經(jīng)過(guò)35億年的進(jìn)化，許多動(dòng)植物在適應(yīng)環(huán)境的過(guò)程中，“智計(jì)百出”。

從用粘性“剛毛”對(duì)抗地球重力，到利用奇妙的“恒溫系統(tǒng)”保持涼爽和維持良好生存狀態(tài)等，大自然的“奇思妙想”令人驚嘆！

那么，科學(xué)家和發(fā)明家又是如何從大自然的精妙設(shè)計(jì)中獲得靈感和啟發(fā)，創(chuàng)造了許多仿生學(xué)奇跡的呢？

植物毛刺與維可牢搭扣（尼龍搭扣）

牛蒡用帶小鉤的毛刺將植物種子散布到更遠(yuǎn)的地方

維可牢尼龍搭扣的特寫鏡頭，展示了它與牛蒡毛刺鉤子結(jié)構(gòu)上的相似之處

1941年，瑞士電氣工程師喬治·梅斯特拉（George de Mestral）去阿爾卑斯山打獵，回去后注意到自己的衣服和狗的皮毛上都掛滿了牛蒡植物的毛刺，這是植物生存的一種依附機(jī)制，通過(guò)過(guò)往生物將牛蒡種子播撒到更遠(yuǎn)的地方去。

梅斯特拉將其中一個(gè)毛刺放在顯微鏡下，發(fā)現(xiàn)了一些簡(jiǎn)單的鉤子結(jié)構(gòu)，可以讓毛刺附著在他的襪子上和狗毛上，受這種毛刺結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，梅斯特拉發(fā)明了有名的維可牢搭扣（velcro），并于1955年申請(qǐng)了專利。

壁虎“剛毛”與仿生機(jī)器人

壁虎腳趾上的神奇“剛毛”激發(fā)的靈感導(dǎo)致產(chǎn)生了一系列克服地球引力在垂直表面駐留的新技術(shù)發(fā)明

受壁虎啟發(fā)的LEMUR仿生機(jī)器人像壁虎一樣緊緊依附在物體表面

壁虎能夠克服重力在垂直平面上抓牢物體的秘密是它腳趾上一排細(xì)小的毫毛，叫做剛毛。

這種毫毛擁有的粘附力是微觀尺度上起作用的分子間作用力，又稱范德瓦爾斯力（van der Waals force），是存在于中性分子或原子之間的一種弱堿性的電性吸引力，這種粘附力讓壁虎可依附在任何表面。

其最大優(yōu)點(diǎn)是不需要粘合劑，就可產(chǎn)生可逆的強(qiáng)有力的抓力。

近年來(lái)，工程師們成功地從硅樹脂中復(fù)制出類似的“剛毛”，由此產(chǎn)生了多種多樣的新技術(shù)產(chǎn)品，包括可以讓人類攀爬在透明玻璃墻上的小發(fā)明，讓機(jī)器人能夠拉動(dòng)比自身重量重?cái)?shù)百倍物體的器械，以及方便宇航員用于空間修復(fù)的鉗子等。

鯨魚鰭與改進(jìn)型風(fēng)力渦輪機(jī)

座頭鯨鰭上的凸起讓它們?cè)谒袚碛畜@人的靈活性，激發(fā)的靈感提高了風(fēng)力渦輪機(jī)的效率

風(fēng)力渦輪機(jī)葉片不平整邊緣的設(shè)計(jì)，是在鯨魚鰭凸起啟發(fā)下進(jìn)行的仿生學(xué)改進(jìn)

在波士頓的一家禮品店里，生物學(xué)家弗蘭克·菲什（Frank Fish）注意到座頭鯨雕像鰭上的凸起有些不同尋常，他認(rèn)為一定是藝術(shù)家弄錯(cuò)了，因?yàn)檫@些凸起在鰭的前部，而不是后部。

但事實(shí)上，藝術(shù)家并沒有弄錯(cuò)，鰭上這一排結(jié)節(jié)狀凸起可幫助鰭在水中靈活地破浪穿行，這也解釋了座頭鯨在水中有著驚人速度的原因。

通過(guò)這一啟發(fā)，菲什在渦輪葉片上增加了幾排凸起，減少了阻力和噪音，提高了風(fēng)力渦輪機(jī)的效率。

鯊魚皮膚小鱗片與帆船減阻涂層

鯊魚身上覆蓋著的一層鱗片，可以減少阻力，并使它們?cè)谒械倪\(yùn)動(dòng)更靈活

參賽帆船外殼的仿鯊魚鱗片涂層，讓星條旗隊(duì)在2002年的帆船杯挑戰(zhàn)賽中占盡優(yōu)勢(shì)

受鯊魚皮膚上微小鱗片的啟發(fā)，美國(guó)宇航局的科學(xué)家開發(fā)了一種船只減阻涂層。

這項(xiàng)技術(shù)幫助星條旗隊(duì)贏得了1987年美洲杯帆船賽的冠軍。這種涂層非常成功，但競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手認(rèn)為這是一種不公平的優(yōu)勢(shì)，導(dǎo)致這種技術(shù)被禁，后來(lái)才恢復(fù)使用。

翠鳥與子彈頭列車

翠鳥扎入水中，幾乎不發(fā)出一點(diǎn)濺水聲

日本中部新干線子彈頭列車抵達(dá)東京站。列車前部造型與翠鳥相似

高速列車從隧道中駛出時(shí)會(huì)產(chǎn)生巨大的雷爆聲，這是由于車頭前積聚的氣壓造成的，也稱為“活塞效應(yīng)”。

20世紀(jì)90年代，日本工程師中津英治注意到，翠鳥幾乎可以不發(fā)出一點(diǎn)濺水聲就能躍入水中。

這為中津英治帶來(lái)了靈感，他為新干線子彈頭列車設(shè)計(jì)了仿翠鳥嘴的原型。不僅降低了列車的噪音，而且更符合空氣動(dòng)力學(xué)原理，能耗更低，速度更快。

白蟻丘與現(xiàn)代建筑冷卻系統(tǒng)

肯尼亞馬賽馬拉野生動(dòng)物保護(hù)區(qū)里的一個(gè)白蟻丘的“恒溫系統(tǒng)”正在吸收傍晚陽(yáng)光的熱量

哈拉雷東門辦公樓中心精心設(shè)計(jì)的煙囪冷卻系統(tǒng)，其靈感來(lái)自于白蟻丘

非洲白蟻進(jìn)化出了一些精巧的設(shè)計(jì)，它們的蟻丘可以保持一個(gè)幾乎恒定溫度的環(huán)境（你要知道，環(huán)境溫度白天可達(dá)到40°C，晚上卻不到2°C）。

白蟻如何做到恒溫的？原來(lái)它們的蟻丘有一個(gè)自然恒溫系統(tǒng)，由蟻丘頂部和兩側(cè)的一系列通風(fēng)口組成。

建筑師米克·皮爾斯（Mick Pearce）在設(shè)計(jì)津巴布韋首都哈拉雷的東門辦公樓中心時(shí)，采用了白蟻的策略，暖空氣通過(guò)建筑物頂部的煙囪排出，同時(shí)從地下吸入冷空氣。

蜂群思維與提高電網(wǎng)效率

蜂群思維幫助合理分配和使用整個(gè)電網(wǎng)中的電力

控制電力流向的是本地節(jié)點(diǎn)，而不是中央系統(tǒng)

雖然從來(lái)沒有人告訴蜜蜂該做什么，但每一個(gè)蜜蜂個(gè)體都會(huì)根據(jù)自己在蜂箱里的位置，以及周圍同伴的行為，本能地知道自己該做什么——這就是蜂群思維，一種集體思維。

這引起了美國(guó)再生能源公司的關(guān)注，隨后該公司采用了仿“蜂群思維邏輯”來(lái)提高能源網(wǎng)效率。

該公司不是通過(guò)中央控制系統(tǒng)來(lái)調(diào)度分配電網(wǎng)負(fù)荷，而是通過(guò)本地控制器在彼此之間進(jìn)行無(wú)線通信，并自行確定電力流向。

從古至今，人類一直有向大自然學(xué)習(xí)的傳統(tǒng)，這也為人類帶來(lái)一筆寶貴的財(cái)富，可以說(shuō)“仿生”推動(dòng)人類的不斷進(jìn)步。

資料來(lái)源：

Technologies inspired by nature