來自大自然的靈感

李文靜

在學習完仿生后，同學們發(fā)現(xiàn)生活中藏著許多仿生學的影子了嗎？你們有留意過生活中一些常見工具的外觀嗎？你們發(fā)現(xiàn)許多功能強大的器物的產(chǎn)出可能是源于仿生了嗎？今天，我們一起來揭開這些事物的神秘面紗吧！

藏在百貨商場里的仿生學

在荒蕪的沙漠中，綠色的植物寥寥無幾。只有仙人掌靜靜地矗立在荒漠中，給沙漠增添了一線生機。后來，人們借鑒仙人掌的可愛形態(tài)，設計了剪刀的把手，搭配上底座，更便于收納。

章魚和水果，兩個相差十萬八千里的物種，我們似乎不會把它們聯(lián)想到一起。但人們通過觀察章魚的形態(tài)，模仿章魚的造型，借鑒章魚的特性，發(fā)明了操作簡便的榨汁機。章魚榨汁機大小適宜、方便抓握、便捷省力、造型獨特可愛，成為生活中常見的物品。

矗立在建筑學里的仿生學

在日常生活中，電視塔是常見的建筑，也是很多城市的代表性建筑。事實上，許多電視塔的設計靈感也是源于植物——云杉。

云杉生長于高寒、濕潤之巔，它之所以可以適應山上長年累月的狂風襲擊，存活數(shù)百年，是因為其樹干底部直徑比樹梢直徑顯著增大，形成一個圓錐形，這樣既減輕了自重，又增加了穩(wěn)定性。人們模仿云杉對大風的適應性特點，把建造在山頂上的電視塔設計成類似的圓錐體，就能抵抗住大風的襲擊。同樣，所有的塔或高煙囪甚至超高層建筑，幾乎無一例外地采用底大頂小的設計。

躲在工程機械中的仿生學

今天，地鐵的地下隧道貫穿整個城市。但是，在200年前，泰晤士河的河底隧道卻讓英國人吃了不少苦頭，難題最后被一種仿生設計的機械設備攻克了。

當年，英國的倫敦港是世界上最繁忙的港口，但是貨物過河只能通過狹窄的倫敦橋，非常擁堵。于是，有人就打起了水下隧道的主意。然而，泰晤士河的地質情況非常糟糕，河底有非常厚的透水沙礫、牡蠣殼等，這也就意味著要保證隧道的安全，就得往更深處打。可是，越深，壓力也越大，就會有坍塌的危險。此前的工程多半都因為滲水或坍塌而宣告終止。

法國人布魯內爾曾經(jīng)為英國皇家海軍工作，在造船廠里，他仔細觀察了船蛆這種神奇的動物。船蛆雖然長得很像一條蟲子，但是它是一種雙殼綱的軟體動物，算是一種貝類。它的兩片貝殼在頭部，在遇到危險的時候會用來堵住洞口。布魯內爾發(fā)現(xiàn)，船蛆不僅會挖洞破壞木材，還會分泌出一種物質在木頭洞壁上形成鈣質的保護殼，防止木頭膨脹擠壓。于是，布魯內爾便構思出了盾構機。

盾構機的創(chuàng)新之處在于它能夠在向前掘進的同時，保護工作面不發(fā)生坍塌，大大提高了隧道施工過程的安全。我們可以把盾構機想象成一個底部開了大孔的杯子，把杯底朝前塞進隧道里，工人就在“杯子”內部通過那些大孔施工。掘進的同時，工人在后方修建永久性的支撐結構，一邊挖，一邊修，幾乎跟船蛆一樣。直到今天，盾構法依然是隧道工程中的主流方法之一。

行走在科學研究前沿的仿生學

眼睛是人類最重要的傳感器官。香港科技大學科學家領導的國際團隊開發(fā)出了世界上首款3D人工眼，這款“電化學仿生眼”首次復制了人眼的曲面結構，為視覺類人機器人和視力障礙患者帶來了新希望。

這款“電化學仿生眼”最主要的突破，是創(chuàng)造了一個3D立體人造視網(wǎng)膜。這款人造視網(wǎng)膜上裝有大量納米線感光器，用來模擬人類視網(wǎng)膜中的感光細胞。在實驗中，團隊以液態(tài)金屬線模擬人類眼球后的神經(jīng)線，將納米線感光器與人造半球形視網(wǎng)膜后面的一束束金屬線連接在一起，成功復制了視覺信號的傳輸，將“電化學仿生眼”所看到的影像投射到計算機屏幕上。

目前，該項研究正計劃進行相關動物試驗和臨床試驗。如果臨床試驗成功，這款“電化學仿生眼”可以滿足視力受損患者的需要。

同學們，仿生學是來自大自然的藝術，通過尋找、研究、模仿自然界生物身上的線索，科學家獲得了源源不斷的靈感，從而讓我們的生活越來越美好。未來的產(chǎn)品設計應該運用仿生性思維，不僅可以創(chuàng)造出功能完備、結構精巧、用材合理、美妙絕倫的產(chǎn)品，而且能夠賦予產(chǎn)品以生命的象征，讓設計回歸自然，增進人類與自然的統(tǒng)一。也希望同學們能保持自己的好奇心、觀察力和想象力，在日常生活的現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)其蘊含的科學道理。