向大自然学习创新之道

2018年4月8日

翠鸟从空中俯冲向水面食物，新干线以320千米每小时的速度呼啸着穿过隧道——二者都不仅仅只是掀起了一丝涟漪。你也许会感到好奇：这两件事物之间有何联系？其实，新干线的防噪设施的灵感正是来自于翠鸟的喙。为了给新干线提速降噪，Eiji Nakatsu想要在大自然中寻找灵感。最终，他的目光停留在了翠鸟身上。他注意到，翠鸟在从高空俯冲进水中时，不会掀起水花。他认为这是因为翠鸟的喙的形状十分特殊。之后，他在设计新干线时，参考了翠鸟长长的喙的形状，希望能够减少音爆效应造成的噪音。最终，火车头被设计成了翠鸟喙的形状，长50英尺。这种设计不仅能够降噪，还能减少空气阻力，达到大幅提速的效果。这样，新干线就能在高速运行的同时，把噪音限制在70分贝。这就是仿生学的具体应用。

仿生学背后的理念

仿生学是一种创新方式，主要思想是从大自然中学习，目的是寻求可持续的方法解决人类所面临的问题。大自然中的各种机制都是经过时间考验的，能够被人们所学习。仿生学的理论基础在于，经过多年的演化，大自然已经为人类所面临的一些问题提供了现成的解决方法。经过了数十亿年的发展，大自然已经相当成熟。人们只要选择正确的方向，就能从大自然中找到解决问题的方法，开发创新产品。Janine Benyus是仿生学研究所的负责人，他表示：“仿生学，举个例子，就是找一片树叶，研究它的结构，从中得到启发，开发更好的太阳能储存器。38亿年来，各种生命都找到了在这颗星球上合适的生存方式。人们需要从大自然中发现这些方式”。

印度理工学院古瓦哈蒂分校的一个两人小组最近开发了防水的超疏水高分子涂层，他们的灵感来自于荷叶。仿照荷叶、玫瑰的花瓣，这种涂层能够让水在表面滑落。这种高分子涂层可以被用于很多场合，可以涂在玻璃、金属、塑料或水泥上。即使经受物理、化学作用，这种涂层也不会脱落。

仿生学帮助创新

在过去几年里，人们越来越关注仿生学，仿生学创新已经成为了一个独立的门类。魔术贴模仿的是牛蒡的毛刺，在1955年获得了专利，可能是有史以来最著名、最成功的仿生学应用。另一个例子则是鲨鱼齿。鲨鱼的皮肤十分独特，由很多被称为“齿”的微小图案组成，能够减小阻力。NASA从中获得了启发，在飞船的表面涂上了一层薄薄的涂层。此外，这种涂层还能减小飞行阻力，帮助飞机节省燃料。

“蜂巢心理”并不是什么新鲜事，很多科幻小说都涉及到这一概念，而其本身也正是仿生学的产物。出于整个蜂群的需要，每一只蜜蜂都会本能地完成自己的工作。这一概念被运用在了再生能源领域。各个无关的机器被组织成了一个网络，在高峰时段平衡负载。这种控制系统就像是蜂巢一样，通过无线网络通讯系统来使得工作效率最大化。

中国也开始了仿生学方面的创新。2006年建成的奥运场馆水立方就是很好地例子。水立方的设计理念来源于肥皂泡。水立方的墙壁是由大型塑料泡沫构成的。这些泡沫能够储存热能，加热场馆中的水池。塑料泡沫能够很好地抵御各种类型的天气以及沙尘暴，能够抵御太阳曝晒。即使北京雾霾较为严重，这种泡沫也十分易于清洗。

仿生学有助环境可持续发展

目前，我们已经达成了共识，仿生学并不是超人电影中虚无缥缈的概念。仿生学已经切实地进入了我们的生活。那么，仿生学能否解决环境问题，提供环境友好型的解决方案呢？当我们在大自然中寻找答案的时候，我们并不仅仅想要解决眼前的问题。我们需要长远考虑。“仿生学研究的是大自然中最奇妙的元素，并试着利用它们解决人类的问题”。多年以来，大自然经受了时间的考验，这些天然的“设计”经受住了长久以来的气候变化，一定能解决我们所面临的问题。