สุดยอดดีไซน์อันชาญฉลาด

พี่น้องตระกูลไรต์ไม่ต้องมองหาแนวคิดในการสร้างเครื่องบินจากที่ไหนไกลเลย พวกเขาศึกษาจากนก นอกจากนี้ แถบเวลโคร หรือแถบตีนตุ๊กแกก็ถือกำเนิดขึ้นเมื่อวิศวกรชาวสวิสแกะหญ้าเจ้าชู้ที่เต็มไปด้วยตะขอเล็กๆออกจากเสื้อผ้า

การลอกเลียนธรรมชาติเพื่อแก้ปัญหาทางการออกแบบไม่ใช่เรื่องใหม่ แต่ตลอดช่วงทศวรรษที่ผ่านมา การเลียนแบบธรรมชาติได้ขยับขยายจากงานวิจัยในวารสารวิทยาศาสตร์มาสู่การใช้งานจริง คำว่า เทคโนโลยีเลียนแบบธรรมชาติ (biomimicry) ซึ่งจานีน เบนีอุส นักเขียนด้านวิทยาศาสตร์ธรรมชาติชาวอเมริกัน เป็นผู้ทำให้คนรู้จักกันแพร่หลายในช่วงปลายทศวรรษ 1990 หมายถึงการสร้างนวัตกรรมที่ได้แรงบันดาลใจมาจากพืชและสัตว์ ผู้สนับสนุนเทคโนโลยีนี้ให้ความเห็นว่า วิวัฒนาการซึ่งผ่านการวิจัยและพัฒนามา 3,800 ล้านปีช่วยไขปัญหามากมายที่มนุษย์ประสบอยู่ในขณะนี้แล้ว

“เรามักมองธรรมชาติว่าเป็นสิ่งที่เราขุดหาเพื่อให้ได้ทรัพยากรมาใช้ แต่เทคโนโลยีเลียนแบบธรรมชาติมองธรรมชาติเป็นอาจารย์” คาร์ล แฮสทริช ผู้ช่วยศาสตราจารย์แห่งมหาวิทยาลัยศิลปะและการออกแบบออนแทรีโอในโทรอนโต ซึ่งเป็นสถาบันการศึกษาหนึ่งในไม่กี่แห่งในทวีปอเมริกาเหนือที่สอนวิชานี้กล่าว

พืชและสัตว์จากทั่วโลกเจ็ดชนิดต่อไปนี้เป็นแรงบันดาลใจของนวัตกรรมที่คาดว่าจะเปลี่ยนแปลงทุกภาคส่วนในสังคม

วาฬ
วันหนึ่งขณะเลือกซื้อของในร้านกิฟท์ชอป แฟรงก์ ฟิช นักชีววิทยาชาวเพนซิลเวเนีย เห็นรูปปั้นวาฬหลังค่อมเข้าโดยบังเอิญ เขารู้สึกพิศวงที่พบว่าครีบวาฬมีปุ่มอยู่ผิดด้านคือที่ขอบด้านหน้า ฟิชคิดว่าหากรูปปั้นนี้ถูกต้องละก็ ความรู้สำคัญเรื่องกลศาสตร์ของไหลเรื่องหนึ่งนั้นก็ผิด ก่อนหน้านั้นเชื่อกันว่า การมีขอบด้านหน้าที่ราบเรียบจะลดแรงต้าน แต่ฟิชพบว่าปุ่มบนครีบของวาฬหลังค่อมซึ่งเรียกว่า “ทูเบอเคิล” ช่วยเพิ่มแรงยกให้มากขึ้นและมีประสิทธิภาพดีขึ้น

ปัจจุบัน บริษัทเวลเพาเวอร์คอร์เปอเรชันที่ออนแทรีโอพัฒนาและจำหน่ายใบพัดลมที่เสริมประสิทธิภาพด้วยปุ่มทูเบอเคิล ซึ่งสามารถพัดอากาศได้มากกว่าใบพัดลมทั่วไปร้อยละ 25 โดยใช้ไฟฟ้าน้อยกว่าร้อยละ 20 นับเป็นประโยชน์อย่างยิ่ง เนื่องจากทั่วโลกใช้ใบพัดในระบบระบายอากาศ เครื่องปรับอากาศ เครื่องเซิร์ฟเวอร์ และฟาร์มกังหันลม

นกกระเต็น
รถไฟหัวกระสุนชินกันเซนในญี่ปุ่นพาผู้โดยสารเดินทางระหว่างเมืองใหญ่ด้วยความเร็วสูงถึง 300 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ในช่วงวิ่งทดสอบ วิศวกรพบว่า เมื่อหัวรถจักรคันหนึ่งแล่นเข้าอุโมงค์แคบด้วยความเร็วสูง คลื่นความดันของบรรยากาศจะก่อให้เกิดเสียงโซนิกบูม ซึ่งดังจนทำให้หน้าต่างที่อยู่ไกลออกไป 400 เมตรสั่นสะเทือน ด้วยความหวังว่าจะแก้ไขปัญหานี้ อิไอจิ นากาซึ วิศวกรและนักดูนกตัวยง ถามตัวเองว่า มีสิ่งมีชีวิตชนิดใดบ้างไหมที่ในการดำรงชีวิตประจำวันต้องจัดการกับการเปลี่ยนแปลงแรงต้านทานของอากาศอย่างฉับพลัน คำตอบคือ มี นกกระเต็นนั่นเอง มันจะพุ่งตัวจากอากาศซึ่งเป็นตัวกลางที่มีความต้านทานต่ำลงน้ำซึ่งมีความต้านทานสูง โดยน้ำกระเซ็นเพียงเล็กน้อย เมื่อวิศวกรออกแบบหัวของรถไฟหัวกระสุนขึ้นใหม่ให้มีรูปร่างแบบปากนกกระเต็น วิศวกรก็ลดเสียงและปริมาณการใช้ไฟฟ้าลงได้

ฉลาม
สิ่งสกปรกที่จับตัวสะสมอยู่ใต้ท้องเรือเป็นปัญหาสำคัญอย่างหนึ่ง และมักแก้ได้ด้วยการทาสีที่มีส่วนผสมของทองแดงซึ่งค่อนข้างอันตราย แอนโทนี เบรนแนน ศาสตราจารย์สาขาวิศวกรรมศาสตร์ ได้รับมอบหมายจากสำนักงานการวิจัยกองทัพเรือแห่งสหรัฐอเมริกาให้ค้นหาวิธีป้องกันสิ่งสกปรกบนผิวเรือที่ปลอดภัยมากขึ้น เขาทราบว่าฉลามเป็นสัตว์ทะเลหนึ่งในไม่กี่ชนิดที่มีลำตัวสะอาดอยู่เสมอ เพราะอะไรหรือ สาเหตุอยู่ที่เกล็ดซึ่งมีรูปแบบเหมือนฟันขนาดจิ๋วช่วยป้องกันมิให้สาหร่ายและเพรียงมายึดเกาะได้ เบรนแนนใช้ความรู้นี้สร้างชาร์กเล็ต ซึ่งเป็นลวดลายพื้นผิวที่ลดการยึดเกาะของสิ่งสกปรกต่างๆลงได้ร้อยละ 85 เมื่อเทียบกับพื้นผิวเรียบๆ เมื่อชาร์กเล็ตได้รับการพิสูจน์ว่าช่วยป้องกันแบคทีเรียอันตรายไม่ให้แพร่กระจายออกไปได้ ผู้ผลิตชาร์กเล็ตซึ่งตระหนักว่า ในแต่ละปี มีผู้ป่วยนับพันรายเสียชีวิตจากการติดเชื้อจากโรงพยาบาล จึงพัฒนาพื้นผิวชนิดนี้ให้เป็นผ้าคลุมที่สามารถนำไปใช้ในบริเวณที่มีความเสี่ยงสูงในโรงพยาบาล เช่น ราวขอบเตียง แผงควบคุมข้างเตียง และโต๊ะวางถาดอาหาร

โปรดอ่านต่อในฉบับเดือนสิงหาคม 2554