仿生學是一種模仿生物系統研制各種新技術,或者使人造技術具有生物系統特征的科學。它在20世紀60年代左右成為一門獨立的學科,短短數十年裡,它被頻繁地用來改進現有的,或者創造出新的機械、儀器、建筑結構和生產工藝。
2016年8月15日,在北京市西城區拍攝的夜色下的國家大劇院。
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大自然一直以來就是造物者最神奇美妙的作品,人類的許多靈感都來自於自然界中的動植物。據可靠的史料記載,中國最早的仿生例子出現在春秋戰國時期。魯班又稱公輸班,是我國建筑業的鼻祖,相傳他有一次去深山裡砍伐樹木,不小心被一種野草劃破了手臂,他好奇地摘下一片葉子來觀察,發現邊緣有許多參差的小齒,於是聯想到把鐵片磨成這種形狀以鋸斷樹木,就此發明了鋸子。
現實中的仿生學可以運用到很多地方,大到專業的科學技術領域,小到生活的方方面面。比如日常生活中常見的吸盤挂鉤,其最初來源就是章魚觸須上的吸盤。科學家們通過觀察,發現章魚的吸盤靠近某個物體時,物體和吸盤之間的水就會被擠壓出來,周圍的水產生的壓力就把吸盤牢牢地壓在那個物體上了。陸地上的空氣和流動的水是同樣的性質,經過擠壓,吸盤挂鉤和物體之間的空氣被擠出去,周圍的空氣對吸盤產生了壓力,於是挂鉤便可以承重。
游泳運動員比賽時所穿的泳衣,模仿的是鯊魚的皮膚。生物學家發現,鯊魚皮膚表面粗糙的V形褶皺可以減少水流的摩擦力,使身體周圍的水流可以快速地流過,更利於在水中快速游動,這對游泳比賽意義非凡。
在一次偶然的情況下,生物學家發現青蛙的眼睛能看清活動的物體,卻看不清靜止的物體。研究中得知,原來青蛙眼睛的晶狀體在視網膜上形成光學圖像后,還要經過視細胞、雙極細胞、輸出細胞才能送往大腦神經中樞。他們依據此原理發明了電子蛙眼。電子蛙眼是電子眼的一種,它的前部是一個攝像頭,成像之后通過光纜傳輸到電腦設備顯示和保存,它的探測范圍呈扇狀且能轉動。在戰場上將它與雷達相配合,就可以像真的蛙眼一樣,對活動的東西很敏銳,對靜止的東西卻視而不見,這使其能敏銳迅速地跟蹤飛行中的目標。
仿生學還經常運用於力學與建筑領域,比如說大跨度建筑中經常運用的薄殼設計,模仿的就是烏龜的背殼。據中國網報道:被譽為“京城十六景”的國家大劇院,它的殼體表面由2萬多塊鈦金屬板和1200多塊超白透明玻璃組成,營造出舞台帷幕徐徐拉開的視覺效果。每當夜幕降臨,金碧輝煌的歌劇院盡收眼底,而殼體表面上星星點點、錯落有致的“蘑菇燈”,使大劇院別有一種含蓄別致的韻味與美感。
1994年在法國裡昂落成的機場鐵路車站(TGV Station)則可謂是仿生結構的杰作。它是西班牙建筑師卡拉特拉瓦的作品,由於他在瑞士蘇黎世工業大學接受過結構和建筑兩方面的專業訓練,他所設計的許多作品都借鑒了結構仿生原理,取得了異乎尋常的效果。這座建筑仿照飛鳥展翅的結構形體,不僅具有輕盈的美感,而且也展示了新技術的有機性與全球性。
隨著社會的發展,人們對大自然的各種生命活動掌握得越來越多。仿生學在人類生活中的應用,也將越來越廣泛。而人類生活也將因此變得更加多姿多彩。(陳秋晴)