#腦洞大開
從大自然到人類的日常生活
幾個世紀以來,工程師一直從大自然中汲取靈感。達芬奇(Leonardo da Vinci)曾夢想製造出能模仿鳥類滑翔的機器。如今,對動植物的深入研究正催生出諸如軟電池和水上行走機器人等發明。
生物演化是人類發明家的靈感庫
由電鰻到水黽,由自然教導我們如何做出新電池、會踏水的小機械人——一頁頁互動,探索仿生科技的現在式。
華盛頓大學塔科馬分校的生物學家卡桑德拉(Cassandra Donatelli)是近期一篇關於蓬勃發展的「仿生學」領域的綜述文章的作者之一。她認為,這一趨勢的興起歸功於精密的新工具以及一種全新的合作精神。
「這領域(仿生學)規模龐大,」她說。 「我們這裡有一個生物力學實驗室,裡面有六到七位工程師和十位生物學家。我們都在同一棟樓裡,一起工作。」
以下是一些從自然界的創造力中汲取靈感的發明案例
案例1
賞鳥愛好者改變了新幹線列車的設計
在八、九十年代,日本工程師建造高速列車時,也帶來了一些意想不到的問題。一列時速超過220英里的列車穿過隧道時,會壓縮前方的空氣。當壓力波到達隧道出口時,就會產生音爆。
一位名叫中津英二的工程師,同時也是一位狂熱的賞鳥愛好者。中津先生一直在尋找降低列車噪音的方法。 「我當時就想到──有沒有某種生物能夠像我們一樣,在日常生活中應對空氣阻力的突然變化呢?」中津先生在2005年的一次訪談中回憶道。在思考這個問題時,他想到了翠鳥。當翠鳥高速俯衝捕魚時,它的喙會悄無聲息地滑入水中。
於是,中津先生和他的同事們製造出了前端呈圓錐形的火車頭。這種翠鳥喙狀的外形使隧道內的氣壓降低了30%,讓火車在隧道中行駛時更加安靜、高效,同時速度也更快。
鯨魚鰭上的凸起結構提升了船舶船體和風力渦輪機葉片的設計
在1990年代,菲甚博士(Dr. Frank Fish)仔細觀察了座頭鯨鰭前緣的巨大凸起。菲甚博士是賓州西切斯特大學的生物學家,他和他的同事發現,這些凸起結構能夠使水流順暢地流過鯨魚的鰭,從而產生額外的升力,顯著提升鯨魚的運動表現。
菲甚博士及其同事為這項發現申請了專利,此後,工程師將其應用於眾多設備的改進。例如,這些凸起結構可以延長風力渦輪機葉片的使用壽命,提高工業吊扇的效率。它們甚至出現在衝浪板鰭片和卡車後視鏡上。
案例2
看完以上例子後...
當參考大自然去研發科技時,自然本身的複雜性與限制會否被忽略?
隨著仿生科技越來越逼真時,未來還可以區分「自然的創意」與「人類的改良」嗎?
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