超級(jí)仿生學(xué)

樂樂

地球上的生物豐富多彩，種類繁多。它們經(jīng)過幾十億年的演變，進(jìn)化出了完美的外形結(jié)構(gòu)，掌握了高超的生存技能。大自然給予人類許多啟示，幫助科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)機(jī)械原理，研發(fā)新型技術(shù)，解決科學(xué)難題，簡(jiǎn)直是人類科技發(fā)展的“超級(jí)導(dǎo)師”。

給高速列車換個(gè)頭

日本新干線列車高速便捷。然而，當(dāng)它行駛進(jìn)入隧道時(shí)，車頭會(huì)像推土機(jī)一樣推擠前方空氣，形成一堵“風(fēng)墻”。當(dāng)列車駛出隧道時(shí)，“風(fēng)墻”與外界空氣劇烈碰撞，會(huì)產(chǎn)生震耳欲聾的噪聲。列車工程師們?yōu)榇松焚M(fèi)腦筋。有一次，一位列車工程師注意到了捕食的翠鳥。翠鳥捕魚時(shí)高速俯沖入水，流線型的喙使它入水時(shí)不產(chǎn)生一絲漣漪。于是，工程師將列車的車頭設(shè)計(jì)得跟翠鳥的嘴喙一樣又尖又細(xì)。改良后的高速列車不僅可以安靜地離開隧道，速度和能源利用率也有了明顯的提升。

讓病菌無處安家

醫(yī)院看似干凈整潔，實(shí)際上是各種病菌的“聚集所”。哪怕醫(yī)務(wù)人員洗手再頻繁，醫(yī)療器械和設(shè)施消毒得再?gòu)氐?，也難以避免病菌傳播。怎樣將病菌傳播率降到最低？科學(xué)家注意到了鯊魚。海底的各種寄生物，比如水藻或藤壺，喜歡棲息在海洋生物身上，久而久之，傳播滋生各種疾病。唯獨(dú)鯊魚“獨(dú)善其身”，能長(zhǎng)久地保持清潔。原來，鯊魚皮覆蓋著一層凹凸不平的小鱗甲，這些鱗甲令水藻和藤壺?zé)o法立足。

鯊魚皮看似光滑，其實(shí)上面分布著細(xì)小的鱗甲。

根據(jù)鯊魚皮的構(gòu)造，科學(xué)家研發(fā)出了一種環(huán)保涂層，大大減少了醫(yī)院公共設(shè)施上吸附的病菌。這種涂層還能有效減少艦艇底部藤壺、水藻的吸附和腐蝕。

不反光的屏幕

陽(yáng)光燦爛的日子，想拿出平板電腦和小伙伴們對(duì)戰(zhàn)一局，卻發(fā)現(xiàn)強(qiáng)光照射下，平板的屏幕反光得厲害，連上面的字跡都看不清。有什么好辦法嗎？手機(jī)設(shè)計(jì)工程師們發(fā)現(xiàn)了透翅蝶翅膀的秘密，將這個(gè)原理用于手機(jī)、平板等玻璃屏幕上，減少了不必要的反光。

透翅蝶的透明翅膀能幫助它很好地融入環(huán)境，躲避天敵。科學(xué)家由此受到啟發(fā)，發(fā)明了這款“隱形斗篷”，希望幫助士兵們?cè)趹?zhàn)場(chǎng)上更好地隱蔽自己。

透翅蝶的翅膀像玻璃一樣透明，但它在陽(yáng)光下絕對(duì)不會(huì)反光，否則掠食的鳥類會(huì)很容易發(fā)現(xiàn)它們。

通過顯微鏡，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)透翅蝶的翅膀表面密集地分布著許多凸起的柱狀體。這些柱狀體令透明的蝶翼不會(huì)反光。

模仿“特技大師”

除了外形和習(xí)性上的優(yōu)勢(shì)，動(dòng)物家族當(dāng)中還有許多身懷絕技的“高手”。它們的各種絕技，人類是怎么學(xué)習(xí)的呢？

摩洛哥沙漠蜘蛛利用“側(cè)翻特技”逃避敵人的追捕?？茖W(xué)家由此研制的機(jī)器人“塔伯特蛛”能“側(cè)翻筋斗”，在各種復(fù)雜地形上輕松行駛。科學(xué)家將其派往不毛之地，進(jìn)行地質(zhì)考察。

蛇怪蜥蜴憑借兩條纖細(xì)的腳爪在水面上疾行，人稱“水上漂”。它的同款機(jī)器人和它一樣，在水上行走如履平地。

蟑螂號(hào)稱“打不死的小強(qiáng)”，具有卓越的逃竄技能。它能瞬間承受大于體重300倍的壓力打擊，并且在極度狹窄的空間里迅速穿行。科學(xué)家據(jù)此打造了一款“機(jī)器蟑螂”，即使被擠壓成原來體積的一半也能行動(dòng)自如，是救災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的“排頭兵”。

爬坡，沖刺，急轉(zhuǎn)彎……模仿獵豹四肢和體態(tài)的機(jī)器人靈活度極高，行動(dòng)敏捷，是未來戰(zhàn)場(chǎng)上的“急先鋒”。

跟著昆蟲學(xué)干活

長(zhǎng)期以來，科學(xué)家一直致力于在火星上尋找生命的痕跡。這就需要在火星表面鑿洞，提取巖層樣本。然而，在幾乎沒有重力的火星地表鑿洞，談何容易？不信你讓飄浮在空間站的宇航員往墻上釘一顆釘子試試？

不需要任何外力，樹蜂能從各個(gè)角度輕易將“鉆頭”式輸卵管鉆入堅(jiān)硬的樹干。它的“鉆頭”進(jìn)入樹皮后，能像拉鏈一樣將切口鎖閉起來，在鎖閉和固定的基礎(chǔ)上繼續(xù)往里鉆孔?？茖W(xué)家根據(jù)樹蜂原理研制出的“鉆頭”能在無重力的表面輕松鑿洞。

勤勞的螞蟻干起活來分工明確，有條不紊。智能螞蟻機(jī)器人憑借紅外信號(hào)與臨近的“伙伴”保持聯(lián)系，協(xié)同合作，完成搜尋任務(wù)。

錯(cuò)綜復(fù)雜的蟻丘設(shè)計(jì)巧妙，空對(duì)流合理，溫度恒定。建筑師模仿蟻丘建造出不需要空調(diào)設(shè)施的居民樓。

模擬大腦

人腦無疑是地球上最復(fù)雜、最精密的生物器官。它由大約1000億個(gè)神經(jīng)元構(gòu)成，每個(gè)神經(jīng)元又和其他約10000個(gè)神經(jīng)元相連，形成巨大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，令人類擁有學(xué)習(xí)思考、創(chuàng)意想象的能力。那么，人腦能夠仿造嗎？

科學(xué)家參照人腦構(gòu)造，開發(fā)出“類人腦處理器”，內(nèi)含100萬(wàn)個(gè)人工神經(jīng)元和上億座“神經(jīng)橋梁”。未來，電腦不再是冷冰冰的機(jī)器，而是具有獨(dú)立思考能力的“超強(qiáng)大腦”。

動(dòng)物們“身懷絕技”，植物們也不甘落后。人類從植物身上得到的啟發(fā)也不少。

向日葵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)

太陽(yáng)東升西落，像玩捉迷藏似的，總讓方位固定的太陽(yáng)能電池板吃不飽。望著欣欣向榮的向日葵，給房屋設(shè)計(jì)太陽(yáng)能電池板的科學(xué)家們靈光一現(xiàn)……

向日葵花盤下方的莖部含有一種奇妙的“植物生長(zhǎng)激素”。它會(huì)受到光的抑制，所以向日葵背光的那一面總是長(zhǎng)得比向光面快。于是，莖總會(huì)托著向日葵的花盤朝有陽(yáng)光的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，使得向日葵看上去總跟著太陽(yáng)轉(zhuǎn)。

“向日葵”住宅裝備紅外線跟蹤器，會(huì)追隨太陽(yáng)位置，令整棟建筑隨之旋轉(zhuǎn)。陽(yáng)光始終灑滿房間，屋頂?shù)奶?yáng)能電池板也能時(shí)時(shí)刻刻接觸到陽(yáng)光。

太陽(yáng)能電池板將白天收集到的太陽(yáng)能儲(chǔ)存起來，供晚上或陰天使用。

在干旱的沙漠里，仙人掌憑借表面凸起的刺進(jìn)行光合作用。這座摩天大樓每戶的陽(yáng)臺(tái)都參差凸起，既美觀大方，又能享有充足的陽(yáng)光。

馬蹄蓮的啟示

這幢建筑的外觀相當(dāng)奇特。仔細(xì)看看，它像是哪種植物呢？對(duì)了，就是馬蹄蓮！告訴你，這是一幢新型能源研究院，它的建筑結(jié)構(gòu)、環(huán)保理念和馬蹄蓮非常相似哦！

馬蹄蓮的花梗不光是“中軸”，也是將水分、養(yǎng)分及時(shí)運(yùn)輸?shù)礁?、花朵和果?shí)的“能量傳輸帶”。

“馬蹄蓮大廈”底部利用溫室效應(yīng)加熱空氣，通過“中軸”管道，將熱空氣源源不斷地輸送給整棟建筑；圓弧形樓頂讓經(jīng)過的風(fēng)力更加強(qiáng)勁，更充分地被“花蕊”處的風(fēng)力發(fā)電機(jī)吸收；上寬下窄的構(gòu)造將大樓置于自身陰影之下，免于暴曬。

永不結(jié)業(yè)的課堂

其實(shí)，人類向大自然學(xué)習(xí)，受大自然啟發(fā)，早已成為人類科技研究的一項(xiàng)科學(xué)——仿生學(xué)。然而，人類本身也有許多和生物界“不謀而合”的偉大發(fā)明，這些發(fā)明與生物界的某些生物構(gòu)造有著驚人的相似?？萍既招略庐?，人們?cè)絹碓蕉嗟匕l(fā)現(xiàn)了這樣的相似。看來，仿生學(xué)還有很長(zhǎng)的路要走，人類向大自然學(xué)習(xí)，學(xué)無止境。

隨著顯微鏡的放大倍數(shù)越來越強(qiáng)，人們驚異地發(fā)現(xiàn)：微小的細(xì)菌內(nèi)部也有和發(fā)動(dòng)機(jī)類似的線圈、轉(zhuǎn)子、齒輪……難怪細(xì)菌能短時(shí)間內(nèi)快速移動(dòng)，原來它也安裝著一臺(tái)小小“發(fā)動(dòng)機(jī)”?。?/p>

發(fā)動(dòng)機(jī)是人類史上一項(xiàng)偉大的發(fā)明。。沒有它，飛機(jī)、汽車就是一堆廢銅爛鐵。它的工作原理是通過通電線圈在磁場(chǎng)中受力轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子上的小齒輪再帶動(dòng)發(fā)動(dòng)祝飛輪旋轉(zhuǎn)。