Biomimicry คำตอบจากธรรมชาติ

ปีค.ศ. 1989 ขณะที่ผมในวัย 10 ขวบกำลังพยายามฝึกเต้นไมเคิล แจ็คสัน อยู่ที่บ้าน การรถไฟของญี่ปุ่นก็กำลังเผชิญกับโจทย์ปัญหาที่ท้าทายมันสมองวิศวกรเป็นอย่างมาก รถไฟชินกันเซ็นรุ่นที่เร็วสุด ณ ขณะนั้นคือรุ่น N300 ซึ่งวิ่งเร็วมากอยู่แล้ว คือประมาณ 270 กม./ชม. แต่แน่นอนว่า การพัฒนาของมนุษย์ย่อมไม่หยุดยั้ง และแผนการสำหรับรถรุ่นถัดไปก็ถูกวางไว้ว่าอยากจะให้เร็วขึ้นอีก เป็น 300 หรือกระทั่ง 350 กม./ชม. เพื่อจะได้ทำเวลา 2 ชั่วโมง 20 นาที พาผู้โดยสารข้ามระยะทาง 515 กิโลเมตร จากสถานีชินโอซากาไปสถานีฮากาตะ และจะได้เพิ่มจำนวนรอบวิ่งในแต่ละวันให้รองรับผู้โดยสารได้มากขึ้นอีก ซึ่งสำหรับประเทศแห่งการเดินทางด้วยรถไฟอย่างญี่ปุ่น ถือเป็นเรื่องที่มีผลสำคัญมากมายมหาศาล 

การจะบรรลุโจทย์นี้ในแง่ของ “ความแรง” เฉย ๆ คงไม่ติดอะไร แต่สิ่งที่ติด กลับเป็น “ความนุ่มนวล” เพราะว่ายิ่งรถไฟวิ่งเร็ว เสียงของมันก็จะยิ่งดัง และสร้างความรบกวนให้แก่ชาวบ้านผู้ที่อยู่อาศัยในละแวก มาตรฐานอย่างเป็นทางการของญี่ปุ่นกำหนดไว้ว่า เสียงที่วัดได้ในระยะ 25 เมตรจากเส้นกึ่งกลางรางจะต้องดังไม่เกิน 75 เดซิเบล ซึ่งเทียบเท่ากับเสียงเครื่องดูดฝุ่นดัง ๆ สักเครื่องหนึ่งเท่านั้น ท่านผู้อ่านคงจินตนาการออกถึงความซีเรียสจริงจังของชาวญี่ปุ่นในการเคารพกฎกติกามารยาททางสังคม ผมเองนึกภาพทีมวิศวกรทำพิธีตั้งสัตย์ปฏิญานว่าจะต้องบรรลุภารกิจนี้ให้จงได้ มิเช่นนั้น แม้ทำให้คุณยายสักคนเดียวต้องผวาตื่นเพราะเสียงรถไฟวิ่งดังเกินไป พวกเขาจะพร้อมใจกันคุกเข่าคว้านท้อง เอ้ย ลาออกก็พอ 

จะอย่างไรก็ตาม โจทย์นี้ไม่ใช่โจทย์ง่าย ๆ เลย ยิ่งรถไฟวิ่งเร็ว เสียงก็ยิ่งดังเพิ่มขึ้นจากหลายแหล่ง เช่น รางเสียดสีกับตัวรถ ตัวแท่งก้าน ๆ ที่ยื่นขึ้นมาบนหลังคา ซึ่งเอาไว้แตะรับไฟฟ้าจากสายไฟ พวกนั้นก็เสียดสีกับอากาศจนเกิดเสียงดังมากเช่นกัน และที่หนักสุดคือ ทุกครั้งที่ผ่านอุโมงค์ ตัวขบวนรถจะกลายเป็นเหมือนกระบอกสูบที่อัดอากาศเข้าไปในช่องแคบ ๆ ซึ่งพอใกล้จะโผล่พ้นปากอุโมงค์อีกฝั่ง แรงอัดนี้จะก่อให้เกิดปรากฏการณ์เสียงดังกัมปนาทที่เราเรียกกันว่า “โซนิกบูม” (Sonic Boom) ซึ่งดังมาก และทางรถไฟของญี่ปุ่นก็มีอุโมงค์เยอะมาก โจทย์ที่ยุ่งยากซับซ้อนขนาดนี้จะแก้ไขสำเร็จได้อย่างไร 

โชคดีที่คุณเอจิ นาคัตสึ (Eiji Nakatsu) ผู้จัดการแผนกวิจัยและพัฒนาที่ดูแลโครงการนี้อยู่ มีงานอดิเรกเป็น “นักดูนก”

เช้าวันหนึ่ง ในปีค.ศ.1990 คุณนาคัตสึเปิดหนังสือพิมพ์ดู แล้วเจอกรอบเล็ก ๆ เชิญชวนให้ไปเข้าร่วมฟังบรรยายของสมาคมดูนกแห่งประเทศญี่ปุ่นสาขาโอซากา ซึ่งคุณนาคัตสึก็ไปเพราะสนใจอยู่แล้ว แต่เขาไม่คาดคิดเลยว่าที่นั่นเอง จะเป็นแหล่งจุติแรงบันดาลใจอันนำมาซึ่งคำตอบที่เขาหาอยู่

“ธรรมชาติ” เป็นแหล่งคำตอบของโจทย์ปัญหามากมาย ป่า ทะเล ผืนดิน ท้องฟ้า เป็นดั่งห้องวิจัยที่ชีวิตได้ทำการทดลองผ่านผิดผ่านถูกมาแล้วเป็นล้าน ๆ ปี โดยมีความอยู่รอดเป็นเดิมพัน ขณะที่มนุษย์เราเพิ่งจะเริ่มมีห้องแล็บวิทยาศาสตร์มาแค่ไม่กี่ร้อยปีเท่านั้น เราเป็นสปีซีส์ที่ละอ่อนมาก และบางครั้งเราก็ต้องขอลอกข้อสอบจากธรรมชาติ  

Christophe Haubursin / Vox / 99% Invisible

ที่งานบรรยายของสมาคมดูนก คุณนาคัตสึได้มีโอกาสพูดคุยแลกเปลี่ยนกับนักดูนกคนอื่น ๆ โดยเฉพาะคนที่เป็นวิศวกรเหมือนกัน โดยเริ่มจากคำถามที่ว่า “นกอะไรบินเงียบที่สุด” 

ในขณะที่นกอื่นมีเสียงตีปีกพึบพับ ๆ เวลาบิน แต่ “นกฮูก” สามารถบินโผเข้าตะครุบเหยื่อได้อย่างเงียบกริบมาก ถ้าเป็นหนูก็โดนหิ้วไปโดยไม่รู้ตัว วิวัฒนาการที่ยาวนานได้ปรับจูนร่างกายของนกฮูกให้กลายเป็นสุดยอดนักลอบสังหารแห่งรัตติกาลผู้มาพร้อมกับความเงียบ มันบินเงียบขนาดนั้นได้อย่างไรทั้ง ๆ ที่ตัวก็ออกจะใหญ่ ผลปรากฏว่า นักปักษีวิทยาเคยสงสัยเรื่องนี้มานานแล้ว และหลังจากส่องเพื่อศึกษาดูปีกและขนนกฮูกอย่างละเอียดก็พบว่า มีโครงสร้างที่ช่วยลดเสียงแหวกอากาศเป็นองค์ประกอบอยู่มากมาย หนึ่งในนั้นก็คือซี่เล็ก ๆ จำนวนมากที่เรียงเป็นแถวอยู่บนสันด้านหน้าของปีกนกฮูก คล้าย ๆ มีคนเอาแผงขนตาเทียมมาแปะเรียงไว้อย่างสวยงาม (ศัพท์วิชาการเรียกว่า Fimbria) หลักการทำงานของซี่ขนแข็ง ๆ งอน ๆ พวกนี้ก็คือ เมื่อนกฮูกตีปีกหรือโผไปข้างหน้า ขนแต่ละซี่จะช่วยแหวกกระแสอากาศให้แตกย่อยออกเป็นหย่อมความแปรปรวนม้วนวน (Vortex) ลูกจิ๋ว ๆ หลาย ๆ ลูก ซึ่งแต่ละลูกนั้นผลิตเสียงเบาเท่าเสียงกระซิบของมด แทนที่จะปล่อยให้ลมพัดเป็นลูกใหญ่ลูกเดียว ซึ่งสิ่งนี้เองเป็นต้นเหตุที่ทำให้เกิดเสียงดัง

เมื่อรู้เคล็ดลับของคุณนกฮูกแล้ว คุณนาคัตสึจึงเริ่มเกิดไอเดียว่า หรือนี่จะเป็นสิ่งที่นำไปทดลองใช้กับรถไฟได้บ้าง โดยเฉพาะกับไอ้ตัวก้านที่โผล่มาจากหลังคา ซึ่งศัพท์ทางการเรียกว่าแพนโตกราฟ (Pantograph) หรือแหนบรับไฟ หรือชื่อเก่าคือสาลี่ ซึ่งไม่ว่าจะชื่อไหนก็ไม่สื่อให้นึกภาพออกเท่าไร เอาเป็นว่า จากดีไซน์เก่าที่เป็นโครงเหลี่ยม ๆ ทื่อ ๆ ดื้อ ๆ คุณนาคัตสึและทีมงานก็ได้ออกแบบแพนโตกราฟรุ่นใหม่ ซึ่งบริเวณที่สัมผัสกับสายไฟถูกเปลี่ยนให้กลายเป็นทรงปีกนก มีความลู่ลมหรือแอร์โรไดนามิกส์มากขึ้น มีการเจาะรูเล็ก ๆ เรียงเป็นแถวให้กระแสอากาศรีดผ่านแบบเดียวกับปีกนกฮูก ขณะเดียวกันตรงส่วนคอที่ต่อกับหลังคา (นึกถึงคอของตัว T) ซึ่งปกติเป็นส่วนที่แหวกอากาศเสียงดังที่สุด ก็ถูกเติมรายละเอียดเข้าไป โดยอาศัยหลักการจากปีกนกฮูกเช่นกัน หากนึกภาพคอนี้เป็นเหมือนกระโดงฉลามและมองจากด้านข้าง ในดีไซน์ใหม่ เราจะเห็นเส้นนูนที่เรียงสลับกันเป็นลายฟันปลา โดยเว้นช่องแคบ ๆ ระหว่างแต่ละเส้นไว้ ผลลัพธ์ก็คือเมื่อรถไฟวิ่ง กระแสอากาศจะถูกช่องและเส้นเล็ก ๆ พวกนี้กรีดซอยให้กลายเป็นหย่อมหมุนวนเล็ก ๆ ซึ่งช่วยลดเสียงลงได้เหมือนปีกนกฮูก 

คุณนาคัตสึตั้งชื่อให้กับแหนบรับไฟรุ่นใหม่นี้ว่า “วิงกราฟ” (Wing-Graph) และเมื่อนำไปติดตั้งทำการทดสอบก็ปรากฏว่าลดเสียงได้จริง ๆ  รถไฟที่ติดวิงกราฟและวิ่งด้วยความเร็ว 320 กม./ชม. ทำเสียงดังแค่ 73 เดซิเบลเท่านั้น ซึ่งถือว่าประสบความสำเร็จตามเป้าหมายที่ตั้งไว้อย่างสวยงาม 

wikipedia.org

แต่ช้าก่อน ยังฉลองไม่ได้ โจทย์ถัดมายังมีเรื่องของเสียงโซนิกบูมที่ดังบู้ม! เวลารถพุ่งผ่านอุโมงค์ ซึ่งคุณนาคัตสึก็มองหาแรงบันดาลใจจากโลกของนกอีกเช่นเคย อากาศนอกอุโมงค์กับอากาศที่ถูกอัดอยู่ในอุโมงค์นั้นมีความหนาแน่นต่างกันมาก จะมีนกชนิดไหนบ้างไหมนะที่ต้องเผชิญกับโจทย์คล้าย ๆ กัน คุณนาคัตสึนึกไปถึงราชันย์แห่งการกินปลา (Kingfisher) หรือ “นกกระเต็น” นั่นเอง โจทย์ในธรรมชาติของนกกระเต็นคือ จะทิ่มปากจากฟ้าลงสู่น้ำยังไงไม่ให้ปลาตื่น โดยที่ความหนาแน่นระหว่างน้ำกับฟ้านั้นต่างกันถึง 800 เท่า ขืนทิ่มไปแบบทู่ ๆ ก็คงไม่ต่างอะไรกับคนอ้วนโดดน้ำ แต่ในธรรมชาติเราเห็นนกกระเต็นจับปลาได้โดยแทบไม่ทำน้ำกระเซ็นเลย น่าเลียนแบบมาทำชินคันเซ็นเป็นอย่างยิ่ง 

©unsplash/@borisworkshop

คุณนาคัตสึและทีมวิศวกรทำการทดสอบเปรียบเทียบหัวรถรูปทรงต่าง ๆ ทั้งทรงหัวกระสุนแบบเก่า ทรงหัวจรวดแหลมมาก แหลมน้อย ทรงเลียนแบบปากนกกระเต็น และอื่น ๆ นอกจากนั้นยังทดสอบหลายวิธี ไม่ว่าจะเป็นการเอาแบบจำลองไปทิ้งลงน้ำแล้ววัดการกระเซ็น การยิงกระสุนรูปทรงต่าง ๆ เข้าท่อแล้ววัดคลื่นความดัน ตลอดจนการทดสอบสถานการณ์จำลองแบบซิมูเลชันในคอมพิวเตอร์ ทุกวิธีให้ผลออกมาตรงกันหมดว่า รูปทรงปากของนกกระเต็นนั้น มีสมการความแหลม ความยาว และความแบน ในลักษณะที่พอเหมาะพอเจาะที่สุด สำหรับการทิ่มแทงอย่างรวดเร็วแต่นุ่มนวล 

ในที่สุด เมื่อหัวรถทรงปากนกกระเต็นนี้ถูกนำไปสร้างจริงและทดลองวิ่งเข้าอุโมงค์จริง ก็ปรากฏว่าลดเสียงโซนิกบูมลงได้สำเร็จและทำเสียงดังไม่เกิน 70 เดซิเบล แม้จะวิ่งด้วยความเร็วถึง 300 กม./ชม. ซึ่งผ่านเกณฑ์มาตรฐานอย่างสวยงาม ดีไซน์หัวรถใหม่เลียนแบบปากนกกระเต็น รวมทั้งวิงกราฟใหม่เลียนแบบปีกนกฮูก ถูกนำมาประกอบรวมกันกลายเป็นรถไฟชินคันเซ็นรุ่นใหม่ที่ชื่อว่า N500 ซึ่งไม่เพียงเร็วขึ้น เงียบขึ้น แต่ยังสร้างแรงต้านอากาศน้อยลงถึง 30% และประหยัดพลังงานกว่ารถรุ่นเก่าอีก 15% ด้วย รถซีรีส์ N500 เริ่มต้นวิ่งรับผู้โดยสารจริงในปี 1997 และตั้งแต่นั้นมา คุณเอจิ นาคัตสึ ก็กลายเป็นตำนาน ไม่เพียงในแวดวงวิศวกรรมของประเทศญี่ปุ่น แต่ในฐานะตัวอย่างสุดคลาสสิกของการออกแบบที่ได้รับแรงบันดาลใจจากธรรมชาติ ซึ่งโด่งดังไปทั่วโลก

ตัวอย่างคลาสสิกระดับตำนานของแนวคิด Biomimicry หรือการลอกเลียนแบบธรรมชาติ ที่น่าจะคุ้นหูคุ้นตาท่านผู้อ่านยังมีอีกเยอะ เช่น เรื่องราวต้นกำเนิดของ เวลโคร (Velcro) ซึ่งบ้านผมเรียก “ไอ้แถบแควก ๆ” หลายคนอาจจะเคยได้ยินว่าคนที่คิดค้นตั้งแต่ยุค 1940s ได้รับแรงบันดาลใจจากการไปเดินเล่นแล้วเจอเมล็ดหญ้าเจ้าชู้ติดเต็มเสื้อผ้า เลยสงสัยว่ามันติดได้ยังไง แล้วก็เอาหนามมาส่องดูในกล้องจุลทรรศน์ พอเห็นว่าที่แท้หนามมันเป็นตะขอเกี่ยวเล็ก ๆ จำนวนมาก ก็เลยปิ๊งไอเดียเอามาออกแบบสิ่งประดิษฐ์เสียเลย 

ในยุคใหม่ขึ้นมาหน่อย เทคโนโลยียิ่งเปิดศักยภาพในการศึกษาและเลียนแบบธรรมชาติในระดับที่เล็กลงไปเรื่อย ๆ ตัวอย่างของตีนตุ๊กแกน่าจะเป็นอะไรที่ทุกคนได้ยินบ่อย ตีนของมันเกาะกำแพงได้ด้วยโครงสร้างที่เป็นขนเส้นเล็ก ๆ ระดับมองด้วยตาเปล่าไม่เห็น ซึ่งก็มีคนพยายามจะเลียนแบบนำหลักการไปทำส่วนผสมในกาวบ้าง ทำเทปแบบแกะแล้วไม่เหนียวบ้าง หรือกระทั่งสร้างถุงมือที่ทำให้คนไต่ตึกได้แบบสไปเดอร์แมน ซึ่งก็ทำได้แล้วจริง ๆ แต่ยังอยู่ในขั้นวิจัย ยังไม่มีจำหน่ายตามร้านสะดวกซื้อ พอพูดถึงสไปเดอร์แมน ใยแมงมุมนี่ก็เป็นอีกวัสดุหนึ่งที่หลายคนคงเคยได้ยินคำสดุดีว่าเทียบกับใยเหล็กเส้นเท่า ๆ กันแล้วทั้งเหนียวและเบากว่าหลายเท่า ทั้งนี้ การเลียนแบบใยแมงมุมให้สำเร็จก็ถือเป็นอีกหนึ่งความฝันของวัสดุศาสตร์ ซึ่งแม้ทุกวันนี้จะยังทำไม่ได้ แต่ก็มีรายงานความคืบหน้าออกมาอยู่เรื่อย ๆ    

อย่างที่เกริ่นไว้ตอนต้นว่า ธรรมชาตินั้นเป็นแหล่งคำตอบของโจทย์ปัญหามากมาย ใยแมงมุมเอย ตีนตุ๊กแกเอย หญ้าเจ้าชู้เอย อันที่จริงนั่นเป็นแค่หลากหลายคำตอบของโจทย์แค่โจทย์เดียวเท่านั้น คือทำยังไงจะยึดเกาะสิ่งอื่นได้ แต่จริง ๆ แล้ว ยังมีโจทย์และคำตอบเจ๋ง ๆ ที่คาดไม่ถึงอีกเยอะ ซึ่งผมจะพาสำรวจตัวอย่างกันต่อไป

William Thielicke

เรื่องของความสะอาดเป็นอีกโจทย์หนึ่งที่น่าสนใจ สิ่งมีชีวิตหลาย ๆ ชนิดมีวิวัฒนาการทำความสะอาดพื้นผิวของตัวเองได้โดยไม่ต้องอาบน้ำถูสบู่ หรือแลบลิ้นเลียตัว ยกตัวอย่างปรากฏการณ์ “น้ำกลิ้งบนใบบัว” แน่นอนบัวไม่มีลิ้น แต่เมื่อซูมดูใบบัวเราจะพบตุ่มเล็ก ๆ เคลือบแว็กซ์จำนวนมาก ซึ่งสร้างความตะปุ่มตะป่ำให้กับพื้นผิวในลักษณะที่หยดน้ำไม่สามารถยึดเกาะได้ แต่จะกลิ้งไปกลิ้งมารวมตัวกันเป็นหยดใหญ่ และระหว่างกลิ้ง น้ำก็ดูดเอาเศษฝุ่น ละอองสกปรกอะไรต่าง ๆ ติดไปด้วย ทำให้สิ่งสกปรกไม่สามารถสะสมได้ เรียกว่าเป็นพื้นผิวแบบ Self-Cleaning ที่มีบางบริษัทเอาไอเดียนี้ไปประยุกต์ทำสีทาภายนอก ซึ่งเมื่อแห้งแล้วจะเกิดเป็นตุ่ม ๆ ระดับไมโครสโคปิก (Microcopic) ที่มองไม่เห็นด้วยตาเปล่าแบบใบบัว ทำให้หยดน้ำไม่เกาะ ฝุ่นก็ไม่เกาะ และเมื่อเวลาผ่านไปนาน ๆ ขณะที่สีปกติจะเริ่มมีคราบรา คราบตะไคร่ขึ้น สีเลียนแบบใบบัวนี้ ก็จะยังสวยสดใสไร้มลทินอยู่เหมือนเดิม นี่จึงเป็นอีกหนึ่งนวัตกรรมที่ได้ผลและมีขายแล้วจริง ๆ (ชื่อสี StoColor Lotusan โดยกลุ่มบริษัท Sto Corp.) ใครสนใจก็ลองสั่งมาใช้ดูได้ 

Sharklet

จากใบบัวที่อยู่ปริ่มน้ำ เราดำต่อลงไปใต้น้ำบ้าง เหล่าปลาหลากหลายเอง แม้จะอยู่ในน้ำอยู่แล้ว แต่ก็เผชิญโจทย์ต้องรักษาผิวหนังให้สะอาดเหมือนกัน เพราะหากไม่ทำอะไรเลย อาจจะมีทั้งเพรียง ทั้งสาหร่าย เชื้อรา เชื้อโรค และอะไรต่าง ๆ มากมายมาเติบโตอยู่บนตัวได้ ปลากลุ่ม “ฉลาม” แก้ปัญหานี้โดยอาศัยการที่ผิวหนังของมันปกคลุมด้วยร่องสันขรุขระเล็ก ๆ ซึ่งจัดเรียงตัวในลักษณะพิเศษ นักวิจัยพบว่า บรรดาจุลินทรีย์ต่าง ๆ ดูจะไม่ชอบเกาะหรือเติบโตบนพื้นผิวลักษณะนี้เลย ในที่สุดก็มีบริษัททดลองผลิตฟิล์มเลียนแบบแพตเทิร์นบนผิวหนังฉลามขึ้นมา แล้วพบว่า สามารถยับยั้งการเจริญเติบโตของเชื้อแบคทีเรียได้จริงโดยไม่ต้องใช้สารเคมี โดยบริษัทตั้งชื่อเทคโนโลยีนี้ว่าฟิล์ม Sharklet ซึ่งสามารถเอาไปแปะกับสารพัดสิ่งที่คุณต้องการเพื่อทำให้เป็นพื้นผิวปลอดเชื้อ เช่น มือจับของประตูตามโรงพยาบาล ปุ่มกดลิฟต์ ราวบันได มือจับรถเข็นในซูเปอร์มาร์เก็ต และอื่น ๆ อีกมากมายเท่าที่จะจินตนาการออก (จริง ๆ แล้วเทคโนโลยีเลียนแบบหนังฉลามยังสามารถเอาไปทำชุดว่ายน้ำที่ทำให้ว่ายเร็วขึ้นได้ด้วย)

velorution.com

จากโจทย์เรื่องความสะอาด มาดูเรื่องความปลอดภัยบ้าง หากถามว่าเทคโนโลยีหมวกกันน็อกน่าจะไปเลียนแบบจากสิ่งมีชีวิตอะไรดี ท่านจะพอนึกออกกันไหม ตัวอย่างแรก ผมจะพาเรากลับสู่โลกของนกอีกแล้ว “นกหัวขวาน” เป็นนกที่เอาหัวชนต้นไม้แรง ๆ วันละเป็นหมื่นรอบ จนบางทีก็อดสงสัยไม่ได้ว่า สมองมันไม่ได้รับความกระทบกระเทือนบ้างหรือไร ปรากฏว่ากายวิภาคของมันทั้งในระดับกระดูก กล้ามเนื้อ และเนื้อเยื่อต่าง ๆ ล้วนมีความพิเศษที่ช่วยซับแรงกระแทกทั้งนั้น แต่รายละเอียดคงเยอะเกินกว่าจะอธิบายได้ในบทความนี้ อย่างไรก็ตาม มีคนหัวใสได้นำเอาบางองค์ประกอบของกายวิภาคนกหัวขวานไปสร้างเป็นต้นแบบหมวกกันน็อกแล้วจริง ๆ และเมื่อทดสอบดูก็พบว่า สามารถรับแรงกระแทกได้มากกว่าหมวกที่วางขายตามท้องตลาดถึง 3 เท่า 

นอกจากนกหัวขวานแล้ว อีกหนึ่งแรงบันดาลใจเรื่องหมวกกันน็อกธรรมชาติก็มาจากแหล่งที่คาดไม่ถึงพอ ๆ กัน นั่นคือผลไม้อย่าง “ส้มโอ” ที่ทั้งใหญ่ทั้งหนัก แต่เมื่อตกจากต้นสูง ๆ กลับไม่แตกเละตอนกระแทกพื้น (นึกภาพเทียบกับแตงโม) แสดงว่าวัสดุซับแรงกระแทกที่เป็นเยื่อขาว ๆ ใต้เปลือกของมันจะต้องถูกออกแบบมาเป็นอย่างดีมาก ๆ และบริษัทที่สนใจขอยืมไอเดียจากส้มโอไปผลิตเป็นโฟมที่ซึมซับแรงกระแทกได้ดีเป็นพิเศษก็ไม่ใช่ใครที่ไหน แต่เป็นยักษ์ใหญ่อย่าง BMW นั่นเอง (จริง ๆ แล้ว Adidas ก็สนใจด้วย คาดว่าน่าจะเอาไปทำรองเท้าวิ่ง) 

warka water/architecture and vision

โจทย์อีกประเภทหนึ่ง คือการไปดูสิ่งแวดล้อมที่ลำบากมาก ๆ แล้วตั้งคำถามว่า สิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ที่นั่นสามารถเอาตัวรอดได้อย่างไร เช่น พืชและสัตว์ทะเลทรายมีวิธีการหาน้ำให้พอยังชีพได้อย่างไร ที่ทะเลทรายนามิบ (Namib Desert) ที่บริเวณชายฝั่งประเทศนามิเบีย มี “ด้วง” อยู่ชนิดหนึ่งซึ่งตอนกลางคืนจะออกมายืนชี้ตูดขึ้นฟ้า เราเรียกว่าพฤติกรรม “อาบหมอก” (Fog Basking) บนหลังของมันมีปุ่มเล็ก ๆ จำนวนมากซึ่งจะคอยดึงดูดไอน้ำในอากาศให้มารวมตัวกันเป็นหยดใหญ่ขึ้น ๆ เมื่อถึงจุดหนึ่งหยดน้ำค้างเหล่านี้จะสัมผัสกับพื้นผิวด้านข้างของปุ่มซึ่งมีความมันลื่น ทำให้น้ำไหลกลิ้งตามร่องลงไปรวมกันที่ปาก ด้วงจึงดื่มน้ำดับกระหายได้โดยไม่ต้องรอฝนตก หรือถ่อไปหาบ่อที่ไหนไกล ที่น่าสนใจคือ “แคคตัส” ซึ่งเราเอามาเลี้ยงดูเล่นจนลืมไปแล้วว่ามันเป็นพืชทะเลทราย ก็มีการปรับตัวสำหรับดักน้ำค้างในลักษณะคล้าย ๆ กัน คือถ้าไปส่องดูหนามของแคคตัสอย่างละเอียด เราจะเห็นทั้งรูปทรงองศา เงี่ยงเล็กเงี่ยงน้อย และแนวร่องระดับจุลทรรศน์มากมาย ซึ่งคอยเอื้อต่อการดึงความชื้นในอากาศให้ก่อตัวเป็นหยดน้ำ แล้วนำทางพวกมันให้เคลื่อนเข้าสู่ตัวต้น ทั้งด้วงอาบหมอกและหนามแคคตัส ถูกนำไปใช้เป็นแรงบันดาลใจออกแบบอุปกรณ์ดักหมอกต่าง ๆ มากมาย เช่น กระติกน้ำที่เติมตัวเองได้ เพียงเอาไปตั้งค้างคืนไว้ข้างนอก ซึ่งน่าจะเหมาะกับตลาดของคนชอบแคมปิงเดินทาง (เป็นผมจะออกแบบกางเกงด้วงนามิบ สำหรับใส่ไปยืนโก้งโค้งชมทะเลหมอกแล้วดื่มน้ำไปด้วย) 

มีนักออกแบบชาวอิตาเลียนคนหนึ่งชื่ออาร์ตโร วิตโตริ (Arturo Vittori) ไปรับรู้ปัญหาขาดแคลนน้ำสะอาดตามหมู่บ้านห่างไกลที่เอธิโอเปีย แล้วพยายามช่วย โดยการผสมผสานไอเดียทั้งจากการอาบหมอกของด้วงนามิบ จากวัสดุ วัฒนธรรม ภูมิปัญญา และสถาปัตยกรรมท้องถิ่น ซึ่งสุดท้ายได้ผลงานออกมาเป็น “หอคอยดักหมอก Warka Tower” ซึ่งผลิตน้ำค้างไว้ให้ชาวบ้านใช้ได้จริง ทั้งยังสวยงามกลมกลืนไปกับชีวิตความเป็นอยู่ที่นั่น ตลอดจนชุมชนก็มีส่วนร่วมทำเองและดูแลรักษาเองต่อไปอย่างยั่งยืนอีกด้วย ตัวอย่างนี้แสดงให้เห็นว่า แนวคิดเลียนแบบธรรมชาติไม่ได้มีไว้เพื่อแค่สร้างนวัตกรรมเจ๋ง ๆ สำหรับตอบสนองตลาดผู้บริโภคเท่านั้น แต่ยังเป็นแนวทางในการช่วยเหลือผู้คนที่ยากลำบากได้อีกด้วย  

unsplash/@artic_studios

ถึงที่สุดแล้ว ปรัชญาการเลียนแบบธรรมชาติในระดับที่ลึกจริง ๆ คงไม่ใช่แค่การก็อป “วิธี” แก้ปัญหาอะไรบางอย่างมาใช้แบบโต้ง ๆ แต่เป็นการค่อย ๆ ซึมซับและซาบซึ้งกับ “วิถี” ของธรรมชาติ ซึ่งมีทั้งประสิทธิภาพ ความงาม ความอ่อนโยน กลมกลืน และยั่งยืน เมื่อเราได้ใกล้ชิดศึกษาสิ่งเหล่านี้มากขึ้น เราจะยิ่งรู้สึกเคารพในแบบอย่างจากธรรมชาติ จนบางทีเราอาจจะเกิดแรงบันดาลใจอยากเปลี่ยนแปลงตนเองในระดับอารยธรรมให้สอดคล้องกับวิถีเหล่านั้นบ้าง 

มนุษย์เราเก่งและมาไกลมากแล้ว แต่เรามักสำแดงความเก่งของเราด้วยวิธีที่รุนแรง บ้าพลัง และหยาบกระด้าง กระบวนการผลิตอะไรสักอย่างของเรา ไล่ตั้งแต่ปูนไปจนถึงพลาสติก มักต้องใช้ความร้อนและความดันมหาศาล ทั้งยังปล่อยฝุ่นและควันพิษมหาศาลไม่ต่างกัน สร้างของเสียเหลือทิ้งก็ในปริมาณมหาศาล ขณะที่ธรรมชาติสร้างสรรค์สิ่งมหัศจรรย์พอ ๆ กันได้ด้วยกระบวนการที่อ่อนโยนกว่ามาก 

นึกถึงปะการังที่ค่อย ๆ สร้างนครคอนกรีตได้โดยไม่ต้องเผาอะไรเลย เพียงค่อยๆ ดึงแร่ธาตุออกจากน้ำอย่างอ่อนโยน นึกถึงต้นไม้ที่สามารถสร้างไม้ขึ้นมาได้จากลมหายใจของสรรพสัตว์และพลังงานจากแสงแดด นึกถึงหิ่งห้อยและสิ่งมีชีวิตอีกมากมายที่สามารถปล่อยแสงได้โดยหลอดไฟของมันไม่ร้อนแม้แต่นิด ในธรรมชาติ ทุกอย่างแลดูจะเกิดขึ้นภายใต้สภาวะที่เอื้อต่อชีวิต และนี่คือปรัชญาธรรมชาติที่มนุษย์เราเพิ่งเริ่มจะเล็งเห็นความสำคัญ และใฝ่ฝันจะเลียนแบบให้ได้บ้าง หากยังไม่สายเกินไป

Newlight

ที่ผ่านมา เริ่มมีบริษัทจำนวนไม่น้อยที่พยายามหาวิธีผลิตปูนและคอนกรีตโดยการดึงแคลเซียมและคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากน้ำแบบเดียวกับที่ปะการังทำ (เช่น บริษัท Fortera และ Blue Planet Ltd.) บางบริษัทก็พยายามดึงคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากอากาศแบบเดียวกับที่พืชสังเคราะห์แสง โดยคาร์บอนโพลีเมอร์ที่ผลิตได้ก็สามารถนำไปใช้เป็นวัสดุทดแทนพลาสติก (เช่น บริษัท Newlight และ Novomer) กระบวนการผลิตประเภทนี้ไม่เพียง “หยุด” ปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ออกสู่อากาศ แต่ยังสามารถช่วย “ลด” คาร์บอนที่ถูกปล่อยออกมาแล้ว โดยการไปเอาควันเสียจากมลพิษอุตสาหกรรมต่าง ๆ มาใช้เป็นวัตถุดิบทดแทน พูดง่าย ๆ คือ ถ้าเราเลียนแบบธรรมชาติจนบรรลุวิถีนี้ได้สำเร็จ อากาศจะยิ่งสะอาดขึ้นในทุก ๆ ครั้งที่เราสร้างตึก และโลกจะยิ่งหายร้อนในทุก ๆ ครั้งที่เราผลิตเก้าอี้พลาสติกขึ้นมาสักตัว ทั้งหมดนี้ฟังดูเหลือเชื่อและกลับตาลปัตรมาก...แต่เป็นไปได้

“ธรรมชาติ” เป็นแหล่งคำตอบของโจทย์ปัญหามากมาย ป่า ทะเล ผืนดิน ท้องฟ้า เป็นดั่งห้องวิจัยที่ชีวิตได้ทำการทดลองผ่านผิดผ่านถูกมาแล้วนับล้าน ๆ ปี โดยมีความอยู่รอดเป็นเดิมพัน สิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดเปรียบได้ดั่งหนังสือหรือตำราดี ๆ สักเล่ม และในขุมทรัพย์แห่งความหลากหลายทางชีวภาพของประเทศเขตร้อนอย่างบ้านเรา ก็แทบคาดเดาไม่ได้เลยว่า ยังมีอะไรที่รอคอยให้ค้นพบอยู่อีกมากมายขนาดไหน 

ในโลกที่เชื้อไวรัสอุบัติใหม่กำลังระบาด เราอาจสงสัยว่า ทำไมค้างคาวถึงอยู่ร่วมกับไวรัสเหล่านี้ได้โดยไม่เจ็บป่วยอะไร ในโลกยุคใหม่ที่เรากำลังจะไว้ใจ AI ให้ขับรถแทนเรา เราอาจสงสัยว่าฝูงปลาเป็นร้อยเป็นพันว่ายตามกันได้อย่างไรโดยไม่เคยชนกัน แต่ในโลกที่สิ่งแวดล้อมถูกทำลายไปเรื่อย ๆ คำตอบของคำถามเหล่านี้อาจหายไปเสียก่อน เราอาจจะกำลังเผาห้องสมุดโดยไม่รู้ตัว น่าเสียดายหากคลังความรู้จากธรรมชาติจะต้องสูญหายไปโดยที่เรายังไม่ทันได้มีโอกาสศึกษาด้วยซ้ำ

เรื่อง : แทนไท ประเสริฐกุล