מגזין המים הישראלי הנדסת מים 57
בהינתן מגבלת משאבים, אסטרטגיה רלוונטית לקיימות )המשך קיום(
היא ”להשיג יותר בפחות”, כלומר להשיג יותר תועלת בפחות משאבים.
אליות לקיימות ברור. קיימות יכולה להיות מושגת במערכות ֵ הקשר בין איד
אליות המספקות יותר תועלת בפחות משאבים. הרעיון של מזעור ֵ איד
השפעות שליליות והגעה למרב ההשפעות החיוביות כבר נקשר בספרות
לקיימות, ואף שימש בסיס לפיתוח של קווים מנחים מקיימים בפיתוח
מוצר. כותבת המאמר פיתחה במסגרת עבודת הדוקטורט שלה את רעיון
אליות והקשר שלו לקיימות לכלי לפיתוח ביומימטי מקיים. ֵ האיד
גם מערכות ביולוגיות החשופות לתחרות על משאבים מדגימות אסטרטגיות
אליות כדי להתקיים. בעוד שלא ברור כיצד לבצע חיפוש של ”עקרונות ֵ איד
אליות מונחה על-ידי כלל פשוט של ֵ חיים”, חיפוש של אסטרטגיות איד
הגדלת התועלת ממערכת לצד הקטנת העלויות שלה.
במסגרת המחקר נותחו מספר מערכות ביולוגיות באמצעות מסגרת
)איור 2(, כאשר המערכות הביולוגיות TRIZאליות כפי שהוגדרה ב- ֵ האיד
נלקחו מבסיס הנתונים המכיל פיתוחים ביומימטיים ממקורות מידע שונים
העוסקים בתחום. המערכות שנבחרו לניתוח הן מערכות המייצגות מבנים
חוזרים בטבע, שזוהו בחלק אחר של המחקר. בחרנו להתמקד דווקא
במערכות אלה, משום שהן מייצגות פתרונות מבניים גנריים בטבע, וסביר
אליות. ֵ להניח שייצגו גם אסטרטגיות איד
TRIZאיור 2 - הגדרת האידיאליות על פי
אליות והעקרונות התכנוניים בטבע שנמצאו מוצגים ֵ אסטרטגיות האיד
בטבלה 1, בלוויית דוגמה לכל עיקרון תכנוני. ניתן לראות שנמצאו יותר
אסטרטגיות ועקרונות תכנוניים להקטנת עלויות לעומת כאלה להגדלת
אליות חופפות חלקית ל”עקרונות החיים” ֵ התועלת. אסטרטגיות האיד
אליות מנוסחות בצורה יישומית ֵ ומעשירות אותם, כאשר אסטרטגיות האיד
יותר. כך, למשל, עיקרון החיים של ”שימוש במשאבי חומר ואנרגיה זמינים”
אינו מספק את המידע היכן נמצאים משאבים אלה. מאידך גיסא, עקרון
( ובאפקטים gradientsאליות המקביל העוסק ב”שימוש במפלים ) ֵ האיד
פיזיקליים, כימיים וגיאומטריים כמקורות אנרגיה” מספק את התשובה היכן
ניתן למצוא את המשאבים.
דוגמה נוספת אפשר לראות בעקרון החיים ”שימוש במעגלי משוב”,
שהוא עיקרון כללי ואינו מפרט היכן ניתן לאתר מעגלי משוב כאלה. עקרון
אליות המקביל ”סנכרון פרמטרים של המערכת” מציע להשתמש ֵ האיד
במעגלי המשוב על-ידי סנכרון פרמטרים של המערכת עם פרמטרים
בסביבה. למשל, פרחים ואף עלים מסוימים משנים את מיקומם )פרמטר
של הצמח( ביחס למיקום השמש )פרמטר של הסביבה(, תופעה המכונה
(, כדי להגביר אתשעות החשיפה לאור השמש. heliotropismנהייה לשמש )
”עקרונות החיים” מבוססים על גישה הוליסטית הרואה באורגניזם חלק
אליות מבוססות על גישה טכנית ֵ מהמערכת האקולוגית. אסטרטגיות האיד
ותפקודית. כך למשל, עקרון החיים ”טיפוח יחסי שיתוף” מבוסס על גישת
אלי המקביל ”העברה של ֵ (, בעוד שהעיקרון האידwin-winרווח לכול )
פונקציות למערכת-העל” מדגיש בעיקר את התועלת למערכת, אף על פי
שגם אורגניזמים במערכת-העל עשויים להיתרם משיתוף זה.
אליות איתרנו עקרון קיימות חדש בטבע: ”העצמת יחסי ֵ דרך עדשת האיד
הגומלין עם הסביבה להשגת אפקט פונקציה חזק יותר באמצעות הגדלת
שטח הפנים של המבנה”. הגדלת שטח הפנים נגזרת לרוב מפני שטח לא
חלקים המאופיינים בבליטות, או מהגדלת המבנה עצמו. בניגוד ל”עקרונות
אליות”, העוסקים בהגדלת מספר הפונקציות ֵ החיים” ו”לעקרונות האיד
המשויכות למבנה אחד )תכנון רב-תפקודי(, העיקרון החדש עוסק בהעצמת
האפקט של פונקציה נתונה. למשל, אם מבנה מסוים מסיר לכלוך, כיצד יסיר
יותר לכלוך? בדוגמת אפקט הלוטוס מעצימות הבליטות הרבות שנמצאות
על האפידרמיס של העלה את יכולת הניקוי העצמי שלו.
אליות שבוצעו במחקר לא כללו ניתוח תהליכים, והתמקדו ֵ ניתוחי האיד
יותר במבנים. מסיבה זו, אסטרטגיות קיימות תהליכיות, הקשורות למשל
לתהליכים של צמיחה וייצור בטבע, נעדרות בשלב זה, אך ניתן להשלימן
במחקר עתידי.
אליות ככלי תכנוני בא ֵ בדומה ל”עקרונות החיים”, השימוש בעקרונות האיד
לידי ביטוי בהטמעת האסטרטגיות והעקרונות התכנוניים שזוהו עוד בשלב
התכנון הרעיוני, או שימוש בהם כבסיס להצעת שינויים תכנוניים. ההנחה
אליות במוצר המתוכנן ֵ הבסיסית היא שיישום של כמה שיותר עקרונות איד
אליות, ומכאן גם את רמת הקיימות של המוצר. החוזק ֵ יגדיל את רמת האיד
אליות הוא העובדה שהוא מסגרת פשוטה וברורה ֵ העיקרי של כלי האיד
למתכננים, שמאפשרת המשך חיפוש של עקרונות קיימות בטבע וניסוחם
באופן יישומי למתכננים.
מקיים או לא מקיים זו השאלה
לצד הכלים הביומימטיים שפותחו לתמוך בהעברת פתרונות מקיימים מן
הביולוגיה להנדסה, נותרת השאלה, האם פתרונות ביומימטיים הם בהכרח
מקיימים? מתכנן ביומימטי יכול להעתיק פתרון תכנוני מסוים מן הטבע
אך לבצע אותו בדרך לא מקיימת, תוך שימוש בחומרים מזיקים ובתהליכי
ייצור מזהמים. ברור כי שיטת תכנון ביומימטית אינה ערובה לקיימות, וכי יש
לבצע תהליך מודע של העתקת הפתרונות המקיימים של הטבע תוך בחינת
המערכת הביולוגית כחלק מסביבתה. לאחרונה פורסם מחקר של ניתוח
שיטתי להערכת הקיימות של מוצר ביומימטי מורכב בעזרת מתודולוגיית
להערכת קיימות. מוצר ביומימטי שפותח בשנות ה-06 ללא P526$ה-
כל דרישה לתכנון מקיים, הושווה למספר מוצרים לא-ביומימטיים שפותחו
לאחרונה כמוצרים מקיימים. נמצא שהמוצר הביומימטי שפותח לפני
יותר מ-05 שנה זהה ברמת הקיימות שלו למוצרים המודרניים שפותחו
תחת דרישות קיימות מחמירות. זוהי עדות ראשונה ומעודדת לקשר בין
ביומימטיקה וקיימות. עם זאת, ברור שהכלים הביומימטיים שפותחו הם
מתכנן ביומימטי משתמש בטבע כמחולל רעיונות
תכנוניים חדשניים ומקיימים בעיקר בשלב הראשוני
ן ההנדסי, שלב התכנון הרעיוני. ֶ כ ּ ֶ של תהליך הת
בשלב זה מורחב מגוון הפתרונות האפשריים על ידי
בחינת הפתרונות המקיימים של הטבע