Ngành mô phỏng sinh học (Biomimétique) là một lĩnh vực kiến thức mới có nhiệm vụ vay mượn những nguyên tắc kỹ thuật của thiên nhiên để tạo ra những vật liệu mới và những công nghệ mới.
 Nhờ nghiên cứu chim bồ câu, con người đã chế tạo ra những thiết bị định hướng bay. |
Con người càng nghiên cứu giới hữu sinh nhiều bao nhiêu thì càng thán phục sự hoàn hảo của nó bấy nhiêu.
Mặc dù ngành mô phỏng sinh học được coi là một khoa học non trẻ, nhưng những thành tựu của nó đã được nhiều thế hệ nhân loại vận dụng. Ngay từ thời tiền sử, những người sống trong hang động đã biết khâu quần áo cho mình bằng một dụng cụ giống như cái kim- đó là những chiếc xương nhọn có một lỗ nhỏ. Chiếc kim y tế dùng để tiêm thuốc đã được con người chế tạo theo mô hình của những chiếc răng rắn nhọn hoắt. Có điều con người không thể đưa vào chiếc kim nhân tạo đó chất gây tê và chất sát trùng mà thiên nhiên đã ban tặng cho loài rắn.
Nhiều người biết rằng mỗi một con chim bồ câu là một hoa tiêu xuất sắc biết chọn đường bay theo hướng tối ưu. Song không phải ai cũng biết rằng sau khi nghiên cứu chim bồ câu, con người đã chế tạo ra những thiết bị định hướng bay. Nhờ có loài dơi mà chúng ta đã phát minh ra ra - đa. Và nhờ có cây hoa hướng dương mà chúng ta đã làm được loại pin mặt trời...
Trong thiên nhiên có vô vàn chủng loại sinh vật và mỗi một loại đó sở hữu một cái gì đó độc nhất vô nhị. Chỉ cần để mắt quan sát những sinh linh rất hoàn hảo ấy của tạo hóa. Tỷ như loài gián thường làm chúng ta sợ hãi. Con người rượt đuổi chúng để tiêu diệt, nhưng gián ta đã trốn thoát một cách tài tình. Và không phải là ngẫu nhiên. Vấn đề là ở chỗ gián có một hệ thần kinh rất phát triển. Nó kiểm soát liên tục những biến đổi nhỏ nhất xảy ra ở chung quanh và khi xuất hiện mối nguy hiểm thì nó liền phản ứng một cách nhanh chóng, dứt khoát và điều chủ yếu nhất là cực kỳ chính xác. Các nhà khoa học Mỹ nghiên cứu rất kỹ cách ứng xử của con gián trong giây phút hiểm nguy và từ đó đã bắt đầu thực hiện một công trình về hệ thống cảm giác vận động nhạy bén cho phép tránh được những vụ vạ chạm của xe ô tô dưới đất và của máy bay trên trời. Chính con gián góp phần giảm thiểu những tai nạn giao thông đáng tiếc! Người ta sáng tạo ra được một mô hình điều khiển tự động bằng vô tuyến điện với “bộ não của con gián”. Và trong một tương lai không xa sẽ xuất hiện một loại ôtô không cần người cầm lái, bởi lẽ điều khiển nó sẽ là “con gián- máy vi tính”. Con gián cũng bắt các nhà khoa học Tân Tây Lan phải động não. Sau chừng mười lăm năm nữa những con rôbốt sẽ đến với chúng ta với tư cách là người giúp việc trong nhà và sẽ đảm nhiệm một phần lớn công việc nội trợ như hút bụi, cắt cỏ, rửa bát đĩa, lau sàn nhà và cửa sổ, trải giường...
Ở ta ai mà chẳng thuộc câu ca dao “Buồn trông con nhện giăng tơ...”, nhưng đã mấy ai biết được “sức bền vật liệu” của những sợi tơ nhện ấy. Tấm mạng nhện không chỉ bền gấp 5 lần thép mà còn có sức đàn hồi và độ giãn nở hơn chất nylon tốt nhất khoảng một phần ba lần. Độ bền của tấm mạng nhện chắc đến nỗi nếu như con nhện to bằng người thật thì nó có thể dễ dàng túm được cả một chiếc phản lực chở hành khách không may sa vào tấm mạng của nó. Từ một chất liệu mới “được vay mượn” ở con nhện, các nhà khoa học đã đề nghị sản xuất thắt lưng an toàn, dây dẫn không trọng lượng, chỉ y tế, săm lốp ôtô, thậm chí dây chằng nhân tạo, bởi lẽ chất protit của mạng nhện trên thực tế không bị cơ thể “tẩy chay”.
Bằng cách tiếp thu công nghệ của con sao biển, các nhà khoa học đã tạo ra những tinh thể có độ chính xác cao mà rồi đây sẽ giúp cho việc cải tiến mạng lưới viễn thông.
Phần lớn thấu kính hiện nay được chế tạo bằng phương pháp mài nhẵn thủy tinh một cách kỹ lưỡng. Con sao biển đã sử dụng một phương pháp khác: nó cấy hết lớp canxi này đến lớp canxi khác lên tấm đệm hữu cơ của một phức thể vốn dẫn tới việc tạo ra những thấu kính bằng các tinh thể. Bằng cách vận dụng công nghệ tự nhiên này, các nhà khoa học đã nghiên cứu một phương pháp mới cho phép họ chế tạo ra những tinh thể toàn vẹn của canxi có những cấu trúc mà kích cỡ không vượt quá một phần mười độ dày của sợi tóc con người.
Các nhà khoa học phát hiện ra rằng, hàng nghìn tinh thể canxi nằm rải rác trên cơ thể con sao biển đồng thời cũng là cơ quan thị giác của con vật. Những vi thấu kính này bằng một cách tự nhiên đã điều chỉnh những sai lệch vốn tiêu biểu cho loại thấu kính thông thường: sự phân đôi ánh sáng, sự quang sai hình cầu. Những thí nghiệm mô phỏng cấu trúc các tinh thể của sao biển được khởi đầu nhằm mục đích tạo ra vi thấu kính có cấu trúc phức tạp.
Những ý tưởng của thiên nhiên không chỉ được vận dụng bởi một thế hệ các nhà khoa học. Các kỹ sư của không lực Hoa Kỳ, NASA và Hãng Boing đã dành mấy năm nghiên cứu con chim và con ong. Và kết quả là họ đã bắt tay vào việc chế tạo loại máy bay phản lực tiêm kích “cánh cụp cánh xòe” để có thể tàng hình trong khi bay và giảm nhẹ trọng lượng của máy bay nhằm tiết kiệm nhiên liệu. Các nhà khoa học của trường Đại học quốc gia Áo đã quan tâm nhiều hơn tới cách bay của con chuồn chuồn: “Mặc dầu có bộ óc rất nhỏ, song loài côn trùng này có khả năng thực hiện những thao tác nhanh chóng và chính xác trong không trung vốn đòi hỏi độ vững chãi và khả năng biết tránh né những sự va chạm”.
Dường như bất cứ một vấn đề nào nảy sinh ở loài người thì đều tìm thấy lời giải đáp trong thiên nhiên. Loài nhuyễn thể hai lá thường bám chặt lấy đáy tàu biển. Một mặt, điều đó là có hại, nhưng mặt khác, đó lại là ý tưởng để tạo ra chất siêu keo: nó giúp cho việc dán lại những tấm kim loại bị ôxy hóa và thậm chí còn thay thế cả những đường khớp phẫu thuật trên cơ thể con người sau khi mổ.
Hiểu được cách thiên nhiên đã tạo ra một điều kỳ diệu này hay một điều kỳ diệu khác như thế nào và tái tạo nó ra sao quả là không đơn giản.
Nhà thực vật học Đức Wilgelm Barlot của Trường đại học Bonn với sự trợ giúp của chiếc kính hiển vi điện tử đã nghiên cứu trong vòng 20 năm cấu tạo bề mặt của hàng nghìn loài thực vật để hiểu rõ tại sao hoa sen trắng sống trong bùn mà vẫn sạch sẽ tinh tươm, “chẳng hôi tanh mùi bùn”. Ông đã phát hiện ra rằng những cánh hoa sen trắng được rải đầy những mũi nhọn bé xíu. Trên các mũi nhọn như vậy các hạt bụi bẩn rất khó trụ vững, và một cơn mưa nhỏ cũng dễ dàng cuốn sạch chúng đi. Những nhà sản xuất sơn ở Đức đã tận dụng “hiệu quả hoa sen” ấy. Những bức tường được phủ lớp sơn như vậy không cần phải cọ rửa trong vòng 5 năm.
Ngành mô phỏng sinh học có sứ mệnh không chỉ thán phục sự hoàn hảo của thiên nhiên mà còn phải học hỏi ở nó để tạo ra những khám phá khoa học mang lại lợi ích cho xã hội loài người.
Lê Sơn (tổng hợp)