Canlı-taklitçi robotlar yazı dizimizin ilk ayağında su altına inip, balıklara nereye gitmeleri gerektiğini öğretecek robot balıkları inceleyeceğiz.

Biyomimetik veya canlı-taklitçilik (ingilizcedeki karşılığı biomimicry, biomimetics veya bio-inspiration) doğaya, onun modellerine, sistemlerine, süreçlerine ve unsurlarına öykünerek insan sorunlarını çözmeye yarayan bir metodolojidir. Amerikalı bir mucit ve akademisyen olan Otto Schmitt’in, biyolojiden teknolojiye fikir transferi olarak ortaya attığı bir kavramdır. Doğanın en karmaşık varlıkları arasında olan hayvan ve insanların davranışlarını, dinamiklerini ve hareketlerini temel alarak ortaya konulmuş sayısız modelleme yöntemi ve gündelik hayatlarımızda yerlerini almış icat yapılmıştır (Şekil 1). Peki doğanın bize sunduğu bu fikirler nasıl oluyor da bu kadar etkin ve başarılı yöntemlerin geliştirilebilmesini sağlıyor?

Şekil 1: İnsanlık tüm tarih boyunca kara üzerinde hüküm sürmüş olsa da, deniz altındaki ve göklerdeki tecrübelerimiz en fazla 200 yıl gerisine gidiyor.

Aslında bunun basit bir sebebi var. 3.8 milyar yıl gibi insan zihninin algılamakta bile zorlandığı bir süre  içerisinde, doğa “deneme ve yanılma” yöntemiyle Dünya üzerinde yaşayan organizmaları, maddeleri ve süreçleri Dünya şartlarına uyumlu hale getirdi. Bugün bilgisayarlarla bile modelleyemeyeceğimiz karmaşıklıkta etkileşimler barındıran Dünya doğası içerisinde şekillenmiş canlılarla birlikte yaşıyoruz. Hatta o canlılardan biriyiz. Süperbilgisayarlarla bile yüzlerce insan nesli boyunca sürecek simülasyonlar sonunda alabileceğimiz verileri, doğa zaten gözlerimizin önüne sunmuş durumda. Tek yapmamız gereken doğaya “ters mühendislik” uygulamak. Diğer bir deyişle gözlemlediğimiz olgunun, yani canlı, süreç veya maddenin teknik prensiplerini, yapısını, işlevini ve çalışma şeklini keşfetmek. Aslında insanlar var oldukları sürece sorunların çözümleri için ister istemez doğaya yöneldiler. Ne de olsa doğa günümüzün karmaşık mühendislik problemleri olan birçok sorunu evrim prensipleri çerçevesinde çözmeyi başarmıştı [1].

Sonuç olarak biyomimetik, hem büyük ölçekli (örneğin uçak), hem de küçük ölçekli (nano mertebesinde) teknolojilerin doğadan esinlenmesiyle yoluna devam eden bir bilim. Yazının bir sonraki bölümünde biyomimetiğin gündelik hayatımızda yerini almış olan birkaç kullanım alanından bahsettikten sonra, bu ayın konusu olan “balıklardan esinlenmiş robotlar”a odaklanacağız.

Şekil 2: Aerodinamiğin ve uçuş prensiplerinin henüz bilinmediği 15. yüzyılda, Leonardo da Vinci, helikopter, planör ve uçak tasarımlarıyla çığır açmıştı.

Canlı-taklitçiliğin ilk ve çarpıcı örneklerinden biri insanın her zaman hayalini oluşturan uçma deneyimi için kuşların araştırılmasıyla ortaya çıktı. Uçabilen bir makine yapmayı başaramamış olsa da, Leonardo da Vinci (1452–1519) uzunca yıllar kuşların uçuşlarını ve anatomilerini inceledi. Aldığı notlar ve karaladığı taslaklarla geride birçok uçan makine eskizi bıraktı (Şekil 2). İnsanoğlu, uçma hayalini gerçekleştirmek için ise rivayetlere göre 17. yüzyıla, yazılı resmi kayıtlara göre ise 20. yüzyıla kadar beklemek zorunda kaldı. Evliya Çelebi’nin 1630-1632 yılları arasını tasvir eden günlüklerinde, Hezarfen Ahmet Çelebi’nin geliştirdiği kuş kanatlarıyla Galata Kulesi’nden atlayıp İstanbul Boğazı'nı geçip 3358 m. ötede Üsküdar'a konduğu varsayılmaktadır. 1903 yılında ise bir uçak ile ilk başarılı insan uçuşunu gerçekleştiren Wright Kardeşler, güvercinlerin uçuşlarından ilham aldıklarını söylemişlerdir.

Bir diğer biyomimetik uygulama ise yarasalara öykünerek yaratıldı. Yarasaların, karanlıkta seslerinin yankısını kullanarak yerlerini belirlemelerine yarayan eko-lokalizasyon yöntemi SONAR ve RADAR sistemlerinin temelini oluşturdu. Aynı yöntemle, UltraCane adı verilen akıllı bastonlar, görme engelli insanlar için algıladıkları çevreyi titreşim bilgisine çevirerek  ellerine iletiyorlar.

Şekil 3: Her örümcek türünün, kendisine has ağ örme stili vardır.