源自動物的仿生技術(shù)

塑料涂層（偷學對象：鯊魚）

細菌感染恐怕是最令醫(yī)院頭疼的一件事：無論醫(yī)生和護士洗手的頻率有多高，他們?nèi)圆粩鄬⒓毦筒《緩囊粋€患者傳遞到另一個患者身上，盡管不是故意的。事實上，美國每年有多達10萬人死于他們在醫(yī)院感染的細菌疾病。但是，鯊魚卻可以讓自己的身體長久保持清潔。

與其他大型海洋動物不同，鯊魚的身體不會積聚黏液、水藻和藤壺（藤壺是一種有極強吸附能力的小型甲殼動物）。這一現(xiàn)象給工程師托尼?布倫南帶來了無窮的靈感，在對鯊魚皮展開進一步研究以后，他發(fā)現(xiàn)鯊魚整個身體上覆蓋著一層凹凸不平的小鱗甲，就像是一層由小牙織成的毯子。黏液、水藻在鯊魚身上失去了立足之地，而這樣一來，大腸桿菌和金黃色葡萄球菌等細菌也就沒有了棲身之所。

一家叫Sharklet的公司對布倫南的研究很感興趣，開始探索如何利用鯊魚皮的研究開發(fā)一種排斥細菌的涂層材料。該公司后來基于鯊魚皮開發(fā)出了一種塑料涂層，目前正在醫(yī)院患者接觸頻率最高的一些地方進行實驗，比如開關(guān)、監(jiān)控器和把手。迄今為止，這種技術(shù)看上去確實可以趕走細菌。

音波手杖（偷學對象：蝙蝠）

這聽上去就像一個糟糕的玩笑的開頭：一位大腦專家、一位生物學家和一位工程師走進了同一家餐廳。然而，這種事情確實發(fā)生在英國利茲大學，幾個不同領(lǐng)域的專家的突發(fā)奇想，最終導致音波手杖的問世。這是一種供盲人用的手杖，在靠近物體時會振動。這種手杖采用了回聲定位技術(shù)，而蝙蝠就是利用同樣的感覺系統(tǒng)去感知周圍環(huán)境的。音波手杖能以每秒6萬赫茲的頻率發(fā)送超聲波脈沖，并等待它們返回。

當一些超聲波脈沖返回的時間超過別的超聲波脈沖時，就表明附近有物體，引起手杖產(chǎn)生震動。利用這種技術(shù)，音波手杖不僅可以“看到”地面物體，如垃圾桶和消防栓，還能感受到頭頂?shù)氖挛?，比如樹枝。雖然音波手杖的信息輸出和反饋都不會發(fā)出聲音，使用者依舊能“聽”到周圍發(fā)生的事情。盡管音波手杖并未出現(xiàn)顧客排隊購買的景象，但美國和新西蘭的幾家公司目前正試圖利用同樣的技術(shù)，開發(fā)出適銷對路的產(chǎn)品。

新干線列車（偷學對象：翠鳥）

日本第一列新干線列車在1964年建造出來的時候，它的速度達到約193千米/小時。但是，如此快的速度卻有一個不利影響，即列車駛出隧道時，總會發(fā)出震耳欲聾的噪音。乘客抱怨說“有一種火車被擠到一起的感覺”。

這時，日本工程師中津英治介入了這件事。他發(fā)現(xiàn)新干線列車總在不斷推擠前面的空氣，形成了一堵“風墻”。當這堵墻同隧道外面的空氣相碰撞時，便產(chǎn)生了震耳欲聾的響聲，這本身就對列車施加了巨大的壓力。中津英治在對這個問題仔細分析之后，意識到新干線必須要像跳水運動員入水一樣“穿透”隧道。為了獲取靈感，作為一位業(yè)余鳥類愛好者，他開始研究善于俯沖的鳥類——翠鳥的行為。翠鳥生活在河流湖泊附近高高的枝頭上，經(jīng)常俯沖入水捕魚，它們的喙外形像刀子一樣，從水面穿過時幾乎不產(chǎn)生一點漣漪。

中津英治對不同外形的新干線列車進行了實驗，發(fā)現(xiàn)最能穿透那堵風墻的列車外形幾乎同翠鳥喙的外形一樣?，F(xiàn)在，日本的高速列車都具有長長的像鳥喙一樣的車頭，令其相對安靜地離開隧道。除此之外，外形經(jīng)過改進的新干線列車的速度比以前快了10％，能效利用率高出15％。

風扇葉片（偷學對象：駝背鯨）

美國賓夕法尼亞大學西切斯特分校流體動力學專家、海洋生物學家弗蘭克?費什教授表示，他從海洋深處找到了解決當前世界能源危機的辦法。費什注意到，駝背鯨的鰭狀肢可以從事一些看似不可能完成的任務。駝背鯨的鰭狀肢前部具有壘球大小的隆起，它們在水下可以幫助鯨輕松地游動。但是，根據(jù)流體力學的原則，這些隆起應該會是鰭的累贅，但在現(xiàn)實中卻幫助鯨游動自如。

于是，費什決定對此展開調(diào)查。他將一個3．65米長的鰭狀肢模型放入風洞，看它如何挑戰(zhàn)我們對物理學的理解。費什發(fā)現(xiàn)，那些名為結(jié)節(jié)的隆起使得鰭狀肢更符合空氣動力學原理：它們排列的方式可以將從鰭狀肢上方經(jīng)過的空氣分成不同部分，就像是毛刷穿過空氣一樣。費什的發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在被稱做“結(jié)節(jié)效應”，不僅能用于各種水下航行器，還被應用于風機的葉片和機翼。

根據(jù)這項研究，費什為風扇設計出邊緣有隆起的葉片，令其空氣動力學效率比標準設計提升了20％左右。費什技術(shù)的更大用途也許是用于風能開發(fā)。他認為，在風力渦輪機的葉片上增加一些隆起，將使風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)生革命性的變革。

在水面行走的機器人（偷學對象：蛇怪蜥蜴）

蛇怪蜥蜴常常被稱為“耶穌蜥蜴”，這種稱呼還是有一定道理的，因為它能在水上行走。很多昆蟲具有類似的本領(lǐng)，但它們一般身體很輕，不會打破水面張力的平衡。體形更大的蛇怪蜥蜴之所以能上演“水上漂”，是因為它能以合適的角度擺動兩條腿，令身體向上挺、向前沖。2003年，卡內(nèi)基梅隆大學的機器人技術(shù)教授梅廷?斯蒂正從事這方面的教學工作，重點是研究自然界里的機械力學。當他在課堂上以蛇怪蜥蜴作為奇特的生物力學案例時，突然受到啟發(fā)，決定嘗試制造一個具有相同本領(lǐng)的機器人。

這是一項費時費力的工作。機器人發(fā)動機的重量不僅要足夠輕，腿部還必須一次次地與水面保持完美的接觸。經(jīng)過幾個月的努力，斯蒂教授和他的學生終于造出了第一個能在水面行走的機器人。盡管如此，斯蒂的設計仍有待進一步完善，因為這個機械裝置偶爾會翻滾并沉入水中。在他克服了重重障礙以后，一種能在陸地和水面奔跑的機器人便可能看到光明的未來。我們或許可以用它去監(jiān)測水庫中的水質(zhì)，甚至在洪水期間幫助營救災民。