विकास के लाखों वर्षों ने हमारे चारों ओर की दुनिया को आकार दिया है और कई अविश्वसनीय चीजें बनाई हैं। बायोमिमिक्री तब होती है जब हम प्रकृति में एक विशेषता का निरीक्षण करते हैं और मानव प्रौद्योगिकी और डिजाइन के लिए इसकी या इसके कुछ हिस्सों की नकल करते हैं। कार्रवाई में बायोमिमिक्री के कई उत्कृष्ट उदाहरण हैं।
बायोमिमिक्री मानव गतिविधि के कई क्षेत्रों से संबंधित है। चिकित्सा से लेकर अनुसंधान, उद्योग, अर्थव्यवस्था, वास्तुकला, शहरी नियोजन, कृषि और प्रबंधन तक। यह सूची संपूर्ण नहीं है क्योंकि बायो-मिमिक्री, सबसे ऊपर, एक सवाल है कि हम विशेषज्ञता के इन क्षेत्रों में कैसे संपर्क करते हैं। इसलिए, यह कमोबेश सीधे सभी क्षेत्रों पर लागू हो सकता है।
जैव-अनुकरण की अवधारणा एक प्रमुख विचार पर आधारित है: प्रकृति हमेशा मितव्ययिता और दक्षता के सिद्धांतों पर काम करती है और कोई अपशिष्ट उत्पन्न नहीं करती। लावोइर का कथन याद है, "कुछ भी नष्ट नहीं होता, कुछ भी निर्मित नहीं होता, सब कुछ रूपांतरित होता है"? यही मूल विचार है। अनुप्रयोग के क्षेत्र की परवाह किए बिना, जैव-अनुकरण दर्शन जिम्मेदार और सतत विकास की वैश्विक रणनीति का हिस्सा है जिसका उद्देश्य पृथ्वी के संसाधनों के उपयोग में संतुलन स्थापित करना है।
बायोमिमिक्री क्या है?
बायोमिमिक्री, (जैसा कि नाम से पता चलता है, जीवित चीजों की नकल है) का उद्देश्य प्राकृतिक चयन और प्रकृति द्वारा अपनाए गए समाधानों से प्रेरणा लेना और सिद्धांतों को मानव इंजीनियरिंग में अनुवाद करना है। यह प्रकृति में पाए जाने वाले डिजाइनों और विचारों का अनुकरण करके मानवीय चुनौतियों का समाधान करने की एक विधि है। इसका उपयोग हर जगह किया जाता है: इमारतों, वाहनों और यहां तक कि सामग्रियों में भी।
एक दृष्टिकोण के रूप में बायोमिमिक्री एक सुंदर यात्रा है जो हम प्रकृति से सीख सकते हैं, और इस प्रक्रिया में, हम प्राकृतिक दुनिया से अपने रिश्ते और संबंध को मजबूत करते हैं। यह सभी मनुष्यों और सभी प्रजातियों के लिए अधिक टिकाऊ, स्वस्थ और न्यायसंगत दुनिया बनाने का एक महत्वपूर्ण तत्व है। इसलिए हमने सोचा कि सबसे उल्लेखनीय उदाहरणों में से कुछ को इकट्ठा करना मजेदार होगा।
10 बच्चों और विद्वानों के लिए बायोमिमिक्री के विस्मयकारी उदाहरण
बायोमिमिक्री, जैसा कि कहा गया है, डिजाइन में सुधार के लिए प्रकृति-प्रेरित रणनीतियों का उपयोग करते हुए प्रेरणा के लिए प्रकृति और प्राकृतिक प्रणालियों को देखता है। अनुकूलन और विकास के माध्यम से, चरित्र लाखों वर्षों तक समस्याओं से बाहर निकलने में खर्च करता है, कुछ मनमौजी नवाचारों के साथ समाप्त होता है। अक्षमता अकेले नहीं रहती है, और मानव इंजीनियर और डिजाइनर अक्सर आधुनिक समस्याओं के समाधान के लिए वहां देखते हैं।
यहां विज्ञान, इंजीनियरिंग और नवाचार में बायोमिमिक्री के कुछ बेहतरीन उदाहरण दिए गए हैं जो बच्चों और विद्वानों के लिए प्रकृति से प्रेरित डिजाइन से प्रभावित थे।
- स्विमसूट के लिए मिमिक्री करती शार्कस्किन
- किंगफिशर पक्षियों से प्रेरित बुलेट ट्रेन (जैसे डिज्नी में)
- हंपबैक व्हेल के बाद तैयार की गई पवन टर्बाइन
- भृंग और स्वयं भरने वाली पानी की बोतलें
- एक अवशोषित कठफोड़वा की तरह झटका
- सेफेलोपॉड छलावरण
- दीमक से प्रेरित वेंटिलेशन सिस्टम
- पक्षियों से प्रेरित जेट
- बर और वेल्क्रो
- तितली के पंख और सौर ऊर्जा
1. शार्कस्किन ने स्विमसूट की नकल उतारी
शार्क समुद्र के सबसे बड़े शिकारियों में से एक हैं। जबकि शार्क अपनी तीव्र गंध और तेजी से पुनर्जीवित दांतों के लिए जाने जाते हैं, नए शोध प्रजातियों की त्वचा को इसकी सबसे विकासवादी आला संपत्ति के रूप में इंगित कर सकते हैं।
शार्कस्किन अनगिनत अतिव्यापी शल्कों से आच्छादित है जिन्हें "त्वचीय दांतों" के रूप में जाना जाता है। गति में होने पर, ये त्वचीय दांत एक कम दबाव वाले क्षेत्र का निर्माण करते हैं। यह अग्रणी धार भंवर अनिवार्य रूप से शार्क को "खींचता" है और ड्रैग को कम करने में भी मदद करता है। कहने की जरूरत नहीं है कि इस तरह के डिजाइन के लिए बहुत सारे एप्लिकेशन हैं।
वैज्ञानिकों ने स्विमसूट (जो अब प्रमुख प्रतियोगिताओं में प्रतिबंधित हैं) और नावों के निचले हिस्से में त्वचा के दांतों की प्रतिकृति बनाई है । शार्क की त्वचा से प्रेरित स्विमसूट ने 2008 के ग्रीष्मकालीन ओलंपिक के दौरान काफी मीडिया का ध्यान आकर्षित किया, जब माइकल फेल्प्स सुर्खियों में थे।
स्पीडो ने 2008 के ओलंपिक के लिए स्विमसूट की एक पंक्ति में बायोमिमेटिक शार्कस्किन को कुख्यात रूप से शामिल किया। स्मिथसोनियन के अनुसार, 98 के ओलंपिक में 2008 प्रतिशत पदक तैराकों ने शार्कस्किन स्विमवियर पहनकर जीते थे। तब से, ओलंपिक प्रतियोगिताओं से प्रौद्योगिकी पर प्रतिबंध लगा दिया गया है।
इसी प्रकार, जहाँ कई जलीय प्रजातियों के शरीर पर अन्य समुद्री जीव (जैसे बार्नेकल्स) पाए जाते हैं, वहीं शार्क अपेक्षाकृत "साफ़-सुथरी" रहती हैं। ये सूक्ष्म त्वचा संबंधी दंतिकाएँ शार्क को शैवाल और बार्नेकल्स जैसे सूक्ष्मजीवों से बचाव में भी मदद करती हैं। अमेरिकी नौसेना ने इसी त्वचा संरचना पर आधारित शार्कलेट नामक एक पदार्थ विकसित किया है, जिसका उपयोग जहाजों पर समुद्री जीवों की वृद्धि को रोकने में किया जाता है।
2. किंगफिशर पक्षियों से प्रेरित बुलेट ट्रेन (डिज्नी की तरह)
किंगफिशर पक्षियों के पास विशेष चोंच होती हैं जो उन्हें कम से कम छींटे मारते हुए शिकार करने के लिए पानी में गोता लगाने की अनुमति देती हैं। इस नई नाक का उपयोग करते हुए, अगली पीढ़ी की 500 श्रृंखला की ट्रेनें 10 प्रतिशत तेज थीं, 15 प्रतिशत कम बिजली की खपत होती थी, और सबसे महत्वपूर्ण बात यह थी कि इसमें "बूम" नहीं था।
जब जापानी इंजीनियरों ने अपनी हाई-स्पीड बुलेट ट्रेनों को अपग्रेड करने का चुनौतीपूर्ण काम किया, तो उनके डिजाइन में एक दुर्भाग्यपूर्ण बाधा आ गई। समस्या इन ट्रेनों को वांछित गति तक नहीं ले जा रही थी, बल्कि ट्रेनों के आगे हवा के विस्थापन से उत्पन्न भारी मात्रा में शोर था। जैसे ही ट्रेनें सुरंगों में प्रवेश करती हैं, वाहन अक्सर जोर से झटका देते हैं जिसे "टनल बूम" के रूप में जाना जाता है।
आघात तरंगों की शक्ति ने कई सुरंगों को संरचनात्मक क्षति भी पहुंचाई। इस उछाल को कम करने के लिए, जापानी इंजीनियरों ने किंगफिशर पक्षी की चोंच की नकल की, जो पानी में प्रवेश करते ही कम से कम छींटे मारती है। इस नए नाक के आकार को बनाने से, ट्रेनें 10 प्रतिशत तेज थीं, 15 प्रतिशत कम बिजली की खपत होती थी, और सबसे महत्वपूर्ण बात यह थी कि "बूम" नहीं था।
इस प्रकार की नवीन प्रक्रिया को कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण कहा जाता है, जहाँ एक बायोनिक पत्ती सूर्य के प्रकाश से हाइड्रोजन ईंधन बनाती है। यह सूर्य से बिजली का उपयोग करके पानी को विभाजित करके एक संभावित वैश्विक ऊर्जा सफलता होने की उम्मीद है।
इस प्रकार के नवीकरणीय ईंधन से कोई उत्सर्जन नहीं होता है।
3. विंड टर्बाइन को हंपबैक व्हेल के बाद तैयार किया गया
हंपबैक व्हेल, उदाहरण के लिए, प्रणोदन के लिए ऊबड़-खाबड़, ट्यूबरकल फिन्स का उपयोग करती है, जो बल्कि उल्टा लगता है। इन व्हेलों ने पवन टर्बाइनों के नए मॉडलों को प्रभावित किया।
व्हेल, जिसे दुनिया की सबसे बड़ी मछली के रूप में जाना जाता है, लंबे समय से समुद्र के चारों ओर तैर रही है, और विकास ने उन्हें जीवन के एक अति-कुशल रूप में तैयार किया है। वे सतह से सैकड़ों फीट नीचे गोता लगा सकते हैं और घंटों वहां रह सकते हैं। वे आंखों की तुलना में छोटे जानवरों को खाकर अपने विशाल आकार को बनाए रखते हैं, और वे अपने कुशल पंखों और पूंछ के साथ अपने आंदोलन को शक्ति देते हैं। यह इसके कुबड़े की उपस्थिति के कारण संभव हुआ है।
हंपबैक व्हेल के सामने के पंखों पर लकीरें, जिन्हें ट्यूबरकल कहा जाता है, यह प्रभावित करती हैं कि पंखों पर पानी कैसे बहता है। यह पानी में वायुगतिकीय प्रवाह बनाता है। ट्यूबरकल उन्हें उनके बड़े आकार के बावजूद उच्च गति से तैरने की अनुमति देते हैं।
हमारे कई आधुनिक वायुगतिकीय डिजाइन बुनियादी सिद्धांतों पर निर्भर करते हैं। इष्टतम लिफ्ट और न्यूनतम ड्रैग प्राप्त करने के लिए, चिकना किनारा और साफ लाइनें महत्वपूर्ण हैं। हालांकि, पूरे पशु साम्राज्य में, कई प्रजातियां असाधारण लिफ्ट में सक्षम हैं।
ड्यूक यूनिवर्सिटी, वेस्ट चेस्टर यूनिवर्सिटी और यूएस नेवल एकेडमी के वैज्ञानिकों ने पाया कि व्हेल फिन के सामने के किनारे पर टक्कर इसकी दक्षता को बहुत बढ़ा देती है, ड्रैग को 32 प्रतिशत कम कर देती है और लिफ्ट को 8 प्रतिशत बढ़ा देती है। ये समायोजित ब्लेड 10 मील प्रति घंटे की गति से उतनी ही बिजली उत्पन्न करने में मदद करते हैं जितनी कि पारंपरिक टर्बाइन 17 मील प्रति घंटे की गति से उत्पन्न करते हैं।
कंपनियाँ टरबाइन ब्लेड, कूलिंग पंखे, हवाई जहाज के पंख और प्रोपेलर को चलाने के लिए इस विचार को लागू कर रही हैं।
4. भृंग और स्वयं भरने वाली पानी की बोतलें
इस समय यह कोई रहस्य नहीं है: किसी भी सतत सभ्यता और इस ग्रह पर जीवन के लिए जल की उपलब्धता अत्यंत महत्वपूर्ण है। जबकि विश्व के कुछ स्थानों पर झीलों और नदियों जैसे प्रचुर जल संसाधन हैं, वहीं अधिक शुष्क जलवायु वाले क्षेत्रों को सीमित वर्षा से ही काम चलाना पड़ता है।
पृथ्वी के सबसे कठोर वातावरणों में से एक में पनपने वाले एक भृंग से प्राप्त तकनीक स्वच्छ जल संचयन की अगली पीढ़ी को शुरू करने में बहुत अच्छी तरह से मदद कर सकती है ।
नामीब रेगिस्तान के मूल निवासी भृंग (स्टेनोकारा भृंग) अपनी अनूठी खोल डिजाइन के परिणामस्वरूप अपनी पीठ पर पानी इकट्ठा करके सूखे और कठोर वातावरण में जीवित रहते हैं। उन्हें "मास्टर जल संग्राहक" के रूप में भी जाना जाता है। वे अपने पंखों को समुद्र की हवा की ओर लक्षित करते हैं, और उनकी पीठ पर धक्कों से पानी की बूंदें उनके मुंह की ओर जाती हैं।
इंजीनियरों ने समान जल-संग्रह और जल-विकर्षक धक्कों के साथ एक पानी की बोतल बनाई। यह परियोजना जल संरक्षण के प्रयासों में मदद कर सकती है और शुष्क क्षेत्रों में समुदायों के लिए पानी को अधिक आसानी से सुलभ बना सकती है।
संरक्षण या सामुदायिक नियोजन व्यवसायों के पेशेवर कई जल संरक्षण परियोजनाओं में भाग ले सकते हैं जिनमें यह बायोमिमिक्री इंजीनियरिंग पद्धति शामिल है। दुनिया भर के लगभग 22 देश हवा से पानी इकट्ठा करने के लिए जालों का उपयोग करते हैं, इसलिए दक्षता में इस तरह की वृद्धि का बड़ा प्रभाव हो सकता है।
5. कठफोड़वा की तरह सदमे को अवशोषित करना
कठफोड़वा अपनी असाधारण उत्खनन क्षमता के लिए जाने जाते हैं। जीव अपनी चोंच का उपयोग कीड़ों के लिए चारे के लिए करते हैं और तेज और जबरदस्त चोंच से सिर की चोटों को बनाए बिना खुद के लिए नुक्कड़ बनाने के लिए भी करते हैं।
चूंकि कठफोड़वा इन छेदों को खोदते हैं, वे प्रति सेकंड लगभग 1200 बार 22 गुरुत्वाकर्षण खिंचाव (Gs) की मंदी का अनुभव करते हैं। इसे परिप्रेक्ष्य में रखने के लिए, एक गंभीर कार दुर्घटना एक यात्री पर 120 Gs के बराबर वितरित करेगी।
कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले में सीटी स्कैन का उपयोग करके किए गए शोध में पता चला है कि कठफोड़वा में यांत्रिक आघात को अवशोषित करने के लिए डिज़ाइन की गई चार संरचनाएं होती हैं। पक्षी की अर्ध-लोचदार चोंच, खोपड़ी के पीछे "स्पंजी हड्डी" सामग्री का एक क्षेत्र, और सेरेब्रोस्पाइनल तरल पदार्थ सभी एक साथ काम करते हैं ताकि समय का विस्तार किया जा सके और इसलिए कंपन को रोकता है।
इन संरचनाओं के आधार पर, एयरोस्पेस इंजीनियर अक्सर इन संरचनाओं का उपयोग उल्कापिंड प्रतिरोधी अंतरिक्ष यान और हवाई जहाज के ब्लैक बॉक्स को डिजाइन करने के लिए करते हैं जो खराब होने से पहले अधिक बल को अवशोषित कर सकते हैं। यह प्राकृतिक डिजाइन विमान और वैमानिकी इंजीनियरों को भविष्य में अधिक गुणवत्ता वाली तकनीक विकसित करने में भी मदद कर सकता है।
6. सेफेलोपॉड छलावरण
स्क्वीड, सभी सेफलोपोड्स की तरह, चमकने (बायोलुमिनेसिसेंस) के साथ-साथ अपनी त्वचा का रंग बदलने में भी सक्षम हैं। यह छलावरण क्षमता उन्हें शिकारियों से छिपाती है, जबकि बायोल्यूमिनेसेंस उन्हें एक साथी के साथ संवाद करने और / या आकर्षित करने की अनुमति देता है। यह जटिल व्यवहार विशेष त्वचा कोशिकाओं और मांसपेशियों के एक नेटवर्क द्वारा निर्मित होता है।
ह्यूस्टन विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने एक ऐसा ही उपकरण बनाया है जो अपने परिवेश का पता लगाने और मात्र सेकंड में उनका मिलान करने में सक्षम है। यह शुरुआती प्रोटोटाइप एक्ट्यूएटर्स, लाइट सेंसर और रिफ्लेक्टर का उपयोग करने वाले लचीले, पिक्सिलेटेड ग्रिड का उपयोग करता है। जैसा कि प्रकाश संवेदक परिवेश में परिवर्तन का पता लगाते हैं, एक संकेत संबंधित डायोड को भेजा जाता है।
यह क्षेत्र में गर्मी पैदा करता है और थर्मो-क्रोमैटिक ग्रिड फिर रंग बदलता है। यह मानव निर्मित "त्वचा" सड़क के नीचे सैन्य और व्यावसायिक दोनों अनुप्रयोगों में हो सकती है।
7. दीमक से प्रेरित वेंटिलेशन सिस्टम
दीमकों को उनके विनाशकारी गुणों के कारण अक्सर बदनाम किया जाता है। हालांकि, ग्रह पर ठंडा करने के लिए कुछ सबसे विस्तृत वेंटिलेशन सिस्टम बनाने के लिए दीमक बदनाम हैं। यहां तक कि कुछ सबसे गर्म स्थानों में, ये दीमक के टीले अंदर असाधारण रूप से ठंडे रहते हैं। जबकि बाहर का तापमान पूरे दिन कम तापमान से उच्च तापमान तक बेतहाशा झूलता रहता है, दीमक की मांद के अंदर एक आरामदायक तापमान पर स्थिर रहता है।
जानबूझकर बनाए गए वायु के छिद्र (एयर पॉकेट्स) के जटिल जाल का उपयोग करके, ये टीले संवहन के माध्यम से एक प्राकृतिक वेंटिलेशन प्रणाली का निर्माण करते हैं। यह इस बात का उदाहरण है कि निर्माण और वास्तुकला पेशेवर गर्म जलवायु में भवन निर्माण परियोजना की सुरक्षा और गुणवत्ता को बढ़ाने के लिए प्राकृतिक तत्वों और टिकाऊ सामग्रियों का उपयोग कैसे कर सकते हैं।
उदाहरण के लिए, जिम्बाब्वे के हरारे में ईस्ट गेट शॉपिंग सेंटर, जो 333,000 वर्ग फुट ऊंचा है, पारंपरिक इमारतों की तुलना में गर्मी और ठंडक के लिए 90 प्रतिशत कम ऊर्जा का उपयोग करता है, इसमें बड़ी चिमनियां हैं जो स्वाभाविक रूप से रात में ठंडी हवा में खींचती हैं ताकि तापमान कम हो सके। फ़र्श के स्लैब, बिल्कुल दीमक के मांद की तरह।
8. पक्षी-प्रेरित जेट विमानों
वी-शेप के इस्तेमाल से पक्षी अपनी उड़ान की दूरी 70 प्रतिशत से ज्यादा बढ़ा सकते हैं। वैज्ञानिकों ने पता लगाया है कि जब एक पक्षी अपने पंखों को फड़फड़ाता है तो एक झुंड परिचित वी-फॉर्मेशन लेता है, यह एक छोटा अपड्राफ्ट बनाता है जो पक्षी को पीछे ले जाता है।
जैसे ही प्रत्येक पक्षी गुजरता है, वे अपनी ऊर्जा को स्ट्रोक में जोड़ते हैं, जिससे सभी पक्षियों को उड़ान बनाए रखने में मदद मिलती है। स्टैक के माध्यम से अपने क्रम को घुमाकर, वे परिश्रम को फैलाते हैं।
स्टैनफोर्ड यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं का एक समूह सोचता है कि यात्री एयरलाइंस समान रणनीति अपनाकर ईंधन बचत का एहसास कर सकती हैं। प्रोफेसर इलन क्रू के नेतृत्व में टीम ने ऐसे परिदृश्यों की कल्पना की जहां वेस्ट कोस्ट हवाईअड्डे के जेट मिलते हैं और अपने पूर्वी तट के गंतव्यों के लिए मार्ग में उड़ान भरते हैं।
वी-आकार में यात्रा करके विमान पक्षियों की तरह सामने की ओर मुड़ता है, क्रू और उनके शोधकर्ताओं का मानना है कि अकेले उड़ने की तुलना में विमान 15 प्रतिशत कम ईंधन का उपयोग कर सकता है।
9. बर और वेल्क्रो
वेल्क्रो बायोमिमिक्री का एक व्यापक रूप से ज्ञात उदाहरण है। आप एक युवा के रूप में वेल्क्रो पट्टियों के साथ जूते पहन सकते हैं, और आप निश्चित रूप से सेवानिवृत्ति में उसी तरह के जूते पहनने की उम्मीद कर सकते हैं।
वेल्क्रो का आविष्कार स्विस इंजीनियर जॉर्ज डी मेस्ट्रल ने 1941 में किया था, जब उन्होंने अपने कुत्ते से गड़गड़ाहट हटा दी और यह देखने का फैसला किया कि वे कैसे काम करते हैं।
बूर सुइयों के अंत में पाए जाने वाले छोटे हुक ने उन्हें अब सर्वव्यापी वेल्क्रो बनाने के लिए प्रेरित किया। इसके बारे में सोचें: इस सामग्री के बिना, दुनिया वेल्क्रो को एक ऐसे खेल में कूदते हुए नहीं जान पाएगी जिसमें वेल्क्रो के पूरे सूट पहने लोग अपने शरीर को दीवार पर जितना संभव हो उतना ऊपर फेंकने का प्रयास करते हैं।
10. तितली के पंख और सौर ऊर्जा
"आम गुलाब" तितली अपने पंखों से सूर्य के प्रकाश को अवशोषित करके अपने शरीर को गर्म करती है। एक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के तहत इसके पंखों का अध्ययन करके, शोधकर्ताओं ने उनके शरीर में छिद्रों की खोज की जो सूर्य के प्रकाश को बिखेरते थे और उन्हें गर्म रखते थे।
इस तकनीक का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने तितली के पंख के 3डी मॉडल जैसी दिखने वाली एक पतली सिलिकॉन फिल्म बनाई और इसे सौर ऊर्जा सेल पर लगाया, जिससे इसके समग्र डिजाइन में सुधार हुआ। यह नया ऊर्जा सेल कम रोशनी की स्थिति में भी अधिक सूर्यप्रकाश अवशोषित कर सकता है। सौर उद्योग में इस तकनीक का उपयोग करके, इंजीनियर समुदायों और स्थानीय व्यवसायों को सतत ऊर्जा उपयोग बढ़ाने में मदद कर सकते हैं।
निष्कर्ष
मुझे उम्मीद है कि जैसे-जैसे वैज्ञानिक मानवीय सवालों के जवाब देने के लिए प्राकृतिक दुनिया में और अधिक देखते हैं, वे अधिक से अधिक यह देखने लगते हैं कि विकास का गंभीर रूप से गलत विचार असंभव है। अब आपकी बारी है कि आप प्रकृति में पाई जाने वाली किसी चीज़ के आधार पर एक नवीनता तैयार करें! आप जितना चाहें रचनात्मक बनें और अपने माता-पिता की अनुमति से