Teknologi Biomimetik

Oleh : Ismayadi Ismail

Sejak zaman dahulu lagi manusia telah memerhatikan alam semulajadi sebagai sumber inspirasi. Sifat dan ciri yang ada pada flora dan fauna telah memberikan idea kepada manusia untuk kelangsungan hidup dengan meniru gaya dan sifat alam untuk kegunaan dan aplikasi seharian. Perkataan biomimetik mungkin baru kedengaran bagi sesetengah masyarakat, namun jika diundur ke belakang didapati nenek moyang kita telah menggunakan inspirasi dari alam untuk mencipta pelbagai bahan dan juga peralatan sejak berkurun lamanya. Biomimetik bermaksud meniru atau mengambil contoh kebolehan alam semulajadi termasuk haiwan atau tumbuhan yang diterjemahkan kepada rekabentuk kejuruteraan yang dapat digunakan untuk menghasilkan peranti atau perkakasan kegunaan manusia.

Kita dapat melihat masyarakat China yang menggunakan prinsip biomimetik dengan mencipta sutera tiruan sejak 3000 tahun dahulu. Cendekiawan masa lampau, Leonardo da Vinci pula telah mengkaji bagaimana cara burung terbang dan beliau telah mencetus idea bagi rekabentuk mesin terbang. Pada kurun ke-20, kita boleh lihat pelbagai produk yang diilhamkan dari alam semulajadi termasuklah rekabentuk pesawat. Sejak tahun 1980, kepintaran buatan dan rangkaian neural dalam bidang teknologi maklumat telah tercetus hasil dari kajian dan keghairahan meniru otak manusia. Kewujudan sel bio dan asid deoksiribonukleik (DNA) telah member ilham kepada para saintis dengan harapan suatu hari nanti mereka dapat mencipta alat berskala molekul yang dapat membina dirinya sendiri. Dalam bidang biologi, protein telah digunakan dengan mengawal formasi sebatian bahan kimia bagi membentuk struktur bahan fungsian dan juga hibrid.

Bagi bidang biomimetik, penggunaan kaedah-kaedah dan juga sistem yang wujud dalam alam sekitar bagi aplikasi kejuruteraan dan teknologi telah berkembang dan menghasilkan banyak inovasi yang jauh lebih baik dari apa yang akal manusia dapat fikirkan. Ini adalah kerana alam semulajadi telah mengambil masa berbilion tahun dan menghasilkan penyelesaian yang efektif kepada masalah kompleks di sekeliling manusia. Dalam sistem alam semulajadi, pembaziran dan kecuaian amat jarang berlaku tidak seperti sistem ciptaan manusia. Kita mengambil contoh kereta yang dijanakuasa dengan gas hanyalah 20 peratus efisien yang mana hanya 20 peratus dari kandungan tenaga terma dari gasolin ditukarkan kepada daya mekanikal.

Perkataan biomimetik pertama kali digunakan oleh seorang pereka dari Amerika, Otto Schmitt pada tahun 1950. Biomimetik juga dikenali sebagai Bionik (istilah ini pertama kali digunakan oleh seorang pegawai tentera udara Amerika pada tahun 1958), bio-inspirasi dan juga biognosis. Ia telah digunakan dalam pelbagai bidang termasuklah dalam sains politik sehingga ke rekabentuk kereta dan sains komputer (sibernetik, neuron tiruan dan rangkaian neural tiruan menggunakan prinsip biomimetik). Secara umumnya terdapat tiga model biologi yang telah ditiru untuk aplikasi teknologi:

1) Replikasi kaedah pemprosesan semulajadi seperti pembuatan sebatian bahan kimia oleh flora dan juga fauna.

2) Peniruan mekanisma yang wujud dalam alam seperti daya lekatan seumpama velcro dan kebolehan cicak melekat pada dinding.

3) Menyalin prinsip berorganisasi daripada kelakuan sosial organisma seperti semut, lebah dan juga mikroorganisma lain.

Sekumpulan penyelidik dari University of Bath, United Kingdom yang diketuai oleh Dr. Julian Vincent telah membuat satu pangkalan data “paten biologi” yang membolehkan para jurutera secara terus mendapat akses terhadap sifat dan ciri alam tanpa perlu mendapatkan khidmat nasihat dari ahli biologi. Menurut majalah “The Economist” keluaran Jun 2005, kaedah pangkalan data ini akan membolehkan sesiapa sahaja mencari dan meneroka mekanisma biologi untuk penyelesaian secara natural bagi penyelesaian masalah teknologi manusia.

Aplikasi biomimetik boleh dilihat dengan contoh mudah seperti penggunaan velcro yang dihasilkan pada tahun 1948 oleh seorang jurutera Swiss, George de Mestral dimana beliau menyedari bagaimana mekanisma duri tumbuhan yang melekat pada bulu anjingnya. The Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), satu organisasi penyelidikan dan pembangunan Jabatan Pertahanan Amerika dan juga NASA telah menggunakan prinsip biomimetik dalam mengkaji sistem navigasi dan strategi pergerakan serengga bagi merekabentuk kenderaan dan robot tanpa pemandu generasi masa hadapan. Penggunaan biomimetik juga boleh dilihat dalam penggunaan terowong angin, dimana para penyelidik telah mendapati sirip pada belakang ikan paus amat efisien sebagai rekabentuk sayap dan prinsip tersebut telah digunakan dalam industri aeronautik pesawat. Para jurutera sedang cuba menggunakan prinsip aerodinamik ini terhadap pesawat masa hadapan dan juga rekabentuk automotif. Pada masa yang sama para jurutera di Airbus (syarikat pesawat di eropah) telah menggunakan kulit kasar ikan jerung sebagai sumber inspirasi mereka dalam merekacipta bahan bagi penyalutan sayap pesawat yang mana telah mengurangkan sebanyak 6 peratus daya seretan dan meningkatkan kecekapan penggunaan minyak. “Pita Gecko” adalah satu produk yang masih dalam fasa penyelidikan dan pembangunan diinspirasikan dari kebolehan cicak memanjat dan berjalan pada siling dan dinding rumah. Daya van der Waals (daya tarikan antara molekul yang lemah) telah dieksploitasi dengan meniru struktur seperti rambut halus yang menyaluti kaki cicak. Syarikat DaimlerChrysler pula sedang berusaha membangunkan kenderaan konsep yang sangat efisien bagi pengunaan minyak berdasarkan badan seekor ikan yang berbentuk kiub. Kenderaan tersebut dikatakan dapat menjimatkan sebanyak 20 peratus penggunaan minyak dan mengurangkan 80 peratus pelepasan gas merbahaya seperti nitrogen oksida.

Pada masa yang terdekat, kita akan dapat melihat peningkatan penggunaan prinsip biomimetik bagi menambahbaik kecekapan manusia dalam mencipta produk-produk dan sistem. Cuba kita berhenti seketika dan melihat alam disekeliling, sudah tentu disedari bahawa dunia ciptaan Tuhan yang berkuasa ini penuh dengan inspirasi dan dapat mencetuskan idea untuk kegunaan manusia sejagat. Alam semulajadi yang indah ini akan terus memberi ilham kepada kita dengan syarat pemeliharaan dan penjagaan alam sekitar dititik beratkan. Semoga kita bersama-sama menghargai dunia dan alam semulajadi ciptaan Tuhan.

Catatan : // Artikel ini tersiar di Majalah Dewan Kosmik Jun 2010