طراحی بیونیک چیست؟

طراحی بیونیک چیست؟

طراحی بیونیک چیست؟ 1300 563 ایکاس

با درک عمیق تر از نوآوری محصول و توسعه پایدار، مفهوم “یادگیری از طبیعت” منجر به دور جدیدی از کاوش در طراحی بیونیک می‌شود. بر اساس توضیح منحصر به فرد نوآوری محصول و معنای گسترده بیونیک، این مقاله الگوهای طراحی نوآورانه زیادی را که عناصر طراحی زیادی از آن تشکیل شده است، تحلیل کرده و مفاهیم جدیدی از طراحی بیونیک را وارد کرده است. علاوه بر این، با توجه به شیوه‌های مختلف نوآوری محصول، روش جدیدی در طراحی بیونیک به دست آمده است و درک بیونیک از تقلید از موجودات زنده به تحقیق در مورد قوانین طبیعی و معنای زندگی گسترش یافته است.

طراحی بیونیک و تعریف آن

طبیعت در طول تاریخ نشان داده است که منبع غنی الهام برای طراحی محصول است. بیونیک یک حوزه‌ی بین رشته ای است که به ساختارها، روش‌ها و فرآیندهای موجود در سیستم‌های بیولوژیکی می‌پردازد. طراحی بیونیک فرآیند طراحی را با ترکیب جنبه‌های فرم و اصول عملکردی فراهم می کند. طراحی بیونیک می‌تواند به عنوان پلی بین طراحی و سایر علوم مرتبط عمل کند و بنابراین نقش برجسته‌ای در توسعه حوزه طراحی محصول ایفا می کند.

بیونیک و طراحی بیونیک علمی است که با الهام یابی فنی از ساختمان‌ها ، رفتارها و ارتباطات گوناگون عالم جانداران می‌پردازد. بیونیک در لغت به معنی “زیست شناختی” یا “به کارگیری اندام‌های ساختگی طبیعی” آمده است و نخستین بار در دهه ۱۹۵۰ میلادی، توسط دانشمند آمریکایی به نام جک .ای.استیل در سال ۱۹۵۹ به کار برده شد. وی بایونیک را علم سیستم هایی که شالوده و پایه تمامی سیستم های زنده است می دانست. پس از آن و از آنجا که این واژه بیشتر بار پزشکی داشت محققان دیگری که در علوم دیگر کار می کردند، واژه های بایومیمیکری و بایومیمتیک را هم به کار بردند. این دو واژه بیشتر در تحقیقات مهندسی به کار برده می شوند، برخلاف بایونیک که در تحقیقات زیستی و بیولوژیکال به کار می رود. معمولا بایونیک برخلاف تصور عامه، تنها کاربرد الگوهای زیستی در فناوری های جدید نیست، بلکه محققان در این رشته سعی می کنند کارکردهای طبیعی مورد نظر را تکمیل کنند و به کار بگیرند. الگوبرداری هوشیارانه نمونه ها و مکانیزم ها از ارگانیزم های طبیعی، یک بخش از بیونیک است که در آن طبیعت به عنوان یک پایگاه داده از راه حل هایی که کارایی آنها تایید شده است، مورد استفاده قرار می گیرد. در این رشته گاهی برخی الگوهای خاص طبیعی به عنوان منابع داده ای مورد استفاده قرار می گیرند اما این بخشی از کل روندی است که این علم در حال حاضر دنبال می کند.

bionic designs11

بیونیک

واژه بایونیک و نزدیکی آن به بایولوژی در ذهن ما این فکر را ایجاد می کند که این علم در ارتباط با موجودات زنده است. بایونیک علم سیستم هایی است که شالوده آنها سیستم های زنده است یا خصوصیات سیستم های زنده را دارند یا به سیستم های زنده می مانند. در حقیقت بایونیک به کنکاش در طبیعت و موجودات زنده می پردازد تا با کشف روابط موجود بتواند آنها را در فناوری مورد استفاده قرار دهد، یا به عبارت دیگر می توان آن را هنر استفاده از دانش سیستم های زنده در حل مسائل فنی دانست.

امروزه بایونیک تنها به سازوکار نظام هایی که برپایۀ سیستم های زنده اند، نمی پردازد، بلکه به تحلیل هر الگوی کاربردی موجود در طبیعت که قابلیت برآوردن نیازهای ما و حل مسائل فنی را داشته باشد، عنایت دارد. مطالعات بایونیک در علوم کامپیوتر، زمینه های مطالعاتی دیگری، نظیر سلول های عصبی مصنوعی، شبکه های عصبی مصنوعی، محاسبات تکاملی یا هوش محاسباتی و هوش جمعی را ایجاد کرده است. این اصول در طراحی سیستم های پردازش اطلاعات به کار گرفته می شود. انسان از ابتدا به نوعی از محیط زیست اطراف خود الهام گرفته است و درساخت و طراحی وسایل مورد نیاز خود از آنها استفاده کرده است. ایده استفاده از الگوهای طبیعی در فناوری های مدرن بسیار کارا به نظر می رسد چون این الگوها به صورت تکاملی رشد داشته اند و در هر مورد خاصی، بی نظیر و بی نقص هستند. عوامل مورد توجه در طراحی به قرار زیر است:

  • طبیعت به عنوان عامل الهام
  • انسان به عنوان اصلی ترین محورطراحی که استفاده کننده صرف از این فضاست
  • انسان به عنوان موجودی خلاق که در تکاپوی کشف ناشناخته هاست
  • انسان به عنوان موجودی با نیازهای متفاوت روحی و جسمی
  • محیط به عنوان میراث بشری ما که همه به یک اندازه در آن سهیم اند
  • فناوری به عنوان راه حلی در طراحی و نه غایت آن
bionic designs12
( برگرفته از مقاله طراحی بیونیک از باربارا کولومبو) دیاگرام فرآیندی که طی می‌شود تا یک ساختار و الگوی طبیعی به یک محصول توسعه یافته برسد

نقش بیونیک در خلاقیت

می توان خلاقیت را توانایی و مهارت ایجاد و ابداع چیزها و روش هایی تعریف کرد که تاکنون به آن فکر نشده است. در میان بسیاری از تعاریف خلاقیت، تعریفی که هانری پوانکاره، ریاضیدان فرانسوی ابداع کرد، به دلیل سادگی، دقت و دقت خود متمایز است: “خلاقیت به معنای ترکیب عناصر موجود از طریق ارتباطات مفید جدید است.” استفاده از اصطلاحات «جدید» و «مفید» با درک مشترک و شناخت اجتماعی خلاقیت و توانایی آن در تولید دانش جدید مرتبط است.

خلاقیت به کار رفته در فعالیت‌های حرفه‌ای و توسعه مهارت به ما این امکان را می‌دهد تا مشکل موجود در دستان شما را از دیدگاهی متفاوت دوباره فرموله کنیم. یک روش بسیار مفید برای ارتقای خلاقیت، می‌تواند مشاهده انتقادی راه‌حل‌های موجود باشد که نشان‌دهنده میراث فرهنگی است. چنین میراثی را می‌توان با دو نوع راه‌حل تشکیل داد: راه‌حل‌های طبیعی، که از طبیعت میلیاردها سال به دست می‌آیند و راه‌حل‌های تاریخی که انسان در هزاران سال آن را یافته است.

به طور خاص، مشاهده پدیده ها و جنبه های واقعیت، محرکی برای توسعه خلاقیت است تا جایی که فناوری های جدید اختراع می شوند. کاربرد فن آوری های جدید را می توان هم در یک زمینه جدید و هم در زمینه موجود برای بازنگری و بهبود انجام داد.

خلاقیت و توانایی حل مسئله ویژگی هایی است که هر یک از ما داریم. علاوه بر این، فعالیت های فکری و حرفه ای وجود دارد که بیش از دیگران از خلاقیت برای انجام وظایف خود استفاده می کنند. یکی از اینها طراحی است که هدف آن یافتن راه حل ها و اصول نوآورانه است که از تقاضا برای یک عملکرد شروع می شود.

نقش طراحی

کلمه طراحی صنعتی نشان دهنده فعالیت ها، دانش، ابزارهای نهایی شده برای دستیابی به یک هدف است. هدف طراحی صنعتی مدرن، تبدیل فرصت‌های تکنولوژیکی به کیفیت‌های جدید عملکرد، ارگونومی، ارتباط و زیبایی شناسی محصولات صنعتی است. به این ترتیب می‌توان ارزش‌های کیفی محصول اعم از فنی و معنایی را قابل درک کرد.

هدف طراحی صنعتی تعریف فرم، استفاده، پایداری محصول و چرخه عمر آن، کنترل هزینه‌ها، رابطه بین ارزش واقعی و درک شده و تولید حس محصول است. فرآیند طراحی پیچیده و مفصل است. در تمام عواملی که انگیزه‌های اصلی خرید محصول را تشکیل می‌دهند، از توسعه کانسپت تا عرضه به بازار، تعیین کننده است. طراح باید نقش یکپارچه کننده بین پتانسیل‌های مختلف پروژه را بر عهده بگیرد. او باید در مراحل توسعه محصول همکاری کند و اطلاعات را به اشتراک بگذارد زیرا او تنها کسی است که می تواند با بخش‌های مختلف شرکت صحبت کند. طراح در موقعیت ممتازی قرار دارد زیرا دید ۳۶۰ درجه دارد و کاتالیزوری است که مطابق با محیط اطراف خود واکنش نشان می‌دهد.

نوآوری خلاقانه

نوآوری محصول به‌ویژه از فعالیت طراحی شروع می‌شود، زیرا طراح تنها کسی است که می‌تواند به ایده‌ها معنا و شکل دهد، تحولات احتمالی آینده را تجسم کند و آنها را در مفهوم مشخص کند. طراحی را می توان به عنوان فرآیند خلاقانه ای تعریف کرد که به لطف آن یک جریان اطلاعات به نتایج ملموس تبدیل می شود. امروزه طراحی می تواند نقش مهمی در دستیابی به نوآوری محصولات صنعتی داشته باشد.

طراحی ابزاری است که قادر به تولید نوآوری مستمر و قابل انتقال در فرآیندهای توسعه محصول است. نوآوری تولید شده از طریق طراحی، آزمونی واقعی برای تاثیرگذاری و کارآمد بودن چنین فرآیندی است. فرآیند مدیریت توسعه محصول جدید الهام گرفته از اصول مدیریتی است که طراح را در فرآیند کسب و کار قرار می‌دهد. طراح یک شایستگی استراتژیک است، زیرا او به تعادل بین توانایی برآوردن نیازهای مشتری امروز و تحقق و پیش بینی انتظارات آینده کمک می کند. هدف از طراحی، تعریف مدل‌ها و ابزارهای مفهومی جدید است و در این زمینه بیونیک ابزاری است که می‌تواند از نقش طراحی در داخل شرکت پشتیبانی ‌کند.

قیاس

در زبان ایتالیایی کلمه Analogy به معنای “رابطه شباهت بین برخی از عناصر سازنده دو واقعیت یا شیء است که به شما امکان می دهد درجه خاصی از شباهت را بین خود واقعیت ها و اشیاء به صورت ذهنی استنتاج کنید.”

فرآیند قیاس ابزاری است که برای بسط نظریه ها، سناریوها و ایده های جدید در علوم، هنر، معماری و طراحی استفاده می شود. به ویژه استفاده از قیاس در هنرهای کاربردی مشهود است. نمونه ای از استفاده از قیاس در معماری و طراحی، قیاس بیولوژیکی، بین موجودات زنده و محصولات ساخته شده توسط انسان است. در زمینه طراحی و توسعه محصول، می‌توان از طریق فرآیند قیاس، نوآوری‌های حاصل از بخش‌های خاص و فوق العاده پیشرفته را به محصولات تلفیقی منتقل کرد.

اگر استفاده از قیاس‌ها تصادفی نباشد، بلکه برای پاسخگویی به خواسته‌های خاص برای بهبود/تجدید سبک زندگی طراحی شده باشد، آن نوآوری موثر می‌شود. به این ترتیب فرآیند نوآوری نیازی به تکیه بر اختراع ندارد، بلکه می تواند به سادگی به تفسیری فنی و فرهنگی از چیزی تبدیل شود که از قبل وجود دارد.

Screenshot 2021 11 03 143507

ابزارهای نوآوری

در فرآیند نوآوری محصول، طراحان تمام دانشی را که در تاریخ و فرهنگ یافت می شود، در اختیار دارند. با این حال، ابزارهای دیگری برای تولید نوآوری بر اساس قیاس وجود دارد.

استفاده از قیاس را می توان به عنوان اصل اساسی که بیونیک بر آن بنا شده است تعریف کرد. بیونیک (بیو قیاس با طبیعت) بر اساس توانایی طراح برای مشاهده بنا شده است. مشاهده طبیعت منبع نوآوری است، زیرا مطالعه و تحلیل یک عنصر طبیعی را به محصولی نوآور تبدیل می کند.

رویکردهای بررسی منابع مختلف دانش بیونیک متفاوت است. این‌ها از خلاقیت شهودی شروع می شود تا جستجوی سیستماتیک، از جستجوی رسمی تا راه حل های قیاسی. مشاهده پدیده های طبیعی می تواند روشی مفید برای ایجاد ایده های جدید و برانگیختن خلاقیت باشد. بیونیک مبتنی بر توانایی طراح برای مشاهده است، زیرا نه تنها به طراحی یک شکل طبیعی توجه می‌کند، بلکه ویژگی‌های مکانیکی و مورفولوژیکی آن را نیز در نظر می گیرد. اینها در سیستم‌های بیولوژیکی معمول هستند، جایی که تحقق محصولات باید مواد و ساختارهای جدیدی را در نظر بگیرد که هم از نظر اقتصادی سودمند و هم سازگار با محیط زیست هستند.

نمونه‌هایی از طراحی بیونیک

۱. طراحی ماشین بنز الهام گرفته از یک نوع ماهی: آئرودینامیک و فرم یک جعبه ماهی (Box Fish)  پایه طراحی این مرسدس بنز ۲۰۰۵ بود. این خودروی ساده و زیبا ۵۶ درصد ضریب درگ کمتری نسبت به سایر خودروهای کامپکتی دارد که در زمان خود عرضه شده بودند.

bionic designs10 1

۲. وبکم فیلیپس طراحی شده توسط استودیو طراحی فلین: حیوانات عجیب و ترسناک طرح‌های ترسناک را نیز تداعی می‌کنند؛ مانند وب‌کم فیلیپس طراحی استودیو طراحی محصول فلین. تلاقی فرم عنکبوت و اختاپوس (شاید حتی یک هیولا) در این محصول دیده می‌شود. در این محصول پاها کمک می کنند تا دوربین را در محل مورد نظر بتوان مستقر کرد.

bionic designs9 1

۳. پارچه مورفوتکس الهام گرفته از بال نوعی پروانه: الیاف مورفوتکس که در اینجا مشاهده می کنید از بال‌های آبی جذاب پروانه‌های مورفو الهام گرفته شده است. ظاهراً بال‌های این پروانه‌ها از لایه‌های زیادی پروتئین ساخته شده‌اند که نور را به روش‌های مختلف می‌شکند. رنگ‌های زنده در این الیاف بدون استفاده از رنگ‌ها یا رنگدانه‌ها به‌وجود می‌آیند.

bionic designs8 1

۴. پوشش لوتوس الهام گرفته از برگ نیلوفر آبی: سطح پیچیده حشرات با بال‌های بزرگ مانند پروانه‌ها و گیاهانی مانند نیلوفر آبی به لطف توپوگرافی سطحی پیچیده و نحوه تعامل آن با فیزیک مولکول‌های آب، عاری از خاک باقی می‌ماند. سطح آبگریز اجازه می دهد تا همیشه تمیز بماند. این پوشش از اصول ریز ساختار برای تمیز شدن خودکار پس از بارش باران استفاده می کند.

bionic designs7 1

۵. سفره ماهی هوایی برند فستو: این شناور بادکنکی الهام گرفته از سفره ماهی است. یک شناور هیبریدی کنترل از راه دور با بالون پر از هلیوم و محرک بال کوبنده است.

bionic designs6 1

۶. پنگوئن بیونیک: در اینجا مجموعه‌ای از پنگوئن‌های بیونیک وجود دارد که در واقع وسایل نقلیه زیر آبی مستقلی هستند که می‌توانند در دریاها حرکت کنند و الگوهای رفتاری متمایز و متغیر در عملیات گروهی را ایجاد کنند.

bionic designs5 1

۷. قطار گلوله ژاپن الهام گرفته از پرنده‌ی شاه ماهی: در تلاشی برای رفع صدای بسیار بلندی که هنگام خروج قطار گلوله ژاپن از تونل ها رخ داد، مهندسان ژاپنی به نمایه یک پرنده شاه ماهی متوسل شدند. مخروط دماغه قطار با الهام از چگونگی فرورفتن منقار کبوتر در آب طراحی شد.

bionic designs4 1

۸. قطعه مخلوط مایع الهام گرفته از گل لیلی: مارپیچ های مرکزگرای گل سوسن به جریان مایع کمک می کنند. این قابلیت الهام بخش طراحان شد تا این مخلوط کن آب را که مایع بیشتری را در مدت زمان مورد نیاز مخلوط می کند، طراحی کنند.

bionic designs3 1

۹. باله شناگر: این وسیله الهام گرفته از باله ماهی یک کمک برای شناگران است. این وسیله از سیلیکون پوشیده شده با فیبر کربن با یک صفحه تیتانیوم ساخته شده است. این سیستم در زمان نزول همان قدرتی را به شناگر می دهد که او را به سمت بالا هدایت و کمک می‌کند.

bionic designs2 1

۱۰. توربین آبی با الهام از باله نهنگ: فناوری سل یا برجستگی هایی که روی باله های یک نهنگ گوژپشت وجود دارد، الهام بخش پشت پره های توربین بادی است. استفاده از طراحی باله نهنگ باعث شده است که توربین‌ها در هنگام از کار کردن ساکت‌تر و قابل اطمینان‌تر باشند و در بادهای متلاطم حتی بهتر عمل کنند!

bionic designs 1

گردآوری و ترجمه: شبنم کامیار

منابع

BIONIC DESIGN, AS AN INNOVATION TOOL IN PEDAGOGIC PROCESS, Barbar Colombo, Milan Polytechnic, 2008.

https://www.yankodesign.com/2009/06/03/ten-inspirational-and-creative-bionic-designs/

https://www.intechopen.com/chapters/43353

دریافت مشاوره در مورد خدمات استودیو ایکاس

جهت دریافت مشاوره در مورد خدمات استودیو ایکاس در حوزه طراحی محصول، طراحی صنعتی و مدلسازی و … با ما تماس بگیرید.

برای ثبت امتیاز برای این پست کلیک کنید.
[امتیاز کلی: 4 میانگین امتیاز: 5]