רכישת כרטיסים

עיצוב מכוון-טבע: גישה עיצובית חדשה לעידן האנתרופוקן הקיצוני

קטגוריה: עיצוב וקיימות

המאמר פורסם לראשונה בקטלוג התערוכה "אקסטרים

עיצוב מכוון-אנשים (Human-Centered Design), עיצוב מכוון-משתמש (User-Centered Design) או עיצוב מכוון-שימוש (Design for Usability), הם שמות שונים לגישה שקיימת מאז תחילת שנות ה-70 של המאה הקודמת. לפני שזו החלה לפרוח בחברות טכנולוגיה ובארגונים שונים, הגישה השלטת בתחום העיצוב הייתה עיצוב מכוון-הנדסה (Engineering-Centered Design). כיוצא מכך, תהליך הפיתוח של מוצרים וטכנולוגיות התמקד באותה תקופה בעיקר בהישגים הנדסיים, והמחשבה על המשתמש שיחקה לרוב תפקיד משני. [1] במהלך העשורים האחרונים, הדגש שניתן לחווית המשתמש במעבדות של חברות טכנולוגיה רבות הולך וגדל. כתוצאה מכך נוצרו שדות מומחיות שונים כמו ממשק אדם-מכונה (Human-Machine Interface), עיצוב אינטראקציה (Interaction Design), עיצוב UI/UX, חשיבה עיצובית (Design Thinking) ותחומים נוספים שמתמקדים בבני אדם, בצרכיהם ובתשוקותיהם. המהפכה החשובה הזו בעיצוב, תפסה מקום מרכזי בראשית עידן המחשב האישי. היא סייעה להפוך את הטכנולוגיה לזמינה להמונים, והגדילה את רווחיהן של חברות המחשב והתוכנה. החל מ-1998, במסגרת עבודתי בחברת IDEO בישראל, התחלתי אף אני לקדם את השימוש בגישה הזו. טענתי במסגרות שונות של האקדמיה ושל התעשייה, שהגיע זמנו של תחום העיצוב בארץ לעשות שינוי בגישה.
ארבעת העשורים האחרונים, שהתאפיינו בהתעקשות על הצבת בני האדם במרכז תהליך העיצוב, הולכים ומצטיירים כעת כשיאה של תקופה שהמדענים מכנים עידן האנתרופוקן. העידן המודרני נתמך על ידי אמונה נרקיסיסטית במיוחד, שכדור הארץ על כל משאביו הטבעיים נועד לשרת את "צרכי" המין האנושי, ובתוכם את הצורך בהנאה. אמונה זו שעמדה במרכזו של שדה העיצוב, הובילה לאדישות מוחלטת כלפי אותות המצוקה שמשדר הטבע. לאחרונה החלה המערכת האקולוגית להפגין תגובות קיצוניות למשבר שיצרה מערכת הערכים האנתרופוצנטרית. כעת, כשהמחיר שאנו משלמים הוא איום קיצוני על עצם קיומה של האנושות, אנו מבינים את חוסר הטעם שבהצבת בני האדם במרכז.

לפני פחות משני עשורים, יזמים צעירים בחברות סטרט-אפ הציעו פיתוחים "קוליים" ו"בלתי-רשמיים" תוך שימוש במיתוג אופנתי ובעיצוב תעשייתי. כיום, חברות מסוג זה ממשיכות לתור אחר חידושים בתמיכתם של תאגידי ענק בלתי מנוצחים. ענקי הטכנולוגיה החדשים שולטים כיום כמעט בכל פן של חיינו, כולל מה ואיך נאכל, נקנה, נראה, נקרא ואפילו נחלום. במרוץ הגלובלי לסיפוק צרכיו של מיעוט פריבילגי, הטבע הוא לא יותר ממשאב. אפילו המונח עיצוב בר-קיימא הוא לא יותר מטלאי ירוק שאינו פוטר אף לא אחד מתהליכי העומק ההרסניים הזורעים חורבן אקולוגי ברחבי כדור הארץ. כפי שהוכח בשנים האחרונות, המודלים הכלכליים והפוליטיים שהתבססו על "הזכות לרדיפת האושר" תוך השגת עליונות על פני הטבע אינם יכולים להמשיך ולהתקיים. עיצוב מכוון-אנשים, אם כן, הוא למעשה גישה הרסנית שיש להחליף בדחיפות. בניגוד אליה, הגישה החדשה של עיצוב מכוון-טבע, שמה את הטבע במרכז, ומשתמשת בכישורים, בכלים ובתהליכים עיצוביים כדי לייצר התערבויות מתקנות התומכות בשיקומו של הטבע ולקדם את האפשרות בעתיד לחיים אנושיים בסימביוזה עם הטבע.

___-___-____...
עזרי טרזי, xCoral, מתוך התערוכה "אקסטרים". צילום: אלעד שריג.

חדשנות יוצרת

בספרי Dז, [2] תיארתי מתודולוגיה של חדשנות יוצרת, שהתחלתי לפתח וליישם מאז 2007 , תוך שימוש בצמיחה חקלאית כמטאפורה להצמחת מוצרים ושירותים חדשים. המודל התבסס על שבעה שלבים – חריש, זריעה, נביטה, הנצה, פריחה, הבשלה וקציר. הרעיון מאחורי המטאפורה החקלאית הוא ששלבים אלה, המבוססים על “תבונת התהליכים״ הטבעיים של גידולים חקלאיים, מותאמים יותר לעיצוב מכוון-טבע. באותה תקופה טרם הבנתי כמה רחוק היה מודל שבעת השלבים מגישה שניתן להגדירה באמת כעיצוב מכוון-טבע. תובנה זו הבשילה לאיטה במהלך השנים האחרונות, כשהתחלתי לבקר במכון הבינאוניברסיטאי למדעי הים בעיר אילת, לחוף הים האדום.

נקודת המפנה עבורי היתה ההכרה שהעולם כפי שאנו מכירים אותו, ובאופן ספציפי המערכת האקולוגית התת־ימית של שוניות האלמוגים, על כל העושר הביולוגי והאקולוגי של אלמוגים, דגים, ואלפי מינים אחרים של צמחים ובעלי חיים המתקיימים בה – נמצאים על סף הכחדה. ריבוי המקרים של הלבנת אלמוגים וקריסת שוניות מציב בפנינו שורה של דגלים אדומים. אך כפי שנוכחתי לתדהמתי, חסרים לאנושות התמריצים הכלכליים והמוטיבציה הפוליטית לעצור את תהליך ההרס. שוניות האלמוגים הפכו בשבילי לעיסוק מרכזי כמעצב. באותה תקופה יזמתי את הקמתה של מעבדת העיצוב בטכניון Design-Tech , במטרה להשתמש בעקרונות של עיצוב מכוון-טבע כדי לחקור ולפתח פתרונות אפשריים לאתגרים הגדולים של המאה ה-21, כדוגמת בעיית האלמוגים.

Juany_Mukmel...
ספרו של פרופ' עזרי טרזי, Dז: חדשנות דרך חשיבה עיצובית

אלמוגים כאתגר עיצובי – תיאור מקרה של יצירת שונית בהדפסת תלת-ממד

המגוון העצום של יצורים החיים בקרבת שונית האלמוגים שונה מכל מערכת אקולוגית אחרת. הוא מציע חוויה בלתי נשכחת לצוללים. עם זאת, בפרויקט זה נדרשנו להיפוך נקודת המבט, כך שהשונית עצמה תהפוך להיות ה"לקוח" שבמרכז ולא חווית הצלילה. שוניות אלמוגים ברחבי העולם חשופות כיום לתהליך מתמשך של בלייה כתוצאה מגורמים אנושיים וסביבתיים.[3] גורמים אלו כוללים בין השאר, מחלות, עלייה בטמפרטורות ובחומציות מי האוקיינוסים, תיירות, ודיג בלתי מרוסן של דגי השוניות. ישנו מתאם גבוה בין מורכבות המערכת האקולוגית של שונית אלמוגים לבין המגוון הביולוגי הרב של היצורים החיים בקרבתה. מתאם זה ניתן להסבר חלקי בעובדה שבתי-גידול קטנים ומגוונים מושכים אליהם אוכלוסיות מגוונות.[4] קהילת הדגים של השונית משחקת תפקיד חשוב בשמירה על שפע האלמוגים, ובמניעת שינוי שיהפוך את הסביבה מסביבה שופעת אלמוגים לסביבה אחרת, שופעת אצות למשל. שינוי כזה עשוי להתרחש כאשר בהעדר אורגניזמים אוכלי-צמחים, מכסות האצות את האלמוגים.[5] מחקרים הוכיחו כי שפע של דגים תורם לבריאותם של האלמוגים בפרט ולבריאות קהילת השונית בכללותה.[6] דיקסון והיי (Dixson and Hay), לדוגמה, הוכיחו שכאשר אלמוג נפגע על ידי אצות מזיקות שמתיישבות עליו, הוא מפזר אותות כימיים שמסמנים לדגים החיים עמו בסימביוזה, לסלק את האצות על ידי אכילתן.

אחד מהמכשולים שכרוכים בהצבת שונית אלמוגים במרכז תהליך העיצוב, הוא שהשונית אינה יכולה לדבר או לתקשר. אך כפי שידוע מאינטראקציות רבות עם משתמשים אנושיים, הצהרותיו של המשתמש אינן תואמות בהכרח למה שהוא באמת עושה, צריך או מרגיש. אנשים נוטים לומר בראיונות את מה שהם חושבים שמצפים מהם לומר או להרגיש, או את מה שיגרום להם להרגיש טוב עם עצמם. ניתן להמשיל את הצמחים ובעלי החיים בשונית לדייריה הרבים של שכונה צפופה בתוך עיר ענקית ורב-לאומית. בהקשר זה, משיכתם של אורגניזמים ספציפיים אל השונית יכולה להיתפס כהעדפה שתתרום למודל עיצובי מסוים.

גורמים רבים משפיעים על משיכתם של אורגניזמים, ובמיוחד של דגים, לשכון בשונית אלמוגים. גורם חשוב אחד, הוא המורכבות המבנית של מושבת האלמוגים, המספקת לאורגניזמים אלו מקום מסתור. הטבע, בניגוד לעיצוב מודרני, מעדיף צורות מורכבות על פני צורות פשוטות. כפי שכבר צוין, מורכבותה המבנית של שונית אלמוגים תואמת את המגוון הביולוגי של היצורים החיים בה. יתרה מכך, אוכלוסיות דגים שונות מקיימות אינטראקציה שונה עם צורות מגוונות של אלמוגים.[7] ניתן לחלק מבנים צורניים לקטגוריות רבות בעלי מאפיינים כגון נפח אקולוגי, מספר ענפים, ממדים צדיים ועוד. מאפיינים צורניים אלו יכולים להשפיע באופן שונה על יצורים שונים (דגים, תולעים וכדו') החיים בסימביוזה עם האלמוגים.[8] עם זאת, עדיין איננו מבינים מדוע אוכלוסיות מסוימות מעדיפות מבנה צורני אחד על פני רעהו. [9]

Bleachedcoral_0
אלמוגים מולבנים באי הרון שבשונית המחסום הגדולה. צילום:  J. Roff, מתוך: Acropora at English Wikipedia, CC BY-SA 3.0

החיפוש אחר סינרגיה בין שיטות שונות

גישה אפשרית אחת לבחינת האינטראקציות בין המורכבות המבנית של האלמוגים לבין המגוון הביולוגי והמבנה של קהילת השונית, היא יצירת מודלים מלאכותיים. המודלים מאפשרים לשלוט ולשנות אספקטים מבניים מסוימים באמצעות כלים עיצוביים כמו תוכנות עיצוב בתלת-ממד מסוג CAID) Computer-Aided Industrial Design) והדפסות תלת-ממד.[10] בלב הגישה הזו עומדת ההנחה שכדי לשקם ולתמוך בשוניות אלמוגים, וגם כדי לבנות שוניות מלאכותיות, יש להגיע להבנה טובה יותר על אודות האינטראקציה בין צורת האלמוג הבודד לבין ה"דיירים" השוכנים בסביבתו. [11] שאלה זו, העוסקת בקשר שבין התנהגות לבין צורה, היא שעומדת במרכזו של המחקר הנוכחי. כדי לבחון אותה חברנו יחד, ביולוגיים ימיים ומעצבים, לקבוצת מחקר מעורבת. מטרתנו הייתה למצוא שיטות וכלים חדשים לחקר הפונקציונליות האקולוגית של צורת האלמוגים באמצעות שימוש בכלים עיצוביים כמו תוכנות ומדפסות תלת-ממד ושימוש בחומרי הדפסה שונים. הניסויים הראשונים התבססו על סריקות של מושבות אלמוגים טבעיות, שטופלו באמצעות תוכנות ומדפסות תלת-ממד.

מטרות המחקר היו: 1. מתן תוקף מחקרי לגישת עיצוב מכוון-טבע על ידי פיתוח מודל להדפסת תלת-ממד של מערכת אקולוגית. 2. הבנה טובה יותר של האינטראקציות בין מבנה האלמוג לבין זני הדגים השונים הנמשכים לגור בתוכו ומסביבו. 3. בחינת השימוש בכלי עיצוב מתקדמים כמו טכנולוגיות של סריקה, תכנון והדפסה בתלת-ממד לצורך יצירת אלמוגים מלאכותיים וזמניים.

הצלחת המחקר עשויה להעמיק את הבנתנו לגבי האינטראקציה בין אלמוגים לבין סביבתם, לספק אלמוגים מלאכותיים לתצוגות ציבוריות כמו אקווריומים גדולים וכך להפחית את השימוש באלמוגים חיים, ולהציע כלים וקווים מנחים לשיקום אקטיבי של שוניות אלמוגים. השילוב בין מתודולוגיות מדעיות ובין מתודולוגיות מתחום העיצוב כמו הדפסת תלת-ממד, עשוי להועיל במציאת פתרונות לשימור ולשיקום של השוניות. [12]

Img16596-s
דגים בתוך אלמוג שהודפס בהדפסת תלת-ממד.

תרומתו של שדה העיצוב לתהליך

העיסוק בטבע אינו חדש עבור מעצבים. הגישה לגינון ולאדריכלות נוף, הידועה כגינון טבעי לדוגמה, קיימת כבר למעלה ממאתיים שנה. עם זאת, מעצבים תעשייתיים, שעובדים בעיקר על ייעול מוצרי צריכה, רגילים להתמקד בבני אדם כדי להצליח בשוק תחרותי. עם עלייתה של המודעות לעיצוב בר-קיימא, החלו מעצבים אלו להפחית במידה מסוימת מההשפעות ההרסניות על הסביבה. הגישה של עיצוב מכוון-טבע, קוראת לשינוי האופן שאנו תופסים את הסביבה, ובהתאם לכך, לשינוי בפעולות שאנו נוקטים. הקריאה לשינוי מתבססת על האמונה שכל מרכיבי החשיבה העיצובית ותהליכי הייצור צריכים להיבחן מחדש כדי להיענות לאתגר החדש של עיצוב מכוון-טבע. תרומתו של שדה העיצוב מתמקדת בשבעת השלבים השונים של התהליך Dז.

צפייה באלמוגים וסריקות תלת-ממד

המעצבים שהשתתפו בפרויקט יחד איתי, ובינהם חיים פרנס, והסטודנטים עופר ברמן ועפרי לוטן, צללו בתדירות גבוהה במשך כמה חודשים באתר המחקר. האתר כולל מספר שוניות אלמוגים הממוקמות לאורך החוף הצפון-מזרחי של ים סוף, ומרוכזות ברובן סמוך למכון הבינאוניברסיטאי למדעי הים באילת. אחד ממוקדי המחקר של הפרויקט הוא ה"איגלו" – שונית מלאכותית בצורת כיפה, הממוקמת במרחק של פחות מ-50 מטרים מהחוף, בעומק של 12-8 מטרים, ובסמוך לשונית הטבעית. הצלילות המחקריות נועדו בעיקר כדי לבחון את השוניות מנקודת מבט עיצובית, וללמוד את האינטראקציה המתקיימת בין צורה לבין התנהגות.[13] במהלך תקופה זו רכשנו בעזרת ביולוגים ימיים, ידע חדש בנוגע לנושאים מגוונים. כך למדנו לדוגמה, על ההבדל המשמעותי בין התנהגותה של השונית במהלך היום לבין החיים בשונית במהלך הלילה.

בשלב הראשון, התמקד מחקרנו בסוג של אלמוג מרובה ענפים בשם Stylophora pistillata . האתגר המרכזי שהעסיק אותנו היה כיצד לסרוק את שלד האלמוג, שצורתו המורכבת כללה חלקים שנותרו חבויים מקרני הסורק. תהליך הסריקה שבחרנו כלל שימוש באור לבן שאיפשר תיאור מדויק ומפורט של הענפים בתלת-ממד, אפילו בתוך עומק הגזע. [14] עם זאת, מכיוון שהענפים בקרבת הגזע נראו דקים מאד בסריקה, היה עלינו לעבות אותם בהמשך תוך שימוש בתוכנת תלת-ממד של שרטוט גיאומטרי רשתי, כדי להשיג ייצוג נאמן למציאות.[איור 1]

20200105_073...
איור 1: תהליך הסריקה באמצעות אור לבן; מקרן אור לבן (למעלה מימין), סריקה מקורית של האלמוג (למעלה משמאל), תהליך הסריקה והמודל הסרוק בתלת-ממד (למטה).

חומר, צבע וצורה

לאחר שהאלמוג קיבל ייצוג דיגיטלי בתלת-ממד, נדרשנו למצוא את הכלים המתאימים ביותר לשכפולו. השיטה הראשונה שנבחנה הייתה בניית תבנית, שנפסלה מכיוון שהיה זה כמעט בלתי-אפשרי ליצור תבנית שתוכל לשכפל בהצלחה את החלקים התחתונים של ענפי האלמוג. השיטה שנבחרה לבסוף הייתה הדפסת תלת-ממד. מרגע זה, האתגר העיקרי היה לבחור את החומר ואת טכנולוגיית ההדפסה המתאימים ביותר. אחת המטרות העיקריות הייתה מציאת חומר שניתן יהיה להציב בשונית מבלי לפגוע בסביבה או להשפיע עליה לרעה.

קריטריון זה פסל את רוב החומרים הפלסטיים שמשמשים במדפסות תלת-ממד, למעט PLA (חומצה פוליאקטית). PLA הוא חומר ביו-פלסטיק מתכלה וביו- אקטיבי, העשוי מעמילן תירס, קסבה או קנה סוכר. הוא נטול השפעות שליליות, אך יכולת ההתכלות שלו עדיין נמצאת בסימן שאלה. בתהליך נבחנו כמה סוגי PLA , שאחד מהם עורבב עם נסורת. [איור 2] חומר נוסף שנבדק היה גבס. החומר האחרון שבו השתמשנו עבור הריף המלאכותי היה חימר מסוג טרקוטה, שהודפס באמצעות מדפסת תלת-ממד עצומה (מסוג WASP) שכללה ראש ומשאבת חימר, ולאחר מכן עבר תהליך שריפה בתנור.

בקובץ של האלמוג, נעשה שימוש בכמה תוכנות עיצוב תעשייתי, CAID לצורך טיפול בצורה התלת-ממדית שנסרקה.[15] המשימה הייתה להוסיף לאלמוג הסרוק בסיס ולהעבירו תהליך מיטוב לצורך הדפסה. מכיוון שגילינו שבלתי-אפשרי לעבד קובץ תלת-ממדי שמכיל יותר מ- 150,000 פוליגונים בתוכנות ה- CAID השונות שבחנו, נעשה ניסיון לאתר תוכנות נוספות שיוכלו לטפל היטב בצורה כה מורכבת. לצורך תהליך ההדפסה של האלמוגים הקרמיים נדרשה מאתנו התערבות בפעולת המדפסת בעזרת תוכנות פרמטריות. כדי ליצור צורה ספירלית, ערכנו מניפולציות בגובה ה- Z (מיקומו של הציר האנכי) של המדפסת בשליטה ישירה דרך התוכנה.

Johnny-Mille...
איור 2: תוכנת הפריסה הראשונה, ואלמוג PLA בהדפסת תלת-ממד מוצב על עמוד פלסטי.

יצירת אב טיפוס

השלב הראשון בתהליך ההדפסה נעשה תוך שימוש במדפסת FDM קטנה, ובתוכנת הפריסה המקורית שלה, דבר שחייב להקטין את האלמוג ל 94%- מגודלו האמתי. השלב השני בתהליך בוצע תוך שימוש במדפסת FDM באיכות גבוהה יותר, שאפשרה הדפסה בגודל מלא. [16]

להלן המסקנות העיקריות:
1. הדפסתן של צורות כה מורכבות דורשת מדפסת חזקה ומקצועית יותר.
2. אלגוריתם החיתוך דורש טיפול כדי להמחיש את התמיכה באופן מתאים יותר.
3. עידון תהליך ההדפסה דורש שלב ניסוי מקיף.

הדפסה בחומר גבס, חשפה את הבעיות הבאות:
1. אלמוג הגבס היה שביר למדי, במיוחד בשל העובדה שהענפים בלטו כ-7-6 סנטימטרים מחוץ לגזע. כמה מהענפים אף נשברו במהלך ההדפסה.
2. כדי לשמור על שלמות ההדפסה, יש להשרות את הגבס בשרף אפוקסי, שאינו "ידידותי לשונית".
3. הגבס סופג מים, כך שהאובייקט המודפס הופך לגמיש ושביר. [איור 3]
4. דגים אוהבים לכרסם אובייקטים שעשויים 100% גבס.

Keiichi_Mats...
איור 3: אלמוג גבס בהדפסת תלת-ממד עם שני ענפים שבורים.

הסדרה הראשונה של אבות טיפוס הודפסו תוך שימוש בגבס וב- PLA , הותקנו בשונית, [איור 4] ולאחר מכן הוצאו מהמים. אלמוגים עשויים PLA הוכנסו גם לאקווריום מלא דגים, כדי לבדוק את החומריות והצבעוניות המועדפת עליהם. חשוב לציין, שמנקודת מבטנו, לא היה ניתן לבצע את השלב הראשון של המחקר בלי לשלב ידע משתי הדיסציפלינות: ביולוגיה ימית ועיצוב תעשייתי. אופיו של תהליך העיצוב תרם לתרחיש “הכשל מוקדם״ ולפסילה של אפשרויות פחות רצויות. בנוסף, נגישותן של תוכנות CAID עבור המעצבים, הייתה הכרחית לפיתוח צורת האלמוג, משלב הסריקה ועד לשלב ההדפסה.

השלב השלישי בתהליך ההדפסה בוצע באמצעות מדפסת תלת-ממד גדולת-ממדים המשמשת להדפסת חימר (WASP Delta). ההחלטה לעבור מגבס וביו-פלסטיק לקרמיקה טבעית נבעה מכמה שיקולים, וביניהם איכויות מבניות טובות ונקבוביות גבוהה, המתאימה לסביבה ימית.

-s04________...
איור 4: תהליך ההצבה הראשון

טיפול בתוכנות עיצוב בתלת-ממד

השלב השני של תהליך הניסוי כלל עריכת מגוון מניפולציות בצורתו המקורית של האלמוג באמצעות תוכנות תלת-ממד. תהליך החשיבה בוצע בשיתוף פעולה עם הביולוגים הימיים כדי למצוא את שילובי הצורות הטובים ביותר לניסוי הממשי. הן המעצבים והן הביולוגיים הימיים העלו רעיונות בנוגע למניפולציות שהם מעוניינים לנסות ולבצע בצורה המקורית של האלמוג. עם זאת, רעיונות אלו היו מעורפלים למדי ונדרשו כמה סקיצות תלת-ממדיות, [איור 5] כדי לחדד את כוונותיהם של המעצבים והמדענים. נקודת המבט של המדענים הייתה מספרית (כיצד כל פרמטר יכול לגדול או להימתח), בעוד המעצבים התמקדו בצורה הסופית. הקונפליקט נפתר רק כאשר הצורה תורגמה למודל תלת-ממדי, שניתן היה לבחון ולשנות באמצעות תהליך מיטוב להדפסת תלת-הממד.

הדפסה קרמית בתלת-ממד בוצעה תוך שימוש באותה תנועת ראש מדפסת, תוך שינוי גובה ה- Z (מיקומו של הציר האנכי) של הראש המודפס. השתמשנו בשיטה חדשה, ריבוץ פרמטרי של חימר בצורה חופשית, המשתמשת באפשרויות עיצוב שונות כדי ליצור מורפולוגיות חדשות של אלמוגים מלאכותיים. הגישה שלנו הושפעה בעיקר מנקודת המבט של הדגים על האלמוג, והתמקדה ביצירת מגוון של צורות מורכבות במקום עותק מדויק של האלמוג שנסרק. תהליך זה, שנעשה בעיקר באמצעות תוכנת Grashopper בתוך תוכנת Rhino , מאפשר למעצבים שליטה מוחלטת בצורה ובאופן הנחת החומר ביחס לאלמוג הטבעי. שיטה זו לעיצוב אלמוגים דורשת שליטה מלאה וישירה במדפסת התלת-ממד כדי להשיג את התוצאה הרצויה מבחינה פונקציונלית ואסתטית.

05_1
איור 5: מרווחי קשת דיסטלים ופרוקסימלים, שנוצרו באמצעות שימוש בתכנת עיצוב תלת-ממד מסוג ,CAID כדי להדגים את המניפולציה שנעשתה בצורת דימויים האלמוג.

הצבה זמנית של אלמוגים מודפסים בביו-פלסטיק

הצבת המודל באתר לוותה בכמה אתגרים, ובראשם הקושי להציב אובייקטים בזמן צלילה, במיוחד בשונית חיה שקרקעיתה חולית ואינה שטוחה, ושיש צורך להיזהר שלא לפגוע בצמחים ובבעלי החיים המרכיבים אותה.[איור 6] כדי לסייע לתהליך, יצרנו בבסיס האלמוג פתח גלילי חלול, שאיפשר לחבר לתוכו צינור פלסטיק (רדיוס: 30 מ״מ, אורך: 250 מ״מ). אלמוג נוסף חובר ישירות למבנה מתכת שקיים באתר.[17] בסוף 2018 , כמה חודשים לאחר שהניסוי הסתיים, נשלפו מהמים כל העמודים יחד עם האלמוגים המודפסים.

הצבה זמנית של אלמוגים מודפסים בקרמיקה

השלב המתקדם של הניסוי היה כרוך בהצבה של שונית האלמוגים הקרמית הראשונה בסמוך לריף הדולפינים באזור קצא״א, אזור שטוח וחולי בעומק 12 מטרים. שמונה-עשר אלמוגים קרמיים חוברו לעמוד אחד שעוגן בקרקעית באמצעות יתדות. מקץ כמה שבועות, ניתן היה לראות דגים השוהים בשונית המלאכותית, על אף שהאלמוגים הטבעיים הקרובים ביותר נמצאים במרחק ניכר. בהמשך ההצבה באוקטובר 2019 , נוספו לעמוד זה שני עמודים נוספים של אלמוגים קרמיים. בתום השנה הראשונה, ייבחן המשך הניסוי ויוסקו מסקנות, הן ברמה המבנית והן ברמה הביולוגית.

תיקוף מושגים

במהלך תקופת המחקר נערכו ביקורים חוזרים בשונית האלמוגים, בעיקר על ידי הביולוגים הימיים שבקבוצת המחקר. עם זאת, אבחנותיהם של המעצבים הוסיפו זווית חדשה לתהליך תיקוף המושגים. ההבנה של המעצבים בתהליך ההדפסה ובחומרים שנבחרו, איפשרה להם להגיב במהירות ולהציע רעיונות חדשים לפתרון בעיות שצצו לאורך הדרך. אף כי תהליך הצבתו של אלמוג בגודל טבעי בסביבה חדשה לצורך טיפוח אוכלוסיית הדגים ותמיכה בשיקום השונית, טרם נחקר ונבדק לעומק, הוא יכול להציע פתרון ביניים יעיל לבעיית השיקום. [18] אנו מאמינים שחומרים טבעיים וזולים כמו חימר מציעים אפשרות ייחודית לשיקום שוניות אלמוגים שנפגעו ברחבי העולם, יש לציין כי הניסוי טרם הסתיים, ואין לנו תוקף מדעי מלא לגישה זו.

06-s
איור 6: הצבת האלמוג שהודפס במדפסת תלת-ממד.

מסקנות ומחקר עתידי

בעוד הפן הביולוגי של פרויקט המחקר דורש עיבוד ובחינה נוספים לפני פרסום הממצאים, תהליך העיצוב הושלם עם סיום השלב הראשון, שבו הוצבו עשרים אובייקטים ביו-פלסטיים בים סוף והוצאו לאחר סיום התצפיות. התצפיות הראשונות מראות שדגים וחסרי חוליות משתמשים באלמוגים שהודפסו במדפסת תלת-ממד בביו-פלסטיק, ומוצאים בהם "בית" ראוי שבו הם חשים מוגנים דיים כדי להטיל את ביציהם.

השלב השני של הניסוי, המכיל שונית אלמוגים מודפסים בקרמיקה, עדיין בעיצומו, ותוצאות המחקר עדיין לא פורסמו. יחד עם זאת, אפשר לסכם כי בעקבות שיפור בפיתוח הראשוני, הצלחנו לסגל שימוש בכלים עיצוביים ברמה גבוהה שהוכיחו עצמם כמתאימים להדפסת אלמוגים מחומרים ביו-פלסטיים וקרמיים. צפינו במשיכה של דגים לשונית טבעית בים סוף, וערכנו ניסויים במעבדה כדי לתקף את התצפיות שערכנו. אנו משערים שהגישה שנקטנו תאפשר להבין טוב יותר את היחסים המורכבים בין ארכיטקטורת האלמוגים לבין התבססות הדגים, ותוביל לניסוח קווים עיצוביים מנחים שיאפשרו לשקם ולשחזר את שוניות אלמוגים. שיתוף הפעולה בתהליך העיצוב של אתר טבעי כה מורכב, המתאפיין במגוון ביולוגי כה גדול, איפשר לנו, כמעצבים, להבין טוב יותר את תפקידנו האתי בקידום עיצוב מכוון-טבע. כולי תקווה שפרויקט מחקרי זה יהווה דוגמה המוכיחה שמעצבים יכולים להשתמש בכישוריהם ובידע הנרחב שרכשו כדי להשתתף בשיקום המערכות הקורסות של שוניות אלמוגים ברחבי העולם, ולהירתם לשיקומם של אתרים טבעיים נוספים שנפגעו וזקוקים להצלה. עם זאת, שיקום בתי גידול בשוניות האלמוגים ברחבי העולם אינו תחליף לשיקום המאזן האקלימי של כדור הארץ. הוא יכול להוות רק זרז חיובי, במידה ותינקט גישה שיקומית, לתהליכים שיאפשרו גדילה של אלמוגים. אם טמפרטורת המים, החומציות שלהם, ושאר גורמי העקה על שוניות האלמוגים לא יאוזנו, תהליכי השיקום המוצעים יהיו חסרי תועלת.

פרויקט מחקרי זה התאפשר הודות לשילוב הכישורים ודרכי החשיבה האופייניים לשתי דיסציפלינות שונות – ביולוגיה ועיצוב. הפרויקט יושם על ידי צוות המעצבים שבעזרת כישוריהם המקצועיים יכלו לבצע את השלבים השונים ביצירת האובייקט, כמו סריקה תלת-ממדית, טיפול באמצעות תוכנות CAID , פריסה והסדרת שלבי תהליך ההדפסה תוך שימוש בכמה חומרים שונים. בנוסף, באמצעות ניסיון וידע מקצועי הצליחו המעצבים לפתח טכניקות סריקה והדפסה חדשות שסייעו להתגבר על כמה אתגרים שנבעו מצורתם המורכבת של האלמוגים. הפרויקט הוכיח ששילוב של מעצבים במחקר מדעי אקטיבי, מועיל לשתי הקבוצות, ויכול להוות דוגמה לתמיכה הפוטנציאלית של מעצבים בתהליכים מדעיים שנועדו להגן על בתי-גידול טבעיים ולשקמם במידה ונהרסו.

השימוש בעיצוב מכוון-טבע, כפי שתואר לעיל הוא צעד בכיוון זה, אך ברור שזהו רק צעד ראשון. עלינו לפעול בדחיפות כדי לשנות את גישתנו מעיצוב מכוון-אנשים לעיצוב מכוון-טבע – לא כדי לשלם מס שפתיים, אלא מתוך ניסיון כן לחשוב מחדש על שיטות העבודה שלנו ועל המטרות שבהן אנו משקיעים את מאמצינו.

הפרויקט שתואר במאמר זה הינו תוצאה של שיתוף פעולה בין שלוש קבוצות של חוקרים: פרופ' עזרי טרזי, ראש המעבדה, חיים פרנס והמאסטרנטים: עופר ברמן, עופרי לוטן, ומג'די זועבי, (מעבדת Design-Tech , הפקולטה לארכיטקטורה ובינוי ערים, הטכניון); פרופ' נדב ששר, ראש המעבדה, המאסטרנט אסא אורן, ובעזרתם של ד"ר ג'ני טינקוב, ד"ר נועם יוסף, (המחלקה למדעי החיים, אוניברסיטת בן גוריון שבנגב). פרופ׳ אורן לוי, והדוקטורנטית נטלי לוי, (אוניברסיטת בר אילן).


[1] .Barry M. Katz, Make . It New: A History of Silicon Valley Design (Boston: MIT Press, 2017), 10-11[2]  עזרי טרזי, Dז: חדשנות דרך חשיבה עיצובית, (חיפה: פנזא מעבדה תפישתית, 2013).
[3] John M. Pandolfi, Roger H. Bradbury et al., “Global Trajectories of the Long-Term Decline of Coral Reef Ecosystems”, Science 301 (2003): 955–958; Terence P. Hughes,“Catastrophes, Phase Shifts, and Large-Scale Degradation of a Caribbean Coral Reef”, Science, (1994); David J. Booth and Giglia A. Beretta, “Changes in a Fish Assemblage after a Coral Bleaching Event,” Marine Ecology Progress Series 245 (2002): 205–212; W. Neil Adger, Terry P. Hughes et al., “Social-Ecological Resilience to Coastal Disasters,” Science 309 (2005): 57–58.
[4] Vanessa Messmer, Geoffrey P. Jones et al., “Habitat Biodiversity as a Determinant of Fish Community Structure on Coral Reefs,” Ecology: 92, no. 12 (2011) http://www. .2298–2285 esajournals.org/doi/ .abs/10.1890/11-0037.1
[5] Hughes," Catastrophes, Phase Shifts"
[6] Nancy Knowlton, and Jeremy B.C. Jackson, “Shifting Baselines, Local Impacts, and Global Change on Coral Reefs,” PLoS Biology 6, no. 2 (2008): e54; Terry P. Hughes, Nicholas A.J. Graham et al., “Rising to the Challenge of Sustaining Coral Reef Resilience,” Trends in Ecology and Evolution 25, no. 11 (2010): 633–642; Danielle L. Dixson and Mark E. Hay, “Corals Chemically Cue Mutualistic Fishes to Remove Competing Seaweeds,” Science 338, no. 6108 (2012): 804–807.
[7] J. T. Kerry and David R Bellwood, “The Effect of Coral Morphology on Shelter Selection by Coral Reef Fishes,” Coral Reefs 31, no. 2 (2012): 415–424; N. A. J. Graham, and K. L. Nash, “The Importance of Structural Complexity in Coral Reef Ecosystems,” Coral Reefs 32, no. 2 (2013): 315–326.
[8] Lucien Untersteggaber, Philipp Mitteroecker, and Juergen Herler, “Coral Architecture Affects the Habitat Choice and Form of Associated Gobiid Fishes,” Marine Biology 161, no. 3 (2014): 521–530.
[9] Alex E. Mercado- Molina, Claudia Patricia Ruiz-Diaz and Alberto M. Sabat, “Branching Dynamics of Transplanted Colonies of the Threatened Coral Acropora Cervicornis: Morphogenesis, Complexity, and Modeling,” Journal of Experimental Marine Biology and Ecology 482 (2016):134–141.
[10] Javeed Shaikh Mohammed, “Applications of 3D Printing Technologies in Oceanography,” Methods in Oceanography 17 (2016): 97–117.
[11] .Dixson and Hay, 804–807
[12] Baruch Rinkevich, “Rebuilding Coral Reefs: Does Active Reef Restoration Lead ״? to Sustainable Reefs ” Current Opinion in Environmental . Sustainability 7 (2014): 28–36
[13] Chang-Yu Sun, Matthew A. Marcus, Matthew J. Frazier et al., "Amorphous Calcium Carbonate Particles Form Coral Skeletons," Proceedings of the National Academy of Sciences 114, no. 37 (2017): E7670-E7678.
[14] הסריקה בוצעה באמצעות סורק CMM White-Light Scanner של חברת – D.V.I Tech Ltd., 10 נקודות לשנייה, 0.025 מ“מ. לפני הסריקה, האלמוג צופה בתרסיס נגד השתקפות מסוג SKD-S2 של חברת Magna Flux.
[15] תכנות ה- CAID בהן נעשה שימוש הן:, Rhino 5.0 ,Fusion360 ,Mash-Mix ו- .Z-Brush
[16] מדפסת 3DP .Workbench Pro 300
[17] אתר ההצבה השני היה יסודות הברזל של המצפה התת־ימי באילת.
[18] Walter C. Jaap, “Coral Reef Restoration,” Ecological Engineering :(15, nos. 3-4) 2000 364–345.