仿生学的无穷魅力:从动物身上觅得科技灵感

人类一直以来都对自身的创造力,颇为洋洋得意,然而任何一项科技发明和创新,都不可能依靠凭空的想象,而要在现实中找寻灵感。很多时候,当科学家们苦苦思索,但毫无结果时,却能够在动物身上获得启示。在新浪的历史新视界频道(http://history.sina.com.cn/)播出的纪录片《动物工程师》中,你将会看到许多看似普通的动物身上,所蕴含的非凡价值。


火星“龙虾计划”

仿生学的无穷魅力:从动物身上觅得科技灵感

随着航天事业的发展,科学家们观察不同的生物,寻求运用于太空的新技术。一些动物或许已经创造出完美的技术,来帮助我们开拓新世界。你能够想到,最适合在火星上行走的生物,是一只龙虾吗?

利用步行机器人进入外太空探索,是很多科学家研究的重点。对于生物学家约瑟夫•埃尔斯博士来说,龙虾这种甲壳纲动物,提供了完美的解决方案。龙虾在水中的重量是其在空气中重量的八分之一,这将与它在火星上的重量一样。龙虾最为独特的一面,在于它的下肢可以朝任意方向行走,也可以通过一步步的改变调整方向,这意味着龙虾能像火星探测器一样行走自如。

埃尔斯和他的研究队伍对龙虾的行动进行观察和记录,并将信息储存到一块微芯片里,这块微芯片将植入他们所发明的“机器龙虾”体内。“机器龙虾”的一举一动都会模仿龙虾,在模拟火星的环境中进行一系列测试。


跟苍蝇学习飞行

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打过苍蝇的人都知道,苍蝇的行动非常敏捷。苍蝇极其复杂精细的飞行方式,已有7000多万年的历史了,很多工程师们想复制它们的飞行方式,但还没有人做到。

大多数的昆虫有4片翅膀,也就是一对前翅和一对后翅。但苍蝇的两条后肢已经退化成“平衡棒”式的构造。苍蝇在飞行过程中,当翅膀向上煽动时,“平衡棒”便向下移动,与翅膀互不干扰。当苍蝇转向时,“平衡棒”可以察觉出旋转和绕圈,并向大脑传递信息。通过这种方式,苍蝇可以随时纠正飞行方向,保持平稳飞行。

迈克尔•迪金森是一名科学家,他说:“我们可以从苍蝇身上,学到许多建造小型飞行器的知识,包括如何控制飞行航向,以及如何为飞行提供动力。不过关键在于如何利用这些知识,来制造有用的东西。”


动物界的伪装大师

有些动物天生就是伪装大师,章鱼便是其中之一,它可以在很短的时间内通过改变颜色来吸引异性、吓跑竞争对手或者躲避猎食者。章鱼皮肤上的色素细胞可以选择性的吸收光波,同时将特定的光波反射出去。

一般情况下,当阳光刺激章鱼的色素细胞时,只有红色光线会被反射进我们的眼睛,其他的颜色会被皮肤中的色素细胞所吸收,因此我们看到的章鱼是红色的。但是当遇到外界的刺激时,章鱼身上的色素细胞会做出反应,通过调整反射进我们眼球的光线,到达改变自身颜色的效果。

仿生学的无穷魅力:从动物身上觅得科技灵感

还有一些动物,本身没有色素细胞,却同样可以迷糊我们的眼睛。一种蓝色的蝴蝶看起来很漂亮,但是它的翅膀上并没有蓝色色素,而只是附着一层细小的透明鳞片。科学家们发现,蝴蝶翅膀上的每一块鳞片上,都有一层层叠加起来的薄膜。每一层薄膜都像肥皂泡的表层一样反射光线,当光线照射在这些鳞片上的薄膜上时,很多颜色的光波都互相抵消了,最终只留下鲜艳的铁蓝色。

蝴蝶神奇的伪装甚至吸引了军界的眼球,英国国防评价研究局的科学家克里斯•劳伦斯表示,改变飞机机身的颜色,需要花上两天的时间然后重新上漆,但如果可以发明一种与蝴蝶翅膀类似的塑料薄膜,就可以方便而快捷的改变飞机的颜色和光泽,达到想要的效果。


土拨鼠的空气调节系统

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早在1901年,全世界就有超过4亿只的草原土拨鼠,生活在20倍于洛杉矶城那么大面积的巢穴内。草原土拨鼠的洞穴更像是一个火山口,每一个洞穴的入口都被一堆锥形的泥土所环绕,而隐藏在草原下面的,就是连接每一个洞穴入口的隧道网络。

也许你认为身处在这些隧道中,会感到异常的憋闷,但实际上,其中的空气状况非常好。草原土拨鼠洞穴入口处的土堆,看似高低不等,杂乱无章,可是它们却是保持洞穴中空气的流通与清新的关键所在。

在越高的地方,空气流动越大,导致洞穴入口处大气压力小,从而吸走隧道中的空气;在土堆低的地方,大气压力大,能将新鲜空气压入土拨鼠的洞穴里。没有风扇、热泵或电力供应,草原土拨鼠却发明了最环保的空气调节系统。


来自水熊虫的灵感

仿生学的无穷魅力:从动物身上觅得科技灵感

在加利福尼亚州的水疗综合区,矗立着一座特别的建筑,它将弯曲的表面加入到了设计之中,这种形状比传统建筑平整的墙壁结实许多。一般建筑中方形的墙角,会将压力集中到连接处,于是房屋难以抵抗强风和地震的袭击,而这座设计独特的建筑,旨在抵挡最严重的自然灾害。

各种各样的动物都能激发设计师的灵感,这一次我们又从水熊虫身上,有了新的发现。水熊虫是缓步动物门中的一类小型生物,它的样子有点像泰迪熊,还被称为“苔藓猪”,体长不超过1毫米,人的肉眼很难观察到。水熊虫看起来柔软而粘稠,其实它的身体异常坚韧,浑身覆盖了电镀装甲一般的坚硬外壳。最为重要的是,水熊虫外壳的顶部由一系列弓形组成,当外力压迫它时,这种结构会将外力向各个方向分散,避免它受到伤害。

这座建筑物在设计时,正是参考了水熊虫的外壳结构,希望通过将地震、强风和洪水的力量分散到各个方向,来提高房屋应对自然灾害的能力。


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