چکیده

مهندسی خلاقیت بیونیکی عبارت از فرایند خلاق الگو برداری یا الهام گیری از ساختارها و نظام های گوناگون طبیعت و موجودات زنده برای ایجاد ایده ها و طرح های جدید و ابداع و اختراع و نوآوری می باشد . این روش به دانشمندان برای حل مشکلات تکنیکی کمک  می کند. مهندسی خلاقیت بیونیکی یک نوع مهندسی خلاقیت و نوآوری پیشرفته است که در مورد عملکردهای نظام های زیست شناختی در زمینه های مختلف مهندسی پژوهش می کند.

کلمات کلیدی :

 مهندسی خلاقیت بیونیکی ، خلاقیت شناسی بیونیک ، خلاقیت ، نوآوری ، حل خلاق مسئله

مقدمه

از زمان ظهور حیات بر روی کره زمین طبیعت و ساختارها و نظام های زست شناختی در حل مسائل مهندسی نقش داشته است. طراحی و عملکرد گیاهان و جانوران در فرایند تکاملی طی میلیون ها سال بهینه شده است . این الگوها که در زمان های طولانی به وقوع پیوسته به راحتی مورد استفاده جهان آشفته مهندسی قرار نمی گیرد. به همین  دلیل برای به دست آوردن راه حل های بهتر از طبیعت باید تلاش کرد. معیارهای زمان ممکن است متفاوت باشد اما اهداف و اجبار های طراحی کردن بسیار مشابه است. توجه به عملکرد با ارزش، بهینه سازی و بهبود کیفیت همه و همه موجب فشار در طراحی ها می گردند بنابراین تعجب آور نیست که بشر معمولاً ساختارهایزیست شناختی را تحسین کرده و اغلب از آنها الهام گرفته و از این الهام گیری برای مهندسی و برنامه ریزی استفاده نموده است.

با گذشت سالهای متمادی و با پیشرفت علم، درخت دانش انسانی پربارتر شده است . صد سال پیش مباحت ترمودینامیک ، نور و الکتریسته با هم تمامی علم فیزیک را تشکیل می داده اند ولی امروزه هیچ کس نمی تواند ادعا کند که همه چیز را درباره نور می داند. بین فیزیکدانان متخصص نور که روی پارامترهای عدسی دوربین کار می کنند و پژوهشگری که با نور لیزر آزمایش انجام می دهد شکاف بزرگی به وجود آمده است. هر روزه تقسیم بندی علوم به موضوع های جدید ادامه پیدا می کند چون بر تعداد پژوهشگران و محققانی که به بررسی موضوع های بیشتر و تازه تر می پردازند، مرتباً افزوده می شود و بدین ترتیب یک روش تخصص گرایی در جهان گسترش پیدا کرده است . حال این سؤال ایجاد می شود که آیا افراط در تخصص ثمرات خوبی به همراه دارد یاپیشرفت صنعت را به مخاطره می اندازد؟ آیا بهتر نیست دانشی که از علوم تخصصی به دست می آید به وسیله ای گسترش یافته و به صورت یک دانش عمومی درآید. در این رابطه و برای کاربرد بهترتحقیقات، علوم رابط یا بین رشته ای از نیمه دوم قرن بیستم پا به عرصه حضور گذاشتند و در حوزه این علوم بین رشته ای شرایط مناسبی برای تداخل اندیشه ها و تخصص ها فراهم آمده که موجب پیشرفت پژوهشها می گردد. در این رابطه یکی از این علوم بین رشته ای بیونیک می باشد که با تداخل اندیشه های زیست شناسان و مهندسان پیشرفت های چشمگیری در عرصه تمام علوم به دست آورده و منجر به بهبود و سازگاری بهتر انسان و صنایع بشری با طبیعت شده است.

اهمیت زیاد بیونیک به دلیل بین رشته ای بودن آن می باشد. در این زمینه محققان از استخراج ایده های زیست شناسی و طبیعت و به کار بردن آنها برای راه حل های مهندسی تمام علوم سود می جویند . به طور کلی مهندس کسی است که توانائی استخراج عملکرد ماکزیمم با هزینه مینیمم را از موادی که در دسترس دارد، داشته باشد و یک طرح مناسب برای رسیدن به هدف ارائه کند در صورتی که مهندسان اغلب به وسیله  برچسب هایی که خودشان می سازند محدود شده اند ولی در طبیعت مرزهای بین مواد و ساختارها از بین رفته است و مطالعه سیستم های بیولوژیکی به منظور درک جنبه های طراحی برای هدف های مورد نیاز مفید واقع می شود. دلیل اصلی موارد ذکر شده این می باشد که ساختارهای بیولوژیکی اغلب چند عملکردی هستند به همین دلیل است مهندسی خلاقیت بیونیک به عنوان یکی از راهکارهای نوین حل مسئله های مهندسی ارائه شده و راهبردهای آن به طور مستمر استفاده می گردد .

تاریخچه

نخستین کسی که برای اولین بار واژه بیونیک را به کار برد جک ای استیل
(J.E. Steel) بود . او مقاله ای در مورد بیونیک در سال 1960 در همایش نیروی هوایی Wrighr – Patterson در داتیون اوهایو (Dayton Ohio) ارائه کرد. تعریف او از بیونیک عبارت است از : بیونیک علم سیستم هایی است که شالوده آنها سیستم های زنده می باشد یا خصوصیات سیستم های زنده را دارند و یا به سیستم های زنده شباهت دارند.

 انسان همواره برای الهام گرفتن به جهان زنده پیرامون خود نگریسته است. یکی از بهترین طرح های شناخته شده از لئوناردو دواینچی  (1519 – 1452) می باشد . او طرحی از یک ماشین پرنده براساس ساختمان بدن یک خفاش رسم نمود. البته امروزه وقتی هواپیماها در اطراف زمین پرواز می کنند هیچ کس درباره دانشمند ایتالیایی پیر که از مشاهده طبیعت این مطلب را الگو برداری کرد، فکر نمی کند.

بعد از لئوناردو داوینچی دو پروفسور آناتومی کارل کارمن و هارمن ون مایر
(Carl Carman  & Harman Van Mayer) یک مدل ویژه از لگن خاصره انسان در دو سیستم داخلی و خارجی تهیه کردند که با یکدیگر مقاومت در برابر استرس های فشار و نیروهای کششی را تضمین می کنند. از نمونه های دیگر نیز  می توان کارهای ایگو اتریچ و اگنازیو(Igo Etrich  & Ignazio )را نام برد آنها اولین هواپیمای بی موتور سبک را با کپی سازی از دانه های بازدانگان ساختند که به وسیله باد منتقل می شد و می توانست فاصله های قابل ملاحظه ای را بپیماید.

چهار صد سال (1890) بعد از لئوناردو دواینچی ، کلمان آدر ماشین پرنده ای با طرح او تهیه کرد با این تفاوت که ماشین پرنده وی دارای موتور بود و به جای اینکه بالها را به حرکت در آورد از ملخ استفاده می نمود.

اورتولیلینتال(O.Lilienthal)  1849–1896) یکی از پیش کسوتان پرواز در سال 1889 کتابی تحت عنوان پرواز پرنده در مقام زیر بنای هنر پرواز منتشر کرد و گلایدری تحت عنوان گلایدر لیلینتال با الگوگیری از بال های پرندگان ساخت و آن را  مرغ – کبوتر (Taube) نامید.

در سال های جدید نیز الگوگیری های زیادی از طبیعت انجام شده است . در سال 1927 مهندس سویسی جئورج د مسترال (George de Mestral متوجه شد که دلیل چسبیدن گیاه Cockleburs به پوستین او، هزاران قلاب کوچکی بود که هر جوانه گیاه را پوشانده است . او 8 سال صرف کرد و Velcro (کف پوش و قلاب های چسبنده ) را مشابه قلاب های این گیاه ابداع نمود.

در حال حاضر نیز کنفرانس ها ، همایش ها و سمینارهای متعددی در این زمینه برگزار می شود که می توان به کنفرانس Nature & Design اشاره نمود که هرساله در یکی از کشورهای جهان برگزار می شود و در این کنفرانس متخصصان علوم مختلف ازجمله بیولوژی ، الکترونیک ، کامپیوتر ، ریاضی ، فیزیک و ... در رابطه با این علم به بحث و تبادل نظر می پردازند.

مهندسی خلاقیت بیونیکی، استخراج برترین راهکارهای خلاق از طبیعت

 بیونیک (Bionics)  را در ارتباط با مسائل و راهکارهای متنوعی که استفاده می شود تعریف نموده اند  عده ای بیونیک را کاربرد اصول بیولوژیکی برای مطالعه و طراحی سیستم های مهندسی به ویژه سیستم های الکترونیکی می داند و طبق تعریف جانین بنیوس ( Janine Benyus)  (1997) نویسنده کتاب Biomimicry، بیونیک علم مطالعه مدل های طبیعت و   الهام گیری از این طرح ها و فرایندها برای رفع مشکلات انسانی است البته مفهوم الهام گیری باید از کپی سازی از طبیعت به طور ساده تشخیص داده شود. این مسئله بسیار مهم است که باید مشکل را از دید مهندسی بررسی کرده و سپس ایده از طبیعت اتخاذ گردد که این موضوع به پیشرفت و توانائی مهندسی  بیونیک کمک می کند.

و گروهی از متخصصان علوم مختلف بیونیک را علم استفاده از نتایج تکاملی بیولوژی می دانند. آنها بر این عقیده اند که وظیفه بیونیک بررسی فرایندها و ساختارهای بیولوژیکی و سنتز مواد برای طراحی های آینده است ایده بیونیک بر این حقیقت استوار می باشد که تکامل به طور مداوم در طبیعت در حال انجام است و تکنولوژی های حیات بهترین حالت و نظم را با یکدیگر دارند به همین جهت لازم است برای تکنولوژی های مدرن از حالتهای تکاملی حیات الگو برداری شود

متخصصان دیگری بیونیک را هنر به کار گرفتن دانش سیستم های زنده برای حل مسائل فناورانه می دانند و هدف از علم بیونیک تولید ماشین ها و مواد پیچیده تر به وسیله تقلید از طبیعت تعریف نموده اند آنها معتقدند طبیعت بدون ایجاد آلودگی محصولاتی تولید می کند که از لحاظ کاری بسیار بهتر از تولیدات دست ساز بشر عمل می کنند. برای مثال در مقیاس برابر، استخوان سخت تر از فولاد است. دلیل این مهم چیست؟ قسمتی از پاسخ این سوال به فرم مهندسی عالی آن - ولی دلایل کلیدی آن که دقیق تر است – در سطح مولکولی بر می گردد. گیت Gates)) در این زمینه  می گوید موفقیت ارگانیسمهای زنده به طراحی وتقارن کوچکترین اجزاء آن بر می گردد .

به طور کلی بیونیک ، الگو گیری ،  الهام  گیری و استخراج راه حل های خلاق مسائل و ایده های نوآورانه  از طبیعت می باشد و آن راه تازه ای است که به مسائل موجودات زنده و ماشین ها از طریق گردآوری پژوهش های زیست شناسان، روانشناسان، ریاضیدانان، مهندسان و ... می نگرد. بیونیک محدود به رشته خاص نمی باشد بلکه برای دامنه گسترده ای از مسائل قابل اجرا است این علم ماحصل گردهم آوری فعالیت های تحلیلی زیست شناسان وتلاش های سازنده مهندسان می باشد. بیونیک رفتار مکانیسم های زنده را به طور منظم بررسی می کند به نحوی که اصول کشف شده از این مطالعه را می توان در سیستم های دست ساز بشر استفاده نمود .

در دهه های اخیر علاقه زیادی به تقلید از طبیعت گسترش پیدا کرده است و بسیاری طرحها از طبیعت مشتق شده که برای پیشرفت صنایع از آنها استفاده می شود. این الهام گیری ها، اندیشه ها، خط تولیدات و استراتژی بازاریابی را تغییر می دهند به همین دلیل است که شرکتها به الگوهای طبیعت اهمیت داده و بدین وسیله کالای جدیدی به مشتریان ارائه میکنند. اهمیت این موضوع به این دلیل است که درس های گرفته شده از طبیعت به طور دقیق ظرفیت تکمیل کردن نیازهای انسانی را دارند و به توسعه یک دید جدید در طراحی کمک می کنند .

 منابع

1-Altshuller ، G.S. 1984. Creativity as an exact science.، Gordon and Brech Science .

2-Vincent, J. F. V. and D. L. Mann (2002). “Systematic technology transfer from biology to engineering.” Philosophical transactions of the Royal Society of London Series. Mathematical physical and engineering sciences 360: 159-173.

3-Vincent, J. F. V.(2000). Deployable  Structures  in Nature Center for Biomimetics, The University of Reading, U.K.

4- Mansoorian, Alireza & heidaryan, Fatemeh. 2004. 40 Inventive Principles and Biological Models. September . TRIZ Journal .

5- Mansoorian Alireza.(2005). Integrating TRIZ and Bionical Engineering. TRIZ Journal. March2004.

6- Mansoorian Alireza. TRIZ and Bionical Engineering as tools for Creative Problem Solving. 4th TRIZ Congress Europe . 2005.

7- Mansoorian Alireza. the Future of TRIZ with Biology. 5th TRIZ Future Conference .Graz, Austria, November 16-18, 2005.

****

منبع :  مقاله" مهندسی خلاقیت بیونیکی   "  مهندس علیرضا منصوریان-  فصلنامه علوم خلاقیت شناسی و حل مسئله ابداعی    برگرفته از وبلاگ علم خلاقیت شناسی : علم خلاقیت و نوآوری

اگر یک تلفن همراه دارید و یا یکی از آنها در دسترس شماست، برای چند لحظه، این کتاب را زمین گذاشته و این تلفن همراه را در دست بگیرید، من هم که مشغول نوشتن این کتاب هستم، نوشتن را متوقف کرده و تلفن همراهم را در دست می گیرم. حالا به نام سازنده آن که روی تلفن چاپ شده است نگاه کنید. اگر تلفن شما هم مثل مال من و مثل تقریبا" یک سوم از دارندگان تلفن همراه در دنیا باشد، پس نامی که روی تلفن همراه شما است، نوکیا است.

در حالی که این را می دانید که نوکیا بزرگترین سازنده تلفن های همراه در دنیاست، احتمالا" هرگز حدس نخواهید زد که این شرکت چگونه کارش را شروع کرد. این شرکت بیش از یک قرن پیش توسط فردریک ایدستام (   Fredrik Idestam   ) تاسیس شد. در اواسط دهه 1860 که شکوفایی صنعت الوار و چوب در فنلاوند شروع شده، ایدستام یک کارخانه کوچک خمیر کاغذ در کنار رودخانه اماکوسکی   (     Emakoski River    )ک ساخت و شروع به تولید کاغذ کرد. ( حدس می زنم پیش خودتان گفتید که این شرکت که همیشه در کار مخابرات بوده است ) .

چند سال اول پس از تاسیس، شرکت او به ویژه در فنلاند با مشکلاتی مواجه بود. اما زمانی که ایدستام نشان برنز نمایشگاه جهانی پاریس را در سال 1867 به خاطر تولید خمیر بر پایه چوب دریافت کرد، فروش شرکت نوکیا اوج گرفت و چندی نگذشت که وضعیت شرکت تثبیت شده و نه تنها در کشور اصلی یعنی فنلاند موفق بود بلکه به بازارهای دانمارک، روسیه، آلمان، انگلستان و فرانسه نیز راه یافت. طولی نکشید که دو خط تولید دیگر کاغذ هم به تجهیزاتش افزوده شد.

نوکیا در اواخر دهه 1890 به دنبال تنوع محصولات بود. شرکت یک نیروگاه  برق آبی را در نزدیکی کارخانه اول ساخت و کارخانجات لاستیک فنلاند را بعنوان مشتری به خودش جذب کرد. بعد از چند سال، کارخانه لاستیک، عملیات خودش را به نزدیکی نیروگاه نوکیا انتقال داد. سرانجام این دو شرکت با هم شریک شدند.

وضع هر دو شرکت در طول و در بعد از جنگ جهانی اول خوب بود. آنها در سال 1922 سهام عمده کارخانجات کابل فنلاند را خریدند و وضعشان بهتر هم شد. آنها به فروش محصولات تولیدی خود از جنگل داری و لاستیک ادامه دادند اما رشد شرکت در چهل سال بعد از فروش محصولات کارخانجات کابل سازی بدست آمد. محصولاتی مثل: کابل های فشار قوی، خطوط و تجهیزات تلفن در دهه 1960، این شرکت چهاربخش عمده داشت: جنگل داری، لاستیک، کابل و الکترونیک .

نوکیا در دو دهه بعدی، اوضاع مناسبی نداشت. این شرکت صدساله تبدیل به یک غول تجاری شده بود که ضرر می داد. مدیران ارشد شرکت نوکیا    می دانستند وضعیت شرکت باید بهتر شود.

راه حل مشکلات نوکیا از یک منبع دوراز انتظار بروز کرد. در سال 1990 از یک مدیر اجرایی جوان که مدت پنج سال بود که برای شرکت نوکیا کار کرده بود، خواسته شد تا مسئولیت قسمت تلفن همراه این شرکت که ضرر می داد را پذیرفته و آن را متحول کند. نام او جورما اولیلا (   Jorma Ollila  ) بود و سابقه او در زمینه بانکداری و امورمالی بود. او آنچنان در کار خودش موفق شد که در سال 1992 بعنوان رئیس و مدیر عامل شرکت نوکیا منصوب شد.

چالش بعدی اولیلا این بود که بقیه شرکت نوکیا را متحول کند. راهبرد او از دو بخش تشکیل می شد. اول اینکه، مصمم بود که روی تلاش های سازمان در زمینه ای که بیشترین پتانسیل را داشت تمرکز کند، یعنی   فن آوری مخابرات، یعنی اینکه شرکت را از دست دیگر بخش های تجاری که داشت از جمله بخشی که در هنگام تاسیس اولیه آن با آنها شروع کرده بود. یعنی لاستیک و کاغذ، خلاص کند. دوم اینکه، اولیلا می خواست  آدم ها را جایگزین درختان کند، یعنی اینکه این شرکت می دانست که ارزشش در منابع انسانی نهفته است نه در منابع طبیعی، این مطلب برای شرکتی که زمینه کسب و کار آن فن آوری است، از اهمیت خاصی برخوردار بود. اولیلای می گوید: " امروزه، چالش اصلی شرکت های فن آوری این است که چطور خودشان را نوسازی کند. چرخه های فن آوری کوتاهتر هستند. باید روی مواردی که باعث قطع فرآیند کاری می شوند کار کنیم و آنها را در جهت مطلوب خودمان تغییر دهیم. "

اولیلا شخصا" ارزش نوسازی خودش را می داند. او سه مدرک کارشناسی ارشد علوم سیاسی، اقتصاد و مهندسی کسب کرده است. هدف شخصی خودش را اصلاح و بهبود خود قرار داده و این هدف را به شرکت نیز سرایت داده. " راه نوکیا " بر چهار پایه استوار می شود: رضایت مشتری، احترام به افراد، موفقیت و آموزش مداوم.

اولیلا می گوید: " آموزش مداوم یعنی اینکه در شرکت نوکیا، همه خودشان را توسعه داده و راه هایی را می یابند که بتوانند عملکرد خود را بهبود دهند. آنچه که در مورد فرد درست است دقیقا" برای شرکت هم به عنوان یک کل، درست است ". به منظور اصلاح کردن یک تیم- حتی تیمی مثل شرکت نوکیا با بیش از شصت هزار نفر- یک یک افراد آن تیم را اصلاح کنید.

آن راهبرد درست از آب درآمده است. اولیلا یک غول تجاری ضررده را به یک شرکت ارتباطات راه دور جهانی به ارزش 20 میلیارد دلار تبدیل کرده است و نوکیا همچنان به پیشرو بودن در عرصه فروش ادامه می دهد. این شرکت از سال 1992، پانزده اختراع و ابداع جدید را به بازار معرفی کرده است. اگر تلفن همراه شما ظاهری با رنگ خاص و یا علامت  خاصی دارد، و یا شما را قادر می سازد که صدای زنگ آن را با صدایی زیبا تنظیم کنید و یا دارای سیستم ارسال و دریافت پیام کوتاه می باشد، می توانید از نوکیا تشکر کنید. نوکیا تمام این ایده ها را به بازار آورده و هنوز هم در حال فتح زمینه های جدید است. چرا؟ چون افراد تیم نوکیا دائما" در حال اصلاح و بهبود عملکرد خود هستند و هر چه آنها خودشان را بهتر کنند، نوکیا هم بهتر می شود.

اولیلا چنین ادعا می کند: " فکر نمی کنم شرکت دیگر وجود داشته باشد که جایگاهی بهتر از جایگاه ما برای سر و کار داشتن با الگوهای آینده داشته باشد. این سازمانی است که در اینجا اگر بخواهید خودتان را بهبود دهید، اگر بخواهید خودتان را توسعه و رشد دهید ما برایتان زمینه آن را فراهم می کنیم. " 

****

منبع :  کتاب " کتاب اصل کارتیمی    "  مولف- جان ماکسول - مترجم- مرتضی ذوالانوار - نشر- معیار اندیشه

سایت فکرنو ،سایت خلاقیت ،نوآوری و کارآفرینی