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師法大自然:啟發(fā)科技的仿生學(xué)應(yīng)用( 二 )


日本的子彈頭列車以其速度和設(shè)計性而聞名,但一開始并不是這樣的 。 這些列車的最初設(shè)計會產(chǎn)生震耳欲聾的轟鳴聲,當(dāng)它以驚人的300公里時速疾馳而過時,周圍的居民和野生動物不勝其擾 。
解決方案令人意想不到,那就是翠鳥的喙 。 參與設(shè)計列車的一位工程師,同時也是狂熱的觀鳥愛好者,有一次看到翠鳥躍入水中的情景,發(fā)現(xiàn)濺起的水花很小 。 翠鳥之所以能做到如此完美的跳水動作,是因為它相對較大的頭部和較窄的喙 。 受到鳥喙的空氣動力學(xué)形狀的啟發(fā),工程師們決定將其應(yīng)用到列車的設(shè)計中 。 于是就有了車頭尖尖的子彈頭列車,能以極快的速度(每小時300公里)行駛,同時空氣阻力極小,不會產(chǎn)生噪音 。
壁虎的腳
在產(chǎn)品設(shè)計中,有一項技術(shù)被稱為“從生物到設(shè)計” 。 具體方法是,首先發(fā)現(xiàn)一個技術(shù)問題,然后在自然界中尋找解決這一問題的方案 。 一旦找到了解決方法,科學(xué)家和工程師們就會嘗試進(jìn)行人工復(fù)制 。 美國國家航空航天局(NASA)的太空機(jī)器人就是一個很好的例子 。
這些機(jī)器人的腳上有一種特殊材料,上面具有微小的纖毛 。 借助這種材料,機(jī)器人在外太空進(jìn)行維修時就能夠穩(wěn)穩(wěn)地附著在飛船外表面 。 這項發(fā)明來自對壁虎的觀察,眾所周知,壁虎可以在墻壁上行走自如,其秘密就在于其腳趾上近10億條微小的纖毛 。
蚊子口器與注射針頭
蚊子絕對是人們最討厭的一類動物!這些致病的吸血昆蟲能將口器平滑地刺入我們的皮膚,吸出血液,并且常常在我們意識到之前就吸飽了 。 蚊子的口器其實并不只是一根尖銳的“針管”,而是由6個部分組成 。 我們很少感到蚊子“咬”我們,這是最妙的部分 。 它們的口器有兩個細(xì)長尖銳的上顎和兩個鋸齒狀的下顎,是刺入皮膚的主要工具,可以在皮肉間自由地彎曲游走,尋找合適的毛細(xì)血管 。
在一項研究中,科學(xué)家演示了一種特制注射針的使用方法 。 這種針類似蚊子的口器,由幾根像下顎一樣鋸齒狀的微針組合而成,能更加容易地刺入皮膚 。 這些侵入性較低的針頭帶來的疼痛感也更低,可以用于給藥或作為糖尿病患者的常規(guī)注射針頭 。
結(jié)語
仿生學(xué)已經(jīng)在人類生活中發(fā)揮了極其重要的作用 。 38億年來,地球生命為了適應(yīng)環(huán)境,演化出了無數(shù)的精巧設(shè)計 。 這一切都是為了以最少的努力和資源來獲得最大的回報 。
然而,重要的是明白一點(diǎn):大自然是有耐心的,這些結(jié)果并不是強(qiáng)迫而來的 。 如果人類能找到更多的方法模仿大自然的行為,我們可能就不會有資源短缺和污染的問題 。 例如,盡管研究者投入了很多精力來開發(fā)可用于人工授粉的機(jī)器蜜蜂,但它們?nèi)匀粺o法媲美真正的蜜蜂 。
仿生專家丹尼斯·德盧卡表示,人們應(yīng)該把自然看作是靈感的來源,而不是原材料的來源 。 對產(chǎn)品設(shè)計師和工程師來說,大自然最大的啟示應(yīng)該是其可持續(xù)的環(huán)保設(shè)計 。 大自然母親可能不完美,但她確實造就了許多聰明和優(yōu)雅的方式,幫助我們以沒有資源浪費(fèi)和污染的方式繼續(xù)生活下去 。

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