बायॉनिक्स: सजिवांचे तंत्रज्ञान

प्रदीपकुमार माने
मानव निसर्गाचेच अनुकरण करीत आहे. मानवानं केलेल्या प्राथमिक तंत्रज्ञानाची निर्मिती निसर्गाचं अनुकरण करूनच केलीय. सर्वांत पहिलं तंत्रज्ञान म्हणून ओळखल्या जाणार्‍या दगडांचंं हत्यारातं रूपांतर करणांर्‍या तंत्रज्ञानात प्राण्यांच्या सुळेदार दातावरूनच नक्कल करण्यात आलीय. अशा प्रकारे निसर्गापासून प्रेरणा घेऊन निर्माण झालेल्या तंत्रज्ञानास बायॉनिक्स असे म्हणतात.
*************************************************************************************************************

अकबर बिरबलच्या कथा आपणा सर्वांना माहीत असतीलच यातीलच एक कथा. अकबर बिरबरला एकदा विचारतो ‘बिरबल, निसर्गाची निर्मिती श्रेष्ठ की मानवाची निर्मिती?’ ‘राजेसाहेब मानवाची निर्मिती’ बिरबलनं उत्तर दिलं. हे दिलेलं उत्तर सिद्ध करण्यासाठी बिरबल एका शिल्पकाराला दगडाचं शिल्प करायला सांगतो. शिल्पकार एक गुलाबाचं फूल तयार करतो. बिरबलाच्या सांगण्यानुसार शिल्पकार केलेलं शिल्प तो राजाकडं घेऊन जातो. गुलाबाच्या फुलाचं ते खरखरं वाटणारं शिल्प पाहून अकबर आनंदीत होतो अन् शिल्पकाराला पाचशे मोहरा बक्षीस देतो. थोडे दिवस गेल्यानंतर बिरबल एका माळ्याला खरखुरं गुलाबाचं फुल राजाकडं घेऊन जायला सांगतो. माळ्यानं दिलेलं गुलाबाचं फूल राजा घेतो आणि माळ्याला पाच मोहरा बक्षीस देतो. बिरबल अकबराला म्हणतो ‘राजेसाहेब, निसर्गानं बनविलेल्या गुलाबांच्या फुलापेक्षा मानवानं बनविलेलं गुलाबाचं शिल्प आपल्याला विशेष वाटलं. आहे की नाही मानवाची निर्मितीत श्रेष्ठ’? मानवाची निर्मिती श्रेष्ठ आहे यात प्रश्‍नच नाही पण निसर्गानं केलेल गुलाबांचं फुल पाहूनच आपण त्यावरून गुलाबांचं शिल्प बनवू शकलो. आपल्या या निर्मितीमागं निसर्गाची प्रेरणा आहे. आता हेच पाहा ना, मानवाने निर्माण केलेल्या यंत्रांपूर्वी कितीतरी लाखो करोडो वर्षापासून ही निसर्गात यंत्रे अस्तित्वात आहेत. एवढेच नव्हे तर मानवी यंत्रे तयार करण्यास या निसर्गनिर्मित यंत्रांनीच प्रेरणा दिली आहे. मानवी मनात बनलेले यंत्रांचे आराखडे या निसर्गनिर्मित आराखड्यावरूनच बनविलेले आहेत. जसं की निसर्गनिर्मित विमान म्हणजे हे पक्षी यांनीच मानवास विमान बनविण्यास प्ररेणा दिली आहे. पाणबुडी व मासा, कॅमेरा व डोळे पंप व मानवी हृदय याप्रकारे अनेक यंत्रे व सजीव प्राणी यांचा परस्परसंबंध आपणास दिसून येतो. मानव एकंदरीत निसर्गाचेच अनुकरण करीत आहे. मानवानं केलेल्या प्राथमिक तंत्रज्ञानाची निर्मिती निसर्गाचं अनुकरण करूनच केलीय. सर्वांत पहिलं तंत्रज्ञान म्हणून ओळखल्या जाणार्‍या दगडांचंं हत्यारातं रूपांतर करणांर्‍या तंत्रज्ञानात प्राण्यांच्या सुळेदार दातावरूनच नक्कल करण्यात आलीय. अशा प्रकारे निसर्गापासून प्रेरणा घेऊन निर्माण झालेल्या तंत्रज्ञानास बायॉनिक्स असे म्हणतात.
15 व्या शतकातील अष्टपैलूू शास्त्रज्ञ लिओनार्दो द विन्ची हा निसर्गाच्या तंत्रज्ञानाचा म्हणजे बायॉनिक्सचा खरा अभ्यासक म्हणावा लागेल. विन्सी याने पक्षांचा व माशांचा अभ्यास करून विमान व पाणबुड्यासाठी काही सूचना लिहून ठेवलेल्या आहेत. निसर्गनिरीक्षणाव्दारेच या महामानवाने कितीतरी यंत्रांच्या संकल्पना मांडल्या. 17 व्या शतकातील तत्वज्ञ रने देकार्ते प्राणी म्हणजे एक प्रकारची यंत्रंच असं म्हणत असे. खरं तर विसाव्या शतकापर्यंत ही शाखा स्वतंत्ररूपात अस्तित्वात नव्हती. मेजर जॅक स्टील या अमेरिकन लष्करी अधिकार्‍यानं ‘बायॉनिक्स’ हा शब्द सर्वप्रथम वापरला. नॉबर्ट विएनर या प्रसिध्द शास्त्रज्ञानं सायबरनेटिक्स या शाखेचा पाया घातला. 1948 साली निर्माण झालेल्या या शाखेमुळं बायॉनिक्स शाखेच्या विकासासाठी मदत होऊ शकली. सजीव प्राण्यांच्या कार्यप्रणालीचं गणिती रूप तयार करता येणं शक्य आहे असं या शास्त्रज्ञानं मांडलं. या क्रांतिकारी विचारामुळं या क्षेत्रात काम करणार्‍यांना बायॉनिक्सच स्वप्न सत्यात येतयं असं वाटू लागलं. याबरोबरच ऍलन टयुरिंग या गणिततज्ज्ञानं 1950 साली ‘संगणक आणि बुद्धिमत्ता’ असा प्रबंध प्रसिद्ध केला. संगणक हा भविष्यात मानवाइतका बुद्धिमान होऊ शकेल असं या शास्त्रज्ञानं भाकीत केलं.या क्षेत्रात काम करणार्‍या शास्त्रज्ञांची पहिली परिषद 1960 मध्ये भरली. या परिषदेतं संगणकतज्ज्ञ, मानसशास्त्रज्ञ, मेंदूशास्त्रज्ञ आणि एरोस्पेस क्षेत्रातील तज्ज्ञांनी एकत्र येऊन सजीवांच्या संशोधनातून तंत्रज्ञानाची प्रगती कशी साधता येईल यावर चर्चा केली. संगणकाची निर्मिती होण्यासाठी ही शाखाच कारणीभूत आहे. त्यांच्या स्वप्नातील बुध्दिमान यंत्र अजून जरी अस्तित्वत आलं नसलं तरीही हा विचारच शास्त्रज्ञानां सतत मार्गदर्शन करतोय. तसं पाहायल गेलं तर या शाखेच्या निर्मितीचं श्रेय अमेरिकन लष्करास द्यावे लागेल.

13-1
अमेरिकेच्या नेव्हल रिसर्च इन्स्टिट्यूटनं 50 वर्षांपूर्वीच या विषयात लक्ष घातलं. वटवाघळाच्या संपर्कप्रणालीचा अभ्यास करून या इन्स्टिट्यूटनं त्याचा वापर रडार यंत्रणेसाठी करून घेतला. वटवाघूळ व डॉल्फीन मासे यांची संपर्क प्रणाली अत्यंत उत्कृष्ट दर्जाची आहे. त्यांच्या या संपर्कप्रणालीचा वापर करून अत्यंत विकसित अशी रडार व सोनरयंत्रणा तयार करण्यात आलेल्या आहेत. संदेशवहनाचे आणखी एक उदाहरण पाहा ब्रिटिश टेलिकॉमचे टेलिकम्युनिकेशन संशोधक ईअन पिअर्सन यांना संदेशवहनाबाबतीत मुगींचे संदेशवहन अत्यंत प्रगत वाटते. मुंग्या फेरोमेन्स या संप्रेरकाच्या गंधाव्दारे आपले संदेशवहन करतात. कोणत्याही कामाची किंवा धोक्याची जबाबदारी या संप्रेरकाच्या साह्यानेच देतात. मुंग्यांच्या या संपर्कप्रणालीवर आधारित कॉम्प्युटर प्रोग्रॅाम्स बनवून संदेशवहन अत्यंत जलद व कुशलतेने करता येईल असा या शास्त्रज्ञास विश्‍वास आहे. बेडकाच्या दृष्टीप्रणालीवर आधारित रडार निर्माण करण्यात आलेले आहेत. हे रडार ढगाळ वातावरण, पाऊस या परिस्थितीतही उत्कृष्ट कामगिरी बजावतात. मधमाशा आणि इतर काही कीटक यांचे डोळे ‘हाय मुव्हमेंट रेकगनायझेशन पॅटर्न’ म्हणजे जलदगती हालचाल पकडण्यासाठी विकसित झाले. या प्रणालीवर आधारित ‘ग्लोबलहॉक’ या विमानाच्या दृष्टीप्रणालीची निर्मिती नासाने केली आहे कॅलिफोर्नियातील आर्किटेक्ट युजिन त्सू यांनी वारुळ, मधमाशाचे पोळं, शंख या रचनांचा वापर करून कितीतरी इमारती बनविल्यात. या क्षेत्रात अभ्यास करण्यासाठी ‘उत्क्रांती स्थापत्यशास्त्र’ या नवीन शाखेचा जन्म झालेला आहे. अशा अनेक गोष्टी मानवी स्थापत्यकलेला आवाहन देणार्‍या आहेत. कोळ्याचा धागा तर संशोधकांच्या दृष्टीने फार महत्त्वाची गोष्ट बनलीय. नेफिला प्रजातीच्या कोळ्याच्या अंगढ्याएवढ्या जाडीच्या धाग्यात एक जेट विमानालाही पेलण्याची ताकद असते. या धाग्याची रचना अभ्यास करून दणकट धागे बनविता येणं शक्य आहे. अवकाशात उडणार्‍या कोणत्याही यंत्रांत हेलिकॉप्टर हे सर्वात लवचिकपणे उडू शकते. आपण संध्याकाळच्या वेळी पाहिलेले चतुरकिडे किती लवचिकपणे उडत असतात. हेलिकॉप्टरचे या चतुराशी असणारे साधर्म्य पाहता यामुळेच हा लवचिकपणा मिळाला आहे याचे नवल वाटायला नको. या चतुराबाबत आणखी एक नवलपूर्ण गोष्ट सांगता येईल अन् ती म्हणजे शास्त्रज्ञांनी या चतुराचा अभ्यास केल्यानंतर त्यांना दिसून आले की, या चतुराची गुरुत्वाकर्षण सहन करण्याची क्षमता तीस गुरुत्वाकर्षण एकक इतकी आहे. मानव जास्तीत जास्त दहा गुरुत्वाकर्षण एककपर्यंतच सहन करू शकतो. चतुराच्या हृदयाभोवती असणार्‍या तरल पदार्थामुळे उडताना निर्माण होणारे हादरे त्या द्रवात शोषूण घेतले जातात व चतुराचे रक्ताभिसरण व्यवस्थितपणे चालू राहते या तत्त्वाचा वापर करून संशोधकांनी अंतराळवीरांना अवकाशात उडताना लागणारे पोशाख म्हणजे ‘जी सुट’ बनविले आहेत. प्रसिध्द अंतराळ संशोधन संस्था नासामधील एरोस्पेस इंजिनिअर जेफ्री लिली यांनी विमानामुळे होणारे ध्वनिप्रदूषण कमी करण्यासाठी घुबडाच्या आवाज न करता उडण्याच्या गुणधर्माचा वापर करीत आहेत. केंब्रिज विद्यापीठातील चार्लस एलिग्टन यंानी पतंगाच्या शरीररचनेचा अभ्यास करून रोबोट पतंग तयार केला आहे. निसर्गातील ही सजीव यंत्रेच शास्त्रज्ञांपुढे रोल मॉडेल आहेत.
आपल्याप्रमाणे दिसणार्‍या, कार्य करणार्‍या रोबोटची निर्मिती हे शास्त्रज्ञांपुढे फार मोठं आव्हान आहे. यासाठी आवश्यक आहे मानवी शरीराचा अभ्यास. मानवाची शरीररचना, अत्यंत कुशलरीत्या अवयवांचा वापर करण्याची क्षमता व मानवी मेंदू या तिन्हींचा अभ्यास यासाठी आवश्यक आहे. मानवाच्या मज्जातंतू प्रणालीचा अभ्यास करून सध्या कृत्रिम अवयवांची निर्मिती सुरु आहे. कृत्रिम हात, कृत्रिम पाय, कृत्रिम हृदय अशी त्याची एकापेक्षा एक पुढे पावले पडत आहेत. या कृत्रिम अवयवांबरोबर मानवी मेंदूचा अभ्यास महत्त्वाचा आहे. मानवी मेंदूवर आधारित बनविलेले ‘चेताजाल संगणक’ हे काम बजावू शकतात. जगातील सर्वात महान सुपरकॉम्प्युटर मानवी मेंदूच होय. कृत्रिम बुद्धिमत्तेच्या साह्याने हे करता येणे शक्य आहे. साधारण मंदबुद्धीची व्यक्ती जे काम करू शकते त्या पद्धतीने संगणक बनू लागले आहेत. कॅलिफोर्निया इन्स्टिट्यूट ऑफ टेक्नॉलॉजीमधील भौतिकशास्त्रज्ञ जॉन हापफिल्ड यांनी चेताप्रमाणालीचा वापर संगणक निर्मितीत करून घेतला आहे. या मानवी रोबोटबरोबरच इतर प्राणी रोबोटही आपण उपयुक्त ठरणार आहेत. खडकाळ प्रदेशातून जाण्यासाठी साप, खेकडा, झिंगा, ऑक्टोपस या प्राण्यांच्या शरीररचनेप्रमाणे रोबोट निर्माण झाले आहेत. यंत्रांची विकसित अवस्था म्हणजे यंत्रमानव. या क्षेत्रात तर प्राण्यांच्या शरीररचनेचा अभ्यास करून त्याप्रमाणे यंत्रमानव तयार केले जातायत. कुत्र्याच्या शरीररचनेवर आधारीत रोबोडॉग, मांजरावर आधारित रोबोकॅट बनविले जातायत. मॅरनोफल जातीचं झुरळ तर पन्नास किमी इतक्या अंतरावरूनही आग ओळखू शकते. या झुरळाचा अभ्यास करून आग ओळखणारे ‘फायर डिटेक्टर रोबोट’ तयार झालेले आहेत. इतर प्राण्यांबरोबर मानवप्राण्याचाही रोबोट बनविण्यासाठी वापर होत आहे. होंडा कंपनीनं बनविलेला ‘असिमो’ हा रोबोट मानवी शरीररचनेचाच अभ्यास करून बनविलाय. मॅसॅचुसेटस इन्स्टिट्यूट ऑफ टेक्नॉलॉजीमधील ‘किस्मत’ हा यंत्रमानव मानवाच्या वर्तनप्रणालीवर आधारित आहे. हा यंत्रमानव राग, आश्‍चर्य, आनंद अशा पध्दतीच्या भावनांना प्रतिसाद देऊ शकतो. आपल्याप्रमाणं दिसणार्‍या, कार्य करणार्‍या यंत्रमानवाची निर्मिती हे शास्त्रज्ञांपुढ फार मोठे आवाहन आहे. यासाठी आवश्यक आहे मानवी शरीराचा अभ्यास. मानवाच्या मज्जांतंतू प्रणालीचा वापर करून कृत्रिम अवयवांची निर्मिती होतेय. मानवी शरीर हे एक अव्दितीय यंत्र आहे. अत्यंत साध्या प्रणालीही तंत्रज्ञानापुढं फार मोठं आव्हान आहे. उदाहरणचं द्यायचं झालं तर मानवी शरीराचं होणारं तापमान नियंत्रण. मानवी शरीरांवर असणार्‍या त्वचेवर तापमानसंवेदक असतात. फक्त एक सेंटीमीटर वर्ग भागात थंडपणा ओळखणारं सहा संवेदक आणि उष्णपणा ओळखणारं सुमारे तीन हजार संवेदक असतात. जेव्हा शरीराचं तापमान वाढतं तेंव्हा हे संवेदक मेंदूला संदेश पाठवून घामाच्या व्दारे तापमान नियंत्रण करतात आणि ठरावीक तापमान झाल्यावर मेंदूला पुन्हा संदेश पाठवून शरीराचं तापमान नियंत्रित करतात. मानवी शरीरातील तापमान नियंत्रण करणारी ही प्रणाली अत्यंत विकसित अशा थर्मोस्टॅटचे उदाहरण म्हणावे लागेल. एवढेच नव्हे तर जगातील सर्वार्ंत महान महासंगणक मानवी मेंदूच होय. मानवी मेंदू आणि मज्जासंस्थेवर आधारित माहितीवर तंत्रज्ञानाची निर्मिती होतेय. या तंत्रज्ञानास ‘न्युरलनेट टेक्नॉलॉजी’ असं म्हणतात. मानवी मेंदूत कमीत कमी शंभर अब्ज न्युरॉन्स असतात. न्युरॉन्स म्हणजे संदेशवहन करणारं संदेशवाहक होत. मानवी मेंदूवर आधारित तंत्रज्ञानाने बनविलेले चेताजाल संगणक महासंगणकापेक्षाही कितीतरी प्रगत आहेत. पॅटी मेज या संगणकशास्त्रज्ञानं सजिवाप्रमाणं परिस्थिीनुरुप होणारे उत्क्रांती करणारं प्रोग्रॅम्स बनविलेत. यंत्रांना मानवी बुध्दिमत्ता देण्याचे प्रयत्न म्हणजे कृत्रिम बुद्धिमत्ता सर्वात बुद्धिमान यंत्रांची निर्मिती करण्यासाठी सर्वांत बुद्धिमान प्राणी म्हणजे मानव हा ‘रोलमॉडेल’ आहे
‘ऊर्जा’ हा मानव प्राण्यापुढील सर्वात मोठा प्रश्‍न आहे. ऊर्जाक्षेत्रातही बायॉनिक्सचा वापर आवश्यक बनला आहे. काजवा ज्याप्रमाणे चमकतो त्याप्रमाणे काही प्रकारचे जिवाणू, जेलीफिश, शेवाळ यांच्याजवळ जैवदिप्ती असते. या प्रकाशाचा वापर करून ऊर्जानिर्मिती करता येणे शक्य आहे. शिवाय या सजिवांची शरीररचना अभ्यासून ‘ऊर्जासाठवण’ की जो ऊर्जेबाबतीत सर्वात महत्त्वाचा मुद्दा आहे, त्याबाबत माहिती मिळणे शक्य आहे. प्रकाश अभियंत्यांना असे दिसून आले आहे की, जैवदिप्ती असलेले जिवाणू नायट्रोजन लॅम्पपेक्षा कितीतरी कार्यक्षम आहेत. सध्या शास्त्रज्ञांची अशा प्रकारची यंत्रणा बनविण्याचे प्रयत्न सुरू आहेत की, वनस्पती ज्याप्रमाणे प्रकाश संश्‍लेषनाच्या साहाय्याने ऊर्जानिर्मिती करतात. त्या प्रकारची रासायनिक यंत्रणा बनविणे याचबरोबर शक्य आहे. बायॉनिक्स या शाखेचा वापर ठरावीक क्षेत्रापुरता मर्यादित नसून ज्या ज्या क्षेत्रात आपणास निसर्गाकडून शिकता येणे शक्य आहे, त्या त्या क्षेत्रात शक्य आहे. या शाखेतील एक तज्ज्ञ हेनिंग गिएर्के यंाच्या मतानुसार ‘‘कोणत्याही जीवशास्त्रीय वा मानवनिर्मित प्रणालीने सजीवांच्या प्रणालीचे गणिती कोष्टक मांडणे शक्य आहे. अशा गणिती तत्वानं या प्रणालीची उकल करून तिची नक्कल करणेही शक्य आहे, त्यामुळे जीवशास्त्रीय तत्त्वे वापरून मानवनिर्मित यंत्रे तयार करणे व अस्तित्वात असलेल्या यंत्रांची कार्यक्षमता वाढवता येणे शक्य आहे.’’
‘बायॉनिक्स’ या शाखेच्या साह्याने मानवनिर्मित यंत्रांना निसर्गनिर्मित यंत्रापर्यत पोहोचता येणे शक्य आहे. तंत्रज्ञानाची ही अशी एकच शाखा आहे की, जी हळूहळू निसर्गाच्या जवळ जात आहे. या शाखेच्या वापरामुळे निसर्गाला अपायकारक न ठरता निसर्गाला अनुकूल अशी ‘इको फें्रडली’ यंत्रे तयार करता येणे शक्य आहे. निसर्गानुकरणाने ही प्रगती शक्य असली तरीही निसर्गाचे सर्वांत महान तत्व म्हणजे ‘निसर्ग संतुलन’ हे होय. मानवप्राणी आपल्या प्रदीर्घ प्रगतीपुढे फक्त स्वतःचाच विचार करीत आहे. मानवाला शास्त्रीय भाषेत ‘होमोसेपिअन’ म्हणजे ‘शहाणा माणूस’ असे म्हणतात. जेव्हा मानव हा निसर्गाचे याबाबत संपूर्ण अनुकरण करेल तेव्हाच तो ‘होमोसेपिअन’ म्हणण्यास पात्र ठरेल. विकास हे मानवाचं अंतिम ध्येय आहे. बायॉनिक्ससारखी शाखा मानवाला या ध्येयापर्यंत पोहोचण्यासाठी मदत करतेय. मानवानं स्वतःच्या क्षमतेवर मारलेली मजल खरोखरच आश्‍चर्यकारक आहे पण ही मजल मारणारा मानव ही निसर्गाचीच निर्मिती आहे. निसर्गानं दिलेल्या क्षमतेमुळंच मानव निसर्गाचा आणि स्वतःचा अभ्यास करू शकतोय आता तुम्हीच सांगा निसर्गनिर्मिती श्रेष्ठ की मानवनिर्मिती? बिरबलानं दिलेल उत्तर चूक की बरोबर?
*************************************************************************************************************

प्रदीपकुमार माने
गरवारे महाविद्यालयात सहाय्यक प्राध्यापक. तत्त्वज्ञान, तर्कशास्त्र, विज्ञान हे आवडीचे विषय. ‘मुंगी एक अद्भूत विश्‍व’ हे पुस्तक प्रकाशित. या पुस्तकासाठी राज्य शासनाचा वाङ्मय पुरस्कार.
Email: pradeeppolymath@gmail.com
Mob: 98237 34042

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *