bir disiplin olarak
adlandırılmıştır.
Biyotaklitin ana teması; model,
ölçü ve prensip/yasa olarak doğadan öğrenilecek sayısız evrensel gerçekliğin
olduğudur. Evrende, doğada gözlemleyebildiğimiz ve algılayabildiğimiz
varlıklar, durumlar, oluşlar ve olaylara ilişkin evrensel nitelikteki işleyiş
esaslarının, karşılaştığımız problemlerin çözümünde etkin kullanabilme yoludur.
Biyotaklit, sorunlara çözüm
üretme sürecinde “Doğal örneklerdeki işleyiş esaslarını/prensiplerini,
problemin çözümüne nasıl uyarlayabiliriz?” sorusunun yanı sıra “Önceden
bulunmuş çözüm örneklerinin başarı eşiğinin aşılmasında veya bunlara alternatif
çözümler üretilmesinde ne tür uyarlamalar yapabiliriz?” gibi sorulara da cevap
arar.
Aslında pratik bir amaç
doğrultusunda belirlenmiş sorunlara çözüm getirmenin bilgi temellerini ifade
eden yeni bir bilimsel disiplin kimliğiyle biyotaklitin düşünebilen,
imgeleyebilen, tasarlayabilen ve bulunduğu şartlara razı olmayan, sınır
zorlayan bir varlık olarak insanın tüm tarihsel gelişim sürecinde bu
performansının değişik türlerde örneklerine rastlanmaktadır.
Biyotaklite ait en çok bilinen örneklerden biri, kuşlardan ve böceklerden ilham alarak uçan makineler tasarlayan Leonardo da Vinci’ye (1452-1519) aittir. Vinci kuşların anatomik yapılarını ve uçuş tekniklerini inceleyerek projeler çizmiş ancak bunları o zamanki koşullarda hayata geçirememiştir.
| Leonardo da Vinci'nin Uçan Makine Tasarımı |
İnsan icadı sandığımız, çağlara damga vuran ve insanlık tarihinde dönüm noktası olmuş pek çok şey, hiçbir telif ücreti ödemeksizin mucit ve bilim insanları tarafından doğadan ilham alınarak tasarlanmıştır.
Doğadaki tasarımların en az malzeme ve enerji ile en fazla verim almaları; kendi kendilerini onarabilme özellikleri, geri dönüşümlü ve doğa dostu olmaları, sessiz çalışmaları, estetik, dayanıklı ve uzun ömürlü olmaları bakımından hayranlık uyandırmaktadır. Mucit, bilim insanı ve araştırmacılar endüstriyel alanda kullanmak için doğadan alınan ilhamla yeni ham maddeler ve ekonomik sistemler geliştirmeyi amaçlamaktadır.Doğayı taklit ederek tasarım yapılırken iki farklı yol izlenebilir:
1. Biyolojiden Tasarıma:
Örneğin cırt cırtın (Velkro
Bandı) ilham kaynağı pıtrak (Xanthium spinosum) tohumlarıdır. 1940’larda
İsveçli mucit George de Mestral, köpeğiyle eve dönerken pantolonuna ve
köpeğinin tüylerine takılan pıtrak bitkisi tohumlarını fark eder. Mestral
tohumları mikroskop altında inceleyince tutunma özellerinin yüzlerce minik
çengelden oluştuğunu far keder. Daha sonra bu yapıdan hareketle cırt
cırt-velkro bandı denen ürünü üretir. Bu ürün, özellikle ayakkabılardan
tanıdığımız cırt cırtlı banttan başka bir şey değildir. Velcro veya cırt cırt
tipi kumaşlar iki öğeden oluşur. Bir taraf minik boyutta iplik halkalardan
diğer tarafta ise daha da küçük boyutta iplik kancalardan oluşur. İki taraf bir
araya getirildiğinde kancalar halkalara girip geçici ama yeteri kadar sağlam
bir bağ oluştururlar. Bu bandın patentini Mestral’den satın alan şirketin adı
Velcro’dur. Velcro bantları kısa sürede çok yaygın kullanım alanı bulmuş hatta
astronot kıyafetlerinde dahi kullanılır hâle gelmiştir. Biyolojiden tasarıma
giderken tasarımcı şu basamakları izler:
- Doğadaki modelleri keşfetme: Doğadaki canlıları ve ekosistemleri yakından inceleyip gözlem yaparak, bilimsel yayınları tarayarak, biyologlarla fikir alışverişi yaparak, Janine M. Benyus tarafından hazırlanan “asknature.org” gibi veri tabanlarına ulaşarak keşfetmeyi gerektiren aşamadır.
- Biyolojik prensipleri soyut hâle getirme: Tüm araştırmalar sonucunda doğada tespit edilen bir form, süreç veya sistem seçilir ve bu aşamada belirlenen strateji tasarımcılara anlatılmak üzere soyut hâle getirilir.
- Olası uygulamaları düşünme: Tanımlanan çözümün hangi alanda yenilik getireceği ve hangi mevcut problemlere çözüm niteliğinde olabileceği düşünülen aşamadır.
- Doğanın stratejisini taklit etme: Belirlenen mevcut çözümler bir süzgeçten geçirilerek detaylandırılır. Sürdürülebilirlik çerçevesindeki ilkeler tasarıma dahil edilir.
- Yaşamın ilkelerini değerlendirme: Çözümün çevreye uyumluluğu, malzeme veya enerji tasarrufu, geri dönüşümü olup olmadığı gibi sürdürülebilirlik ile ilgili konular göz önünde bulundurularak süreç tamamlanır. Çözümün sonraki aşamaları geliştirilmek üzere tanımlanır ve yeni sorular belirlenir. Bu yöntemde tasarımcının daha çok söz sahibi olduğu ve tasarımcının belirlediği problemin çözümüne yönelik araştırma yapılır.
2. Tasarımdan Biyolojiye (Biyolojiye Sorma):
Örneğin
bir Japon firmasının tasarladığı Bullet treni saatte 200 mile ulaşan hızıyla
dünyadaki en hızlı trenlerdendir. Ancak trenin ilk tasarımı, tünelden geçerken
hava basıncı değişimiyle büyük bir gürültü çıkarmaktadır. Trenin şef mühendisi
ve bir kuş gözlemcisi olan Eiji Nakatsu doğada iki ortam arasında çok hızlı ve
sarsıntısız geçiş yapan bir şey olup olmadığını sorgularken yalıçapkını kuşunun
gagasından esinlenerek trenin ön ve arka kısmını yeniden tasarlar. Yalıçapkınının
gagası en uçta ince başlayıp kuşun kafasına doğru kalınlaşır. Bu tasarım kuşun
havadan, yoğunluk ve direnç açısından çok farklı bir ortam olan suya neredeyse
hiç su sıçratmadan dalmasına olanak sağlar. Su, basınç yaratmadan gaganın
kenarlarından yukarı doğru kayar. Yapılan bu yeni tasarımı sadece daha sessiz
bir tren ortaya çıkarmamış, trenin %10 daha hızlanmasını ve %15 daha az
elektrik kullanmasını da sağlamıştır. Biyolojiye sorarak tasarım yaparken de şu
basamaklar izlenir:
- İşlevi belirleme: Bu basamakta “Ne tasarlamamız gerekiyor?” sorusu yerine “Tasarımımızın ne yapması gerekiyor?” sorusuna cevap aranır. Örneğin belirlediğimiz konu bir klima tasarlamak değil insanların serinlemesi, sıcaklıktan etkilenmemesi gibi bir konu olmalıdır.
- Kapsamı tanımlama: İşlevi belirledikten sonra çalışma kapsamının tanımlanması gerekir. Örneğin iklim koşulları, sosyal koşullar gibi durumların değerlendirilmesi, malzeme ve enerji verimliliği olması, değişen koşullara uyum sağlayabilmesi, yaşam dostu olabilmesi gibi kriterlerin projeye dahil edildiği aşamadır.
- Problemi biyoloji ile ilişkilendirme: Belirlenen işlevin doğada nasıl gerçekleştiğinin araştırılması aşamasıdır. Bu aşamada “Doğa bu fonksiyonu nasıl gerçekleştirir?” ve “Belirlenen parametreler ile ilişkilendirilen tanımlama çerçevesinde ne şekilde gerçekleştirir?” gibi sorular oluşturulur. Sorular daha da zenginleştirilir.
- Doğadaki örnekleri keşfetme: Bu aşamada biyoloji kaynakçaları taranır ve alanında uzman biyologlarla beyin fırtınaları yapılır. Doğada amaca uygun fonksiyonları gerçekleştiren organizmalar taranır. Olasılık dahilindeki uç habitatlara da bakılır. Örneğin soğutma işlevi için yalnızca çöle değil bataklıklara da bakılması gerekir. asknature.org gibi tasarımcı ve mühendisler için biyologlar tarafından geliştirilen kaynaklardan ve biyolojik verilerin yer aldığı veri tabanlarından araştırma yapılır.
- Soyutlama: Amaca uygun fonksiyonları gerçekleştiren örnekler sınıflandırılır ve ortak stratejileri, farklılıkları değerlendirilerek kıyaslanarak aranılan işleve en yakın olanlar belirlenir. Biçim, süreç veya ekosistemi taklit ederken morfolojik, biyolojik süreç, ekosistem koşullarının detayları araştırılır ve işlevin, sürecin veya ekosistemin hangi şartlarda bunları gerçekleştirdiğine bakılır. Bulunan örneklerin gerçekleştirdiği strateji ve fonksiyonlar biyolojik terimlerden uzaklaştırılarak tasarıma aktarımı için net ifadelerle soyutlanır.
- Doğanın stratejisini taklit etme: Tasarım çözümlemelerinin yapıldığı aşamadır. Belirlenen çözümler beyin fırtınası yapılarak değerlendirilir. Detaylı inceleme gerektiğinde biyoloji uzmanlarından yardım alınır.
- Yaşamın ilkelerini değerlendirme: Tasarım çözümlemelerinin yerel çevreye uyumluluğu, malzeme ve enerji verimliliği, çevreye duyarlılığı, geri dönüşümü olup olmadığı, değişen koşullara uygunluğu gibi birçok kriter değerlendirilerek sürdürülebilir; çevreye zarar vermeyen bir anlayışla sonuca varılır.
"Biyotaklit Örnekleri" adlı çalışmamı görmek için tıklayınız
- http://www.drawingsofleonardo.org/
- https://bilisimveteknik.com/biyotaklit-ornekleri/
- https://www.sto.com/biomimetics/en/biomimetics/lotusan/index.html
- https://www.leonardodavinci.net/design-for-a-flying-machine.jsp
- https://tr.wikipedia.org/wiki/George_de_Mestral
- https://www.velcro.co.uk/about-us/history/
- https://www.invent.org/inductees/george-de-mestral
- http://www.bilgininanahtari.net/teknolojinin-dogadan-ilham-alarak-ilerledigi-biyomimetik-biliminden-24-ornek/14-teknoloji-ve-doga/
- http://yildizgemisi.com/2015/08/16/gecko-gripper-kertenkele-tutucu/
- https://www.hurriyet.com.tr/ekonomi/robotlar-cama-yapisti-40363248
- https://ceotudent.com/doganin-bize-sundugu-inovasyon-biyomimikri
- https://www.crazyengineers.com/threads/german-engineering-firm-festo-creates-doctor-octavius-brutal-mechanica-arms-call-spiderman-again.73986
- http://meraklilonca.com/biyoloji/kameralardaki-stabilizasyon-ozelligi-tavuklardan-esinlenilmis-olabilir-mi-kayra-carkacioglu/
- https://mediatrend.mediamarkt.com.tr/gimbal-nedir-ne-ise-yarar-kimlerin-ihtiyaci-vardir/
- (PDF) Doğadan Öğrenen İnovasyon: Nam-ı Diğer Biyo-taklit | Ahmet Eren Öztürk - Academia.edu
