仿生学:从自然中汲取灵感的设计革命
自然界生物的独特作用力,往往比人类制作的器具更为出色,这就是仿生学引人入胜的原因。仿生学研究的目标,是在工程实践中,将这些生物的优异特性加以运用。比如,生物感知外界、传递信号以及自我调节等机制,都能为器械构造带来丰富的启示。
海豚的体型设计十分科学,它的外形特征和皮肤构造启发了潜艇制造者,潜艇制造者将这些特点运用到潜艇构造中,潜艇的隐蔽能力因此增强,同时航行时更加省力。
仿生学跟控制论关系非常密切,控制论把生物活动和机械运作进行对比,从而为探索和说明开辟了新思路。
仿生学借鉴生物系统的功能和行为,旨在研发新的技术系统。这种方法超越了生物与机器的区分,能够将不同系统有效融合在一起。
仿生学用途广泛,影响深远,现代飞机、极地越野车辆以及雷达系统的电子蛙眼和航海用的声纳系统,都是仿生学成就的体现。以下列举一些仿生学应用的具体案例:
从烦人的飞虫体内,研究人员开发出一种微型气体检测装置,现装备在航天器驾驶舱中,用来分析驾驶舱内的空气构成成分。
2️⃣ 萤火虫的发光现象启发了人工冷光技术的发展。
3️⃣ 电鱼的放电现象为伏特电池的设计提供了灵感。
科学家们模仿蓝藻的简单光合作用装置,研发了人造光解水设备,借此制造出丰富氢能源。
依照对人体骨骼肌肉构造及生物电运作的探究,研发出一种辅助行走的设备——步行机。
6️⃣ 现代起重机的挂钩设计灵感来源于许多动物的爪子。
7️⃣ 顶瓦楞的设计模仿了动物的鳞甲。
8️⃣ 船桨的设计灵感来自鸭的蹼。
9️⃣ 锯子的设计学自螳螂臂或锯齿草。
苍耳属植物的钩子状结构为尼龙搭扣的发明提供了灵感。
龙虾的嗅觉非常发达,这为人类研发气味感应设备带来了启发。
壁虎脚趾具备的粘附能力,为研发可重复粘贴的录音胶带展现了可能性,这种胶带能够多次使用。
贝类分泌的蛋白质形成的强韧凝胶,能够应用于外科手术的线结,也可以用于船只的修补等许多场合。
树叶的布局与悉尼歌剧院的构造风格,都源自对自然现象的借鉴。
1️⃣5️⃣ 潜水艇的设计灵感来自鱼的沉浮机制。
仿生学为设计注入了全新灵感,也为解析生命与机械的关联开启了新思路。这种学科让我们领悟到,自然界堪称最杰出的创造者。