Biyomimetik Bilimi Tanım ve Tarihçesi

A.Ali Şen

Intecro Robotics CEO

[email protected]

Biyomimetik yada bir diğer ifade ile Biyomimikri ; Latince «bios»(hayat) ve «mimesis»(taklit) kelimelerinden türemiştir. Doğadaki canlı yada cansız her türden doğal kavram ve varlığın model alınması temeline dayanmaktadır. İnsanların yaşamsal döngüsü içinde problemlerine çözüm bulmak için doğada bulunan sistemleri taklit ederek elde ettikleri ; tasarımlar, madde ve bileşikler, alet ve ekipmanlar, araç gereçler, mekanizma ve sistemler ve dahi yapısal eserlerin tümü bu kapsamdadır.

Günümüzde bu türden bir yaklaşım ve bakış açısı, özellikle nanoteknoloji, malzeme teknolojileri, robot teknolojisi, yapay zekâ, biyomedikal, tıp teknolojileri, askeri donanım ve savunma endüstrisi, makina, inşaat ve mimari gibi alanlarda karşımıza çıkmaya başlamıştır.

Doğanın sistemleri içindeki değişkenlerinin fiziksel özellikleri ve çalışma biçimlerinin incelenmesi ile elde edilen veriler ile ortaya çıkan tasarım, eser ve ürünlerin; biyo-tasarım, biyo-benzetim, biyo-ilham ve doğa-taklit gibi kavramlarla anıldığını görmekteyiz. Ayrıca çevreci teknolojiler, yeşil teknoloji, sürdürülebilir çevre, temiz üretim vb. ifadelerde sıkça karşımıza çıkmaktadır.

1.2 – TERMİNOLOJİ

Dilimizde Biyomimetik yerine, Biyomimikri, Biyo-taklit, Biyo-esinlenme, Biyo-ilham, Biyo-Benzetim gibi ifadelerde kullanılmaktadır. Esasen bu kavramlar arasında bazı küçük nüans farkları yer almaktadır. Makalenin devamında bu farklardan bahsedeceğim (Eng. Bio-inspired, Biomimicry, Biomimetics)

1.3 – TARİHÇE

1.3.1 – VELCRO BANDI VE DULAVRAT OTU

Biyomimetiğin bir bilim dalı olarak tanınmasının temelini, 1940 yılında İsviçre’de yaşayan George de Mestral adında bir elektrik mühendisi oluşturmuştur. George de Mestral köpeği ile birlikte alp dağlarında doğa yürüyüşüne çıktığı bir günde, “Dulavrat Otu” olarak bilinen bitki köpeğinin tüylerine ve kendisinin pantolonuna yapışıyor.

Bu bitkinin kıyafetlerinden ve köpeğinin üzerinden zor bir şekilde ayrıldığını fark edince aklına dâhice bir fikir geliyor ve Dulavrat Otundan aldığı ilham ile birlikte günümüzde giyim endüstrisinde çokça kullanılan ve yerel dilde “cırt cırtlı bant” olarak tabir edilen, Velcro Bandı ortaya çıkıyor. George de Mestral, bu fikrin patentini alıp, doğayı kopyalamaktan söz ederek Biyomimetiğin ilk bilimsel deneyimi ortaya koyuyor.

*Figür-1: Dulavrat Otu ve Velcro Bandı

Bu disiplini “Janine M. Benyus” terimsel olarak ilk kez 1997 yılında “Biomimicry: Innovation Inspired by Nature” adlı kitabında kullanmıştır.

1.3.2 – PALEOLİTİK DÖNEMDE BİYOMİMETİK YAKLAŞIMLAR

İnsanoğlu ilk çağlardan beri “merak güdüsü” ile doğayı irdelemiştir. İnsanoğlu, türünün devamı için doğanın mevcut gücüne ve sırlarla dolu gelişimine karşı yine doğanın argümanlarını keşfetmiş ve onları kullanarak kendini güçlü bir popülasyon olarak konumlamayı başarmıştır. İnsanlık olarak binlerce yıldır var olmamızı sağlayan ve geçmişimizden bugüne artarak devam eden en temel motivasyon merak ve keşiftir. İnsanoğlu merak ve keşif güdüsü ille doğadan esinlenmeyi ve onu taklit ederek yaşamını geliştirmeyi öğrenmiştir.

Doğada ki pek çok durum, varlık ve oluşum insanların yaşamında model ve ilham kaynağı olmuştur. Kuşlar gibi uçmak, balıklar gibi yüzmek en temel arzularının başında gelmiştir. İnsanlar bununla yetinmeyip, diğer canlılardan da farklı nitelikteki fizyolojik ve biyolojik özelliklerini taklit ederek ilham almıştır. İnsanoğlunun bu türden bir yaklaşımla hareket etmesinin temelleri karanlık çağa dayanmaktadır. Bilinen en eski örneklerinden biri, o dönemde yaşayan insanların avlanmak için kullandıkları taşı zamanla keskin bir yırtıcı hayvanın dişine benzetmeye çalışmasıdır.

*Figür-2: Paleolitik Döneme ait Balta uçları – Şanlıurfa Müzesinden

1.3.3 – İNSANOĞLU’NUN BİTMEK BİLMEYEN UÇMA DÜRTÜSÜ

Uçmak birçok dilde ve birçok kültürde özgürlüğü temsil eder. İnsanoğlu binlerce yıldır bu amacı erdem sayarak doğayı incelemiş, keşif ve deneyler gerçekleştirmiştir. Tarihte birçok uçma girişimi görmek mümkün. MÖ 400’lü yıllara dayanan ilk denemelerle başlayan uçma konusunda ki çalışmalar, İsmail Cevheri, Abbas İbn Firnas, Leonardo da Vinci, Sir George Cayley, Wright Kardeşler ve Hezafen Ahmet Çelebi’ye kadar niceleri uçuş girişiminde bulundu.

Tüm bu bilim adamı ve filozoflar tasarladıkları uçuş düzeneklerinde kuşların anatomik yapısını göz önüne almışlardır. Bu girişimleri tarihte Biyomimetik alanın da temel girişimler olarak değerlendirmek mümkündür. Ayrıca ilk başarılı insanlı uçuş denemesini gerçekleştiren Wright Kardeşler de, bir güvercinin anatomisini inceleyerek kendi aletlerini tasarladılar. Bunlar tarihteki ilk taklit girişimleri, günümüzde ise bu alan çok gelişti ve gelişmeye de devam ediyor.

*Figür-3: Leonardo Da Vinci’nin , Bilim ve Teknoloji Müzesi’nde sergilenen Uçan Makinasına ait Model, Milan/İTALYA

1.3.4 – TÜRK BİLİM ADAMI VE FİLOZOFLARIN BİOMİMETİK BAKIŞ AÇISI

Tarihte Türk bilim adamı ve filozofların doğayı model alarak ortaya koymuş oldukları pek çok eser, tasarım, buluş ve deneyler mevcuttur. Bu makalede bazılarından kısaca bahsederken, farklı bir araştırma makalesin de bu konuya geniş olarak yer vereceğim.

İsmail Cevheri uçuş denemesi yapmak için kendi imal ettiği tahta kanatları iki koluna bağlayarak Nişabur’da bir camiinin damına çıktı. Orada toplanan halka: “Ey ahali benim yaptığım buluşu şimdiye kadar kimse yapmamıştır. Sizin gözlerinizin önünde şimdi uçacağım. Dünyada yapılacak en mühim şey göklere uçmaktadır. Ben de onu yapacağım” diyerek camiinin damından atladı fakat bir müddet uçtuktan sonra düşerek hayatını kaybetti. Bu deneme kaynaklarda Wright kardeşlerden 900 yıl önce yapılmış en eski uçuş denemesi olarak gösterilir.

879-950 yıllarında yaşadığı bilinen Türk filozofu ve bilim adamı Farabi yüzlerce eser ortaya koymuştur. Eski Yunan felsefi düşüncesinin, özellikle de Sokrates, Aristotales ve Plato’nun felsefi görüşlerini Türk­ düşüncesine entegre eden Farabi, Newton başta olmak üzere kendisinden sonra gelen pek çok düşünürün de ilk hareket noktası olmuştur. (Bolay, 1990: 5-6).

Farabi beşeri bilimler hakkında ortaya koyduğu bir eserlerinde ve düşünce yapısında Biyomimetik disiplinin bir başka durumu olan Biyo-İlham’ı görmek mümkündür. Farabi’nin ileri sürdüğü bilimlerin sınıflandırılması, Aristo’nun incelediği tarzın aynısıdır. Aristo’nun bilim sınıflandırmasını güçlü bir şekilde destekleyen Farabi, “Erdemlerin en büyüğü bilimdir.” der.

Farabi’nin ileri sürdüğü bilimlerin sınıflandırılması adlı eserinde, Beşinci bilim oldukça dikkat çekici ve Biyomimetik ile uyumludur.

Farabi’nin Beşinci bilim tanımlaması şöyledir ; “Beşinci bilim, cisimler ve olayların (fiziksel cisimler gök, toprak ve onların arasında bitkiler ve hayvanlardır) bilimi olan fiziktir. Onda doğal ahengini sürdüren 7 kısım vardır: Gök, toprak, ölüm, mineraller, bitkiler, hayvanlar ve ruhtur.”

Farabi’nin bilim felsefesine göre ; “Gerçek eşyalarla oluşan gerçek dünyanın incelenmesi, özel teorik bilimlerde kanıt prensiplerinin incelenmesi, cisimden oluşmayan ve cisimde son bulmayan gerçek nesnelerin incelenmesi.” prensiplerine dayanır. Farabi, o yıllarda ki çalışmalarında ve eserlerin de Biyomimetik bilimini kavramsal yönü ile ele aldığını açıkça göstermektedir.

1.4 – GÜNÜMÜZDE BİYOMİMETİĞİN TANIMI ve YAKLAŞIMLAR

2005 yılında Janine M. Benyus ve Bryony Schwan tarafından kurulan ve AskNature.org gibi ödüllü çalışmalara imza atan “Biomimicry Institute’un” web sayfasında, biyomimetik bilimini şu şekilde tanımlanıyor: “Biyomimetik (Biyomimikri), doğanın zamanın sınavına tabii tutulmuş motiflerini ve stratejilerini örnek alarak, insanların sorunlarına sürdürülebilir çözümler arayan bir inovasyon yaklaşımıdır.”

*Figür-4: “Biomimicry Institute” Janine M. Benyus’un Biomimicry 3.8 fikrinin ürünüdür. Aynı zamanda “Biomimicry Group” adıylada bir vakıf şirketide mevcuttur. Bu şirket ile elde edilen gelir Biyomimetik eksenli projelerde kullanılmaktadır.

Janine M. Benyus ve Bryony Schwan tarafından kurulanasknature.orgweb sitesi, insanların yenilikçi problem ve ihtiyaçları temelindeki soruları için doğanın cevaplarını sunmaktadır. AskNature, dünyanın en geniş kapsamlı biyo-çözüm kataloğudur. İnsanların tasarım zorluklarına yönelik çözümler sunan AskNature, çevrimiçi kütüphanesinde 1.800’den fazla (Halen büyümeye devam ediyor!) biyomimetik başarı hikayesi ve yüzlerce biyo-ilham uygulamasını barındırmaktadır. Ayrıca tüm bu bilgileri ücretsiz olarak sunan eşsiz bir küratör görevini görmektedir.

*Figür-5: “AskNature projesine ait görsel logo (asknature.org)

Biyomimetik bilimi, temel olarak doğadaki modelleri inceler ve dünyamızın 3.8 milyarlık ömründe zaman içerisinde doğada test edilmiş , başarılı olmuş tasarımları ve sistemleri insanların problemlerine çözüm bulmak amacıyla taklit eder.

Biomimicry Institute’ün başkanlık görevini de yürüten Janine Benyus’a göre; “Hayvanlar, bitkiler ve mikroplar mükemmel birer mühendislerdir. Neyin işlediğini, neyin uygun olduğunu ve en önemlisi Dünya üzerinde neyin bozulmadan kalacağını keşfediyorlar. Gezegenimizin 3,8 milyar yıllık araştırma ve geliştirme faaliyeti sonrasında, fosiller başarısızlıklardır ve hayatta kalmanın gizemi etrafımızda saklıdır.” der.

ELEŞTİRİ : Janine M. Benyus, fosilleri tarihte doğanın dönüştüremediği birer doğal atık olarak görür ve doğanın başarısız tasarımları olarak tanımlanır. Oysaki yakın geçmişten bugüne kadar fosil atıklara insanoğlunun müdahalesi olmasaydı binlerce yıl sonra doğa tarafından tamamlanan bir eko-çevrimle tekrar faydalı bir model ve sisteme dönüştürülecekti. Bu yönü ile bile doğanın hiçbir atık bırakmayan, israftan uzak, yüksek verimli dinamiklerinden söz edebiliriz.

Janine M. Benyus buradan esinlenerekBiyomimetiğin hedefi, problemleri çözerken sürdürülebilir olan ve az enerji harcayan sistemleri veya tasarımları ortaya koymaktır. Sürdürülebilirlik kavramı çevreye olan zararın en aza indirgenebildiği, uzun ömürlü ve yüksek performanslı ürünler ve sistemler için kullanılır. En önemli noktası ise bu ürünlerin ve sistemlerin bir döngü içerisinde yer alabilmesi yani yaşam döngüsüne sahip olmasıdır.

Hayatımızda da karşılaştığımız ürünlerin birçoğuna dikkat edersek doğanın taklit edilmesiyle birlikte form veya işlev kazandığını görebiliriz. Dünyamıza zaman geçtikçe daha fazla ve onarılamaz zararlar veriyoruz. Çok fazla yapı inşa ediyor ve ihtiyacımız olduğundan fazlasını tüketiyoruz. Son yıllarda kısmen de olsa bu durumun farkına varan toplumlar, tüketimi azaltmaya yönelik politikalara ve tasarımlara kafa yormaya başladı.

Biyomimetik tam da bu noktada önem kazanmaya başladı. Biyomimetik disiplini, bir ürün ya da tasarımda ki, sadece fonksiyonellik ve fiziksel özellikler olarak değil aynı zamanda da doğal sürdürülebilirlik özellikleri ile de inceler. Dijital sanayi devriminin yaşandığı günümüz endüstrilerinde, bir ürünün seri üretimine önem verilirken, aynı zamanda az enerji tüketmesi, düşük maliyetli ve yüksek verimli olması, karbon emisyonu açısından yeterli düzeyde olması, doğadaki ekolojik çevrime katılabilmesi gibi sürdürülebilir özelliklerde öne çıkmaktadır. Bu durum Biyomimetik biliminin gelişmesine ve kitlelerce daha çok sahiplenilmesine fırsat yaratmaktadır.

YORUM : Biyomimetik ( Biomimicry) ile Biyo-ilham (Bioinspiration) Arasındaki Fark

Biyomimetik temel olarak bir problemi çözmek veya bir ihtiyaca cevap vermek üzere ortaya çıkarılan ürün, tasarım veya bir mekanizmada; fonksiyonellik, fiziksel avantaj, verim, doğal çevrim özelliği, ergonomi gibi özellikleri incelemektedir. Biyo-iham ise gezegenimizdeki biyo-uyum süreci ile ilgili olarak; mantıksal işleyişi, politikaları, mantaliteyi, bakış açısı ve yaklaşımları, farkındalığı da kapsayıcı özelliktedir.

Biyo-esinlenmiş mühendislik, biyolojik prensipleri mühendislik problemlerinin çözümleri için uygulayan yeni bir bilimsel disiplindir.

Biyo-esinlenme, doğayı harfiyen taklit etmekten ziyade, onun geliştirdiği çözümleri tasarım için bir ilham kaynağı olarak kullanmaktır. Taklitçilik, doğanın en güçlü enstrümanlarından biri olmakla beraber, İnsanlar için de sonsuz bir inovasyon kaynağıdır.

Taklitten inovasyon doğar mı? Taklit edilen referans doğa veya getirdiği doğallık (özgünlük) ise inovasyon ile sonuçlanması kesinlik seviyesinde olasılık taşır.

BİR SONRAKİ MAKALEDE aşağıdaki konulara devam edeceğim.

2 – BİYOMİMETİĞİN TEKNOLOJİYE ETKİLERİ Kapak Başlığı Altında ;

2.1 – Biyo-Esinlenmiş Mühendislik (Bioinspire Enginnering)

2.1.1 – Biyo-Esinlenmiş Mühendislik Modeli

2.1.2 – Biyo-Esinlenmiş Mühendislik Uygulama Evreleri

2-2 – Biyo-Esinlenmiş Mühendislik için Eğitim Olanakları

2-3 – Biyo-Esinlenmiş Robotik (Bio-inspired Robotics)

2-4 – Yapı Endüstrisi ve Mimari’ de Biyomimetik

2-5 – Tıp Teknolojileri ve Medikal’ de Biyomimetik

2-6 – Savunma ve Uzay Teknolojilerin de Biyomimetik

KAYNAKLAR :

  • Winged words: Flight in Poetry and History, Piero Boitani
  • Terzioğlu, Arslan. Türk-İslam Kültür çevresindeki IX.Yüzyıldan XVIII. Yüzyıl Sonuna Kadar Uçma Denemeleri ve Tekniğe Ait El Yazma Eserler, Türk Dünyası: Tarih, Şubat 2008
  • A. Khan, Adapt: How Nature’s Strangest Inventions are Helping Design Our Future, Atlantic Books, 2017.
  • Biomimicry as a Problem Solving Methodology in Interior Architecture
  • A. M. Davis, A. T. Plowright & E. Valeur, Directed Evolution: the Next Revolution in Drug Discovery? Nature Reviews, 2017.
  • S. Ölçer, Evrim Serüveni, Metis Yayınları, 2013.
  • “Biomimicry: Innovation Inspired by Nature” Janine Benyus, 1997
  • “Biomimicry as a Problem Solving Methodology in Interior Architecture” Rasha Mahmoud Ali El-Zeiny, July 2012

Diğer Teknoloji Haberlerimizi Okumak İçin Tıklayınız!

.


İLGİLİ İÇERİKLERYAZARIN DİĞER İÇERİKLERİ