Biyonik mühendislik; doğada bulunan biyolojik yöntem ve mühendislik sistemlerinin, modern teknolojinin çalışma ve tasarımına uygulanmasıdır. Biyonik bir bilim değil, bir bilimler arası disiplindir. Biyonik kelimesi ilk kez 1958 yılında Jack E. Steele tarafından biyoloji ve elektroniğin birleştirilmesiyle icat edildi. 1970’lerde içinde elektro mekanik implantlar tarafından geliştirilmiş insanlar bulunan film ve çizgi romanların çıkmasıyla terim oldukça popüler olmaya başladı. Peki çok kullanılan biyonik teknoloji nedir?
İçindekiler
Biyonik Teknoloji Nedir?
Biyonik teknolojinin destekçilerine göre; teknoloji, yaşam formları ve üretilen nesneler arasında bir akış olmalıdır çünkü evrimsel gelişim süreci bütün varlıkları daha iyi olmaya zorlar. Evrimsel hesaplamalar, biyonik fikirler düşünülerek ve doğada hiç görülmemiş iyi optimize edilmiş çözümler göz önüne alınarak çok daha ileriye götürüldü.
Biyonik Teknoloji: Kullanım Alanları
Mühendislikteki biyonik örneklerin arasında yunusların kalın derisini taklit eden teknelerin gövdeleri; hayvanların iletişim kurmak için çıkardığı ince frekansları taklit eden radar, tıbbi ultrason aleti gibi şeyleri sayabiliriz. Bilgisayar bilimi alanında da, yapay nöronlar, yapay sinir ağları gibi biyonik çalışmalar, biyonik teknolojinin kullanım alanlarındandır.
Biyonik teknolojinin araştırılması genellikle biyolojik yapıları taklit etmek yerine doğada bulunan bir fonksiyonun uygulanmasını vurgular. Örneğin, bilgisayar bilimlerinde, akıllı davranışın doğasında bulunan geri bildirim ve kontrol mekanizmalarını modellemeye çalışan yapay zeka, elde edilebilecek özel yöntemden bağımsız olarak akıl işlevini modellemeye çalışır.
Doğal organizmalardan ve ekolojilerden örneklerin ve mekanizmaların bilinçli olarak kopyalanması, doğanın kendisini zaten çalışan ve çözüm üreten bir veritabanı olarak ele aldığı bir tür uygulamalı akıl yürütmedir.
Biyonik Teknolojinin Örnekleri
19. yüzyılın başlarında, ağaçları kesmek için kullanılan oduncu bıçakları için boynuz biçimli, testere dişi tasarımı, bir odun oyuklama böceğinin gözlemlerinden sonra modellenmiştir. Bu modelleme sektörde devrim yaratmış çünkü bıçaklar ağaçların kesilmesinde çok daha hızlı çalışmıştır.
Kedi gözü yansıtıcıları, kedi gözlerinin mekanizmasını inceledikten sonra 1935 yılında Percy Shaw tarafından icat edildi. Shaw, kedilerin “tapetum lucidum” olarak bilinen ve en küçük ışığı bile yansıtabilen hücrelere sahip bir sistemi olduğunu bulmuştu.
Leonardo da Vinci’nin uçan makineleri ve gemileri, doğadaki mühendislik çiziminin ilk örnekleridir.
Uçuş hızına ve süresine göre şeklini değiştiren “uçak kanatlarının dönüşümü” 2004 yılında Penn State Üniversitesi’ndeki bilim adamları tarafından tasarlandı. Dönüşen kanatlar, uçma hızlarına göre farklı şekilli kanatlara sahip farklı kuş türlerinden esinlenmiştir. Uçak kanatlarının şeklini ve altta yatan yapısını değiştirmek için araştırmacıların, üstteki tabakayı da değiştirebilmeleri gerekiyordu. Bu yüzden tasarımları, kanatları birbiri üzerinde kayabilecek şekilde balıklardan esinlenip pullarla kaplayarak yaptılar.
Tıpta Biyonik Teknoloji nedir?
“Biyonik teknoloji nedir?” sorusunun cevabı, biyolojiden mühendisliğe ve mühendislikten biyolojiye akış olarak da ifade edilebilir. Dolayısıyla, kelimenin anlamı ile ilgili iki farklı bakış açısı vardır.
Tıpta biyonik, organların veya diğer vücut parçalarının mekanik versiyonlarla değiştirilmesi, güçlendirilmesi anlamına gelir. Biyonik implantlar, orijinal işlevi çok yakından taklit ederek hatta aşarak normal protezlerden ayrılır.
Biyonik implantları mümkün kılan teknolojiler yavaş yavaş gelişirken, birkaç başarılı biyonik cihaz mevcuttur. Bunlardan biri sağır insanlar için Avustralya tarafından icat edilen biyonik kulaktır. Biyonik kulaktan beri, birçok biyonik cihaz ortaya çıkmış ve diğer duyusal bozukluklar (örneğin görme ve denge) için biyonik çözümler üzerinde de çalışmalar ilerlemektedir. Biyonik araştırma yakın zamanda nörolojik ve psikiyatrik durumlar, örneğin Parkinson hastalığı ve epilepsi gibi tıbbi sorunlar için de tedaviler sağlamıştır.
Pennsylvania Üniversitesi’nde Biyomühendislik bölümünde profesör olan Boahen, sekiz yılı boyunca, gören bir retina ile aynı şekilde işleyebilen bir silikon retina geliştirdi. İki retina aynı görüntüye bakarken, silikon retinasından gelen elektrik sinyalleriyle bir semender gözü tarafından üretilen elektrik sinyallerini karşılaştırarak sonuçları doğruladı.
Biyonik Uzuvlar
Dünya Sağlık Örgütü’ne göre 1 milyardan fazla insan bir tür fiziksel engelle yaşıyor ve yaklaşık 190 milyon yetişkin büyük bir fonksiyonel zorluk yaşıyor. Ortopedik biyonikler, motor işlevselliğini fiziksel olarak geri yüklemek için tasarlanmışlardır. Biyonik uzuvlar, uzun süredir standart protez uzuvların yerini almaktadır. Daha hafif cihazlara ve daha iyi tasarımlara neden olan önemli yeniliklere rağmen, protez uzuvlar artık biyonik cihazların yaptığı gerekli fonksiyonel restorasyonu sağlayamamakta.
Biyonik uzuv, hastanın beynini kullanarak uzuv kontrolü (esneme, bükme ve kavrama) için nöromüsküler sistemi ile bağlanıp arayüzlenir. Burada benzer bir fonksiyonel yol vardır: Hasarlı sinirler atlanır ve yeni bir elektronik yol, uzvu beyne bağlar.
3D baskı ve bilgisayar destekli tasarımın ortaya çıkışı, kullanıcı için mükemmel uyum sağlayan ve zaman ilerledikçe daha uygun hale gelmesi gereken uzuvlar oluşturmaya yardımcı oluyor.
Yeni biyoniklerin çoğu bilim kurgu filminden alınmış gibi görünse de, araştırmacılar her zamankinden daha gerçekçi görünen seçenekler yaratmayı da başardılar. Protezler artık kullanıcının şeklini yansıtan, anatomik olarak doğru şekillerle oluşturulabilir ve doğru cilt rengi, çiller, doğum lekeleri, saç, damarlar, dövmeler, parmak izleri ve tırnaklar gibi ayrıntıları içerebilir.
Open Bionics
Son dönemde biyonik uzuvlar geliştiren birçok şirket olsa da en çok öne çıkan şirketlerden biri Open Bionics’dir. 2014 yılında kurulan Open Bionics, düşük maliyetli biyonik eller geliştiren İngiltere merkezli bir şirkettir.
2015 yılında Disney ile ortaklık ilan eden şirket, genç amputeler için süper kahraman temalı protezler oluşturmaya başladı. Birçok ödülü bulunan bu şirket şöyle söylüyor: ‘’Open Bionics’te, uzuv farklılıkları olan çocukları biyonik kahramanlara dönüştürüyor ve bilim kurgularını gerçeğe dönüştürüyoruz.’’
