ใช้ธรรมชาติเป็นเครื่องมือสร้างนวัตกรรม

การใช้ธรรมชาติเป็นแหล่งที่มาในการสร้างสรรค์นวัตกรรม (Biomimicry) ไม่ใช่แนวคิดใหม่ที่เกิดขึ้นในศตวรรษนี้ แต่เลโอนาร์โด ดา วินชี (Leonardo da Vinci) ศิลปินและนักประดิษฐ์อัจฉริยะ ผู้มากความสามารถหลากหลายด้าน ได้ใช้องค์ประกอบจากธรรมชาติในการสร้างสรรค์ผลงานต่าง ๆ มาตั้งแต่ศตวรรษที่ 15 เช่น เครื่องจักรบินได้เหมือนนก (Ornithopter) ที่มีแนวคิดจากการศึกษาพฤติกรรมการบินของนก หรือ ปีกบิน (Flying Wing) ที่มีต้นแบบจากปีกค้างคาว ส่วน สิงโตกล (Mechanical lion) ก็เลียนแบบกายวิภาคของสิงโต เป็นต้น ขณะที่สถาปนิกระดับโลกอย่าง อันตอนี เกาดี (Antoni Gaudi) ผู้สร้างสรรค์การออกแบบมหาวิหาร Sagrada Familia) ที่ยูเนสโกยกย่องให้เป็นมรดกโลกในปี 2010 ก็มาจากแนวคิดของป่าที่เต็มไปด้วยสิงสาราสัตว์

ปัจจุบันเรายิ่งต้องการการเลียนแบบสิ่งมีชีวิตในธรรมชาติมาประยุกต์ใช้ในการแก้ปัญหาของมนุษย์มากขึ้นกว่าเดิม หรือที่เรียกว่า Biomimicry as a design approach โดยเฉพาะในยุคที่เราจำเป็นต้องใช้เทคโนโลยีที่ชาญฉลาดขึ้นเพื่อแก้ปัญหาความท้าทายด้านสิ่งแวดล้อม ดังนั้น การศึกษาวิธีที่ธรรมชาติได้ออกแบบสิ่งต่าง ๆ ออกมา จะช่วยให้นักสร้างสรรค์ค้นพบนวัตกรรมมากมายที่จะช่วยตอบโจทย์การใช้ชีวิตทั้งในวันนี้และในอนาคต

©newatlas.com

ถามจนกว่าจะได้คำตอบ “ธรรมชาติทำหน้าที่นี้อย่างไร”
การมองวัตถุหรือสัตว์อย่างใกล้ชิดสามารถสอนเราได้หลายอย่างและบางครั้งอาจนำไปสู่ผลลัพธ์ที่น่าทึ่ง ยกตัวอย่าง “ตุ๊กแก” ที่ยึดติดกับเพดานและปีนขึ้นไปบนพื้นผิวที่ลื่นที่สุดอย่างกระจกได้อย่างง่ายดาย ซึ่งเบื้องหลังการยึดเกาะเหนียวแน่นที่น่าอัศจรรย์นี้อยู่ที่ขนเคราตินเล็ก ๆ นับล้านบนผิวเท้าแต่ละข้างของมัน พลังยึดเกาะของตุ๊กแกนำมาสู่แรงบันดาลใจให้นักวิทยาศาสตร์ทำเทปกาวนาโน หรือเทปตุ๊กแก (Gecko tape) วัสดุสังเคราะห์ชนิดใหม่ที่มีขนาดขนเล็กระดับนาโน เรียกว่า Nanoscopic ที่สามารถนำมาประยุกต์ใช้งานได้นับไม่ถ้วน เช่น เทปติดแผลที่ใช้ในการผ่าตัด เทปสำหรับนักบินอวกาศไปใช้ในสภาวะสุญญากาศ หุ่นยนต์สำหรับไต่ขึ้นลงแนวดิ่งและวิ่งบนเพดานได้ และยังเป็นจุดเริ่มต้นการสร้างสิ่งประดิษฐ์อื่น ๆ ได้อีกในอนาคต ซึ่งไม่แน่ว่ามันอาจทำให้มนุษย์สามารถเดินบนผนังและเพดานได้เหมือนตุ๊กแกด้วยก็ได้

©asknature.org

สัตว์ที่น่าทึ่งอีกชนิดหนึ่งคือ “ปลวก” สถาปนิก มิก เพียร์ซ (Mick Pearce) ศึกษาโพรงปลวกแอฟริกันและระบบอุณหภูมิที่ควบคุมได้เอง ในขณะที่อุณหภูมิภายนอกเปลี่ยนแปลงรุนแรงตลอดทั้งวันจากต่ำกว่าศูนย์ไปสูงเกิน 37 องศาเซลเซียส แต่ภายในรังปลวกกลับมีอุณหภูมิคงที่ที่ประมาณ 30 องศา เขาจึงใช้เทคนิคเดียวกันนี้ในการออกแบบอาคาร Eastgate Center ซึ่งเป็นสำนักงานและศูนย์การค้าในซิมบับเวที่สร้างเลียนแบบการระบายอากาศภายในรังปลวก ทำให้ตัวอาคารไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องปรับอากาศแม้แต่น้อย และยังใช้ไฟฟ้าน้อยกว่าอาคารทั่วไปที่มีขนาดเดียวกันถึง 90%

Velcro อีกหนึ่งตัวอย่างที่ดีของการเลียนแบบสิ่งมีชีวิตในธรรมชาติมาประยุกต์ใช้ในการแก้ปัญหาของมนุษย์ ในปี 1948 จอร์จ เดอ เมสทราล (George de Mestral) วิศวกรชาวสวิสได้นำเมล็ดเบอร์ (Burr) หรือหญ้าเจ้าชู้ที่คนไทยรู้จัก ซึ่งมักติดอยู่บนตัวสุนัขของเขาระหว่างพาเดินเล่น มาส่องกล้องจุลทรรศน์ เขาสังเกตเห็นตะขอเล็ก ๆ ที่ปลายเมล็ด การค้นพบนี้เองเป็นแรงบันดาลใจให้เขาออกแบบ Velcro ชื่อที่ตั้งขึ้นจากภาษาฝรั่งเศส “velours” ที่แปลว่า ผ้าฝ้าย หรือ กำมะหยี่ และ “crochet” ที่แปลว่า ห่วง จนกลายเป็นผลิตภัณฑ์ที่นำมาใช้ประโยชน์ได้มากมายในปัจจุบัน ตั้งแต่งานตกแต่งเสื้อผ้า งานฝีมือ ของเล่นเด็ก อุปกรณ์ทางการแพทย์ อุปกรณ์ไอที ไปจนถึงชุดและอุปกรณ์ของนักบินอวกาศกันเลย

©phys.org

เทคนิคเลียนแบบธรรมชาติ
ธรรมชาติมีระเบียบและเต็มไปด้วยรูปแบบที่มนุษย์ต้องค่อย ๆ ไขความกระจ่าง ปัจจุบันหลายสถาบันการศึกษาทั้งในระบบและการเรียนรู้ด้วยตัวเองต่างนำเสนอการสร้างสรรค์แนวทางการออกแบบนวัตกรรม สถาปัตยกรรม ผลิตภัณฑ์ ฯลฯ ด้วยวิธีการเลียนแบบธรรมชาติ

©commons.wikimedia.org
มหาวิหาร Sagrada Familia

Biomimicry Institute องค์กรที่ไม่แสวงหาผลกำไรที่ส่งเสริมกระบวนการสร้างสรรค์จากการเรียนรู้ระบบนิเวศตามธรรมชาติ เพื่อสร้างเทคโนโลยีและการออกแบบที่ยั่งยืนและมีสุขภาพดีของมนุษย์ ชี้ให้เห็นว่า ธรรมชาติเป็นทั้ง ‘แบบจำลอง การวัดผล และพี่เลี้ยง’ โลกของเรามีเทคโนโลยีหลายร้อยรายการที่ได้รับแรงบันดาลใจธรรมชาติ และเราสามารถคุ้นเคยกับตัวอย่างเหล่านี้ได้มากขึ้นด้วยการเรียนรู้ธรรมชาติให้กว้างและลึกขึ้น

Ask Nature (https://asknature.org) ซึ่งพัฒนาโดย Biomimicry Institute เป็นแพลตฟอร์มเสรีที่ออกแบบมาเพื่อสร้างแรงบันดาลใจให้เกิดนวัตกรรมและเทคโนโลยีที่สร้างเงื่อนไขที่เอื้อต่อการดำรงชีวิต Ask Nature ช่วยให้นักสร้างสรรค์ได้เข้าถึงพิมพ์เขียวของงานออกแบบจากการเลียนแบบธรรมชาติ รวมถึงโอกาสในการเข้าถึงผู้เชี่ยวชาญเพื่อพูดคุยและทำงานร่วมกันเพื่อแก้ปัญหา ผ่านการตั้งคำถามที่กระตุ้นให้เกิดความคิดสร้างสรรค์ต่าง ๆ เช่น ธรรมชาติจะแก้ปัญหาได้อย่างไร เราจะใช้ประโยชน์สูงสุดจากสิ่งต่าง ๆ ได้อย่างไร เป็นต้น

เพื่อช่วยให้กระบวนการสร้างสรรค์ดำเนินไปอย่างเป็นระบบและมีประสิทธิภาพ ทางสถาบันยังได้ร่วมกับองค์กรต่าง ๆ ในการพัฒนาเครื่องมือกระตุ้นความคิดที่ใช้ธรรมชาติเป็นต้นแบบและใช้งานได้จริง เรียกว่า Biomimicry Design Spiral โดยมีกระบวนการพื้นฐาน 6 ขั้นตอน ดังนี้

1. กำหนดความท้าทาย (Define the challenge) คือการกำหนดขอบเขต เป็นการเตรียมงานก่อนที่จะเริ่มงานออกแบบจริง หรือจะเรียกว่าเป็นช่วงแห่งการสำรวจ ตั้งคำถาม และตั้งเป้าหมาย
   
   ขั้นตอนนี้มีจุดประสงค์เพื่อให้แต่ละคนเข้าใจเป้าหมายของตัวเอง ว่าการออกแบบนั้น ต้องทำอะไร เพื่อใคร และในบริบทใด เมื่อได้ใช้เวลาเรียนรู้กับสิ่งที่จะทำ มีการพูดคุยกับผู้เชี่ยวชาญตลอดจนผู้มีส่วนได้ส่วนเสีย และเข้าใจปัญหาที่เกี่ยวข้องดีแล้ว ก็ให้เลือกความท้าทายที่เฉพาะเจาะจงเพื่อมุ่งเน้นไปสิ่งที่คิดว่ามีโอกาสจะประสบความสำเร็จได้ดีจากทรัพยากรและความสามารถทั้งของตัวเองและทีมงาน พร้อมทั้งอธิบายถึงผลกระทบที่ต้องการให้การออกแบบของคุณมีต่อโลกอย่างชัดเจน รวมถึงเกณฑ์ประเมินและข้อจำกัด ที่จะกำหนดความสำเร็จ
   
   
2. ปรับกรอบความท้าทายให้เป็นบริบททางชีววิทยา (Biologize function and context) เพื่อให้ง่ายต่อการค้นหาแรงบันดาลใจจากธรรมชาติ ขั้นตอนนี้คือการ ‘มองหากลยุทธ์ของธรรมชาติ’ ในการแก้ปัญหาของสรรพสิ่ง ผ่านการวิเคราะห์โครงสร้างการทำงานของธรรมชาติ หรือพูดง่าย ๆ ก็คือ ‘ขอคำแนะนำจากธรรมชาติ’ ด้วยคำถามที่ว่า “ธรรมชาติออกแบบสิ่งนี้/ทำหน้าที่นี้อย่างไร” ให้ได้อย่างน้อยสักหนึ่งอย่าง เพื่อให้สามารถค้นหาคำตอบของธรรมชาติได้ง่ายขึ้น
   
   
3. ค้นหากลยุทธ์ทางชีวภาพ (Discover biological strategies) คือการเรียนรู้ว่าจะมองหาแบบจำลองทางธรรมชาติเพื่อเป็นแรงบันดาลใจของงานสร้างสรรค์ได้อย่างไร ขั้นตอนนี้ขึ้นอยู่กับข้อมูลทางชีววิทยา ดังนั้น การเรียนรู้ว่าจะค้นหาแบบจำลองและกลยุทธ์ของธรรมชาติได้ที่ไหนและอย่างไร จึงเป็นทักษะที่จำเป็นสำหรับนักเลียนแบบธรรมชาติ
   
   ขั้นตอนนี้มุ่งเน้นไปที่การศึกษาและการรวบรวมข้อมูล นักสร้างสรรค์ต้องสร้างแหล่งที่มาสำหรับแรงบันดาลใจให้มากที่สุดเท่าที่จะทำได้โดยใช้ชุดคำถาม “ธรรมชาติออกแบบสิ่งนี้/ทำหน้าที่นี้อย่างไร” (จากขั้นตอน Biologize) เป็นแนวทาง แล้วเรียนรู้ทุกสิ่งเกี่ยวกับวิธีการต่าง ๆ ที่ธรรมชาติได้ทำ แล้วนำมาปรับให้เข้ากับหน้าที่และบริบทที่เกี่ยวข้องกับความท้าทายของตัวเราเอง
   
   
4. แปลงกลยุทธ์ทางธรรมชาติเป็นภาพร่างคัดย่อ (Abstract design strategies) เป้าหมายของการสร้างกลยุทธ์การออกแบบคือการแปลงบทเรียนจากธรรมชาติให้เป็นภาพร่างของการออกแบบ โดยมุ่งเน้นไปที่ฟังก์ชั่นและกลไกของธรรมชาติ ศึกษาคุณสมบัติหรือกลไกที่สำคัญที่สร้างความสำเร็จให้กับธรรมชาติอย่างรอบคอบ แล้วใช้คำธรรมดา ๆ หรือภาษาที่เข้าใจง่ายสำหรับเขียนความเข้าใจที่ตัวเองได้เรียนรู้เกี่ยวกับคุณสมบัติและการทำงาน โดยการวาดภาพร่างคร่าว ๆ เพื่อให้แน่ใจว่ามีความเข้าใจที่ถูกต้อง
   
   
5. เลียนแบบธรรมชาติ (Emulate nature's lessons) เมื่อค้นพบกลยุทธ์ของธรรมชาติได้จำนวนหนึ่งและสามารถวิเคราะห์ จนวาดเป็นภาพร่างคร่าว ๆ ถึงกระบวนการทำงานของธรรมชาติที่กำลังเรียนรู้ได้แล้ว ก็เข้ามาสู่กระบวนการจำลองการออกแบบที่ถือเป็นหัวใจของการสร้างสรรค์งาน
   
   เป้าหมายสำคัญของขั้นตอนนี้คือการนำ “สูตร” หรือ “พิมพ์เขียว” จากตัวอย่างธรรมชาติ มาประยุกต์ใช้กับโจทย์ความท้าทายที่ตั้งไว้ในตอนแรก ผ่านการจัดระเบียบให้เป็นรูปแบบภาพ หรือแผนภูมิ แล้วตอบคำถามให้ได้ว่าวิธีการที่จำลองมาได้นี้จะแก้ไขปัญหาที่ตั้งไว้ได้อย่างไร มีกระบวนการทางเทคนิค หรือต้องใช้เครื่องมือใด มาสร้างสรรค์ให้เกิดเป็นผลงานได้
   
   
6. ตรวจสอบและประเมินผลการใช้งาน (Evaluate fit and function) เมื่อมีต้นแบบก็ย่อมต้องทดสอบการใช้งานว่าตรงตามที่ตั้งใจไว้หรือไม่ การใช้งานน่าพึงพอใจมากน้อยแค่ไหน และพิจารณาว่าการออกแบบสิ่งนี้เข้ากับบริบทของตัวเองได้ดีเพียงใด ปรับแก้ไขตามความจำเป็นและให้เหมาะสมกับการใช้งานจริง ลดความซับซ้อนลงมาให้มากที่สุด จากนั้นพิจารณาถึงความเป็นไปได้ทางเทคนิคและรูปแบบธุรกิจ
   
   ที่สำคัญ อย่าลืมว่าไม่มีใครทำทุกอย่างได้ถูกต้องในการทดลองครั้งแรก และความสำเร็จนั้นอาจเกิดขึ้นจากความผิดพลาดหลาย ๆ ครั้ง เพราะแม้แต่นักประดิษฐ์อย่างโทมัส อัลวา เอดิสัน (Thomas Alva Edison) กว่าจะสร้างหลอดไฟที่ส่องสว่างได้นานในราคาไม่แพงได้ ก็ต้องใช้ความพยายามเป็นพัน ๆ ครั้ง ในการลองผิดลองถูกแต่ละครั้งเขาก็ไม่เคยมองตัวเองว่าล้มเหลว “ผมแค่พบ 10,000 วิธีที่ไม่ได้ผล” ทัศนคติเช่นนี้เองจะช่วยสร้างความสำเร็จให้กับนักสร้างสรรค์ทุกคน ฉะนั้น เรียนรู้จากสิ่งที่ไม่ได้ผลเพื่อปรับปรุงการออกแบบของตัวเอง

เลโอนาร์โด ดา วินชี ได้กล่าวไว้ตั้งแต่ 500 กว่าปีก่อนว่า “จงออกไปเรียนรู้จากธรรมชาติ เพราะที่นั่นคืออนาคตของพวกเรา” (“Go take your lessons in nature, that's where our future is.”) มาถึงวันนี้ เมื่อต้องการหาผลลัพธ์ในการสร้างสรรค์ครั้งต่อไป ลองเดินออกไปรับพลังจากธรรมชาติพร้อมสังเกตความเคลื่อนไหวของสรรพสิ่งรอบ ๆ ตัว แล้วตั้งคำถามดูว่า “ ธรรมชาติทำสิ่งนี้มาเพื่ออะไร” หรือ “ ธรรมชาติออกแบบสิ่งนี้อย่างไร” ก็อาจช่วยให้เกิดการค้นพบที่ยิ่งใหญ่เช่นเดียวกับนักเลียนแบบธรรมชาติ จนกลายเป็นตำนานให้เล่าขานในหมู่นักสร้างสรรค์รุ่นต่อไปก็เป็นได้

ที่มาภาพเปิด : rawpixel.com/FreePix

ที่มา :
บทความ “Biomimicry: ใช้ธรรมชาติเป็นเครื่องมือในการสร้างสรรค์นวัตกรรม” โดย Jeroen de Ruijter จาก HatRabbits.com
บทความ “Biomimicry: การออกแบบเพื่อจำลองธรรมชาติ” โดย Stephanie Vierra จาก www.wbdg.org
บทความ “กระบวนการออกแบบด้วยการเลียนแบบธรรมชาติ” โดย Biomimicry Institute จาก https://toolbox.biomimicry.org/methods/

เรื่อง : ผกา กรองคำแก้ว