Sáng chế phỏng sinh học là đi tìm xem cây cỏ, con vật đã giải một vấn đề giống vấn đề của mình bằng cách nào, hiểu cho được nguyên lý đằng sau, rồi làm lại nguyên lý đó bằng vật liệu và cách làm của con người. Phần dễ là thấy hình dáng giống nhau. Phần khó, và cũng là phần tạo ra giá trị, là hiểu vì sao nó chạy.
Chào bạn, đây là Nhà Sáng Chế. Ở Việt Nam, chúng ta sống giữa một thiên nhiên cực kỳ đa dạng: ao sen, rừng ngập mặn, ruộng lúa, tổ ong, tổ mối. Tập này mình nói cách biến cái vườn sau nhà thành một thư viện lời giải.
Vì sao tự nhiên là kho lời giải đáng tin?
Các loài sống sót tới hôm nay đều đã giải những vấn đề rất khó: giữ ấm, làm mát, bám chặt, bay, bơi, chống thấm, tự làm sạch, tiết kiệm năng lượng. Và chúng giải bằng vật liệu thường, ở nhiệt độ thường, không cần nhà máy.
Đó chính là điều người sáng chế ở nước đang phát triển cần: lời giải không đòi hỏi năng lượng lớn hay vật liệu đắt. Một cái tổ mối giữ được nhiệt độ bên trong khá ổn định mà không có máy điều hoà nào.
Tự nhiên cũng thường giải nhiều việc cùng lúc bằng một cấu trúc. Lông chim vừa giữ ấm, vừa chống nước, vừa giúp bay. Cách tối ưu nhiều mục tiêu như vậy rất đáng học.
Nhưng đừng lãng mạn hoá. Tự nhiên không thiết kế cho con người, và nhiều lời giải của nó quá chậm, quá mỏng manh, hay quá phức tạp để chép.
Vài ví dụ quen thuộc và điều chúng dạy
Lá sen là ví dụ nổi tiếng nhất. Nước đổ lên lá sen vo tròn thành giọt và lăn đi, cuốn theo bụi. Cơ chế nằm ở bề mặt lá có vô số gai rất nhỏ phủ lớp sáp, khiến nước gần như không bám được. Từ đó người ta làm ra những lớp phủ tự làm sạch.
Quả ké là ví dụ thứ hai. Người ta kể một kỹ sư đi dạo về thấy quả ké bám đầy lông chó, soi kỹ thì thấy đầu gai cong như móc câu. Từ đó ra đời loại khoá dán gồm một mặt móc và một mặt vòng, giờ có trên dép, túi, áo.
Mỏ chim bói cá lao xuống nước gần như không bắn tia nước, và hình dáng này được nhắc tới trong thiết kế đầu tàu cao tốc để giảm tiếng nổ khi vào đường hầm.
Điều chung của ba ví dụ là người ta không chép cả con vật hay cả cái cây. Họ chép đúng một cơ chế, cho đúng một vấn đề.
Tìm lời giải trong tự nhiên bằng cách nào?
Bắt đầu bằng câu đề bài viết bằng lời chung, như ở tập mượn lời giải từ ngành khác. Không phải làm áo mưa tốt hơn mà là giữ một bề mặt khô khi nước đổ lên liên tục.
Rồi hỏi: trong tự nhiên, sinh vật nào phải giải chuyện này mỗi ngày. Lá cây vùng mưa nhiều, lông vịt, vảy cá, cánh bướm. Mỗi loài giải theo một cách khác.
Tiếp theo là tìm hiểu cơ chế. Phần này cần đọc tài liệu khoa học phổ thông, hỏi người học sinh học, hoặc quan sát thật kỹ. Kính lúp, điện thoại chụp cận cảnh, và sự kiên nhẫn là đủ để bắt đầu.
Cuối cùng là tự hỏi: nguyên lý này làm lại bằng vật liệu gì, cách gì, ở cỡ nào thì hợp với sản phẩm của mình. Thường đây là bước mất nhiều thời gian nhất.
Những cái bẫy của phỏng sinh học
Bẫy đầu tiên là chép hình dáng mà không hiểu cơ chế. Làm một cái quạt hình cánh chim không làm nó mát hơn nếu bạn không hiểu cánh chim tạo luồng khí ra sao. Hình giống mà nguyên lý khác thì chỉ là trang trí.
Bẫy thứ hai là quên chuyện cỡ. Một cơ chế chạy tốt ở cỡ con kiến có thể không chạy ở cỡ con người, vì lực và vật liệu thay đổi theo cỡ rất khác nhau. Con kiến khiêng được vật nặng hơn mình nhiều lần, nhưng một con kiến to bằng con bò thì không đứng nổi.
Bẫy thứ ba là lạm dụng chữ phỏng sinh học để quảng cáo. Nhiều sản phẩm gắn chữ này nhưng thật ra chỉ có hình dáng gợi nhớ tự nhiên. Người dùng bắt đầu nghi ngờ những lời như vậy.
Bẫy thứ tư là bỏ qua lời giải đơn giản của con người. Đôi khi một tấm bạt tốt đã đủ, không cần chép lá sen. Phỏng sinh học là một công cụ, không phải mục tiêu.
Tập nhìn thiên nhiên bằng mắt người sáng chế
Lần tới đi qua ruộng lúa, bờ ao, hay vườn sau nhà, hãy thử nhìn với một câu hỏi trong đầu: con vật này, cái cây này đang giải vấn đề gì. Cái gai để làm gì. Lớp lông này để làm gì. Cái vỏ này sao cứng mà nhẹ.
Ghi lại những quan sát lạ vào sổ, kèm ảnh chụp cận cảnh. Không cần biết ngay nó dùng vào đâu. Một ngày nào đó, khi gặp một vấn đề kỹ thuật, bạn có thể nhớ ra cái vỏ ốc mình từng soi.
Nếu có con nhỏ, rủ con cùng làm. Trẻ con quan sát tự nhiên rất tinh, và những câu hỏi của chúng như sao con ốc sên không bị khô thường là câu hỏi hay.
Bạn thử nghĩ xem, trong vườn nhà hay công viên gần nhà, có loài cây con vật nào đang giải một chuyện mà bạn cũng đang loay hoay không?
Câu hỏi thường gặp
Phỏng sinh học có cần kiến thức sinh học sâu không?
Cần hiểu đủ để nắm cơ chế của đúng hiện tượng bạn định học theo. Bạn không cần là nhà sinh học, nhưng nên có người hiểu sinh học để hỏi khi cần.
Người làm nông có lợi thế gì với phỏng sinh học?
Họ quan sát cây trồng và vật nuôi hằng ngày, biết những hiện tượng mà người thành phố không bao giờ thấy. Kết hợp với một người có kỹ thuật, đó là cặp đôi rất mạnh.
Sáng chế phỏng sinh học có được bảo hộ không?
Cơ chế tự nhiên thì không ai được độc quyền, vì đó là phát hiện chứ không phải sáng chế. Nhưng cách con người làm lại cơ chế đó bằng một giải pháp kỹ thuật cụ thể thì có thể được bảo hộ nếu đáp ứng điều kiện.
Có công cụ nào giúp tìm lời giải trong tự nhiên?
Có những cơ sở dữ liệu và sách tổng hợp các cơ chế sinh học theo chức năng, như bám dính, làm mát, lọc nước. Chúng giúp bạn tìm nhanh hơn, nhưng quan sát tận mắt vẫn không thay được.
Phỏng sinh học có hợp với sản phẩm giá rẻ không?
Có thể, vì nhiều lời giải của tự nhiên dùng vật liệu thường và ít năng lượng. Nhưng làm lại những cấu trúc rất nhỏ đôi khi cần công nghệ đắt, nên phải tính kỹ khi chuyển thành sản phẩm.
