科学·技术·社会　动物与仿生.doc

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1、十大人类发明动物仿生技术从古至今，人类一直在从大自然吸取灵感。维可牢尼龙搭扣即是研究人员受野蓟钩刺启发开发出来的，而第一代道路反射镜也是模仿猫眼结构制造的。今天，模仿大自然的科学(即生体模仿学)已成为一个产值达十亿美元的行业。以下是我们人类从动物王国“偷学”的十大技术。 1. 塑料涂层(偷学对象：鲨鱼)     基于鲨鱼皮开发出的一种塑料涂层，目前正在医院患者接触频率最高的一些地方进行实验细菌感染恐怕是最令医院头疼的一件事，无论医生和护士洗手的频率有多高，他们仍不断将细菌和病毒从一个患者传到另一个患者身上，尽管不是故意的。事实上，美 国每年有多达10万人

2、死于他们在医院感染的细菌疾病。但是，鲨鱼却可以让自己的身体长久保持清洁——长达一亿多年。如今，正是由于鲨鱼这一特性，细菌感染 可能会重蹈恐龙的覆辙——从地球上彻底消失。     与其他大型海洋动物不同，鲨鱼身体不会积聚黏液、水藻和藤壶。这一现象给工程师托尼·布伦南 (Tony Brennan)带来了无穷灵感，在2003年最早了解到鲨鱼的特性以后，他多年来一直在尝试为美国海军舰艇设计更能有效预防藤壶的涂层。在对鲨鱼皮展开 进一步研究以后，他发现鲨鱼整个身体覆盖着一层层凹凸不平的小鳞甲，就像是一层由小牙织成的毯子。黏液、水藻在鲨鱼身上失去了立足之地，而这样一

3、来，大肠 杆菌和金黄色葡萄球菌这样的细菌也就没有了栖身之所。     一家叫Sharklet的公司对布伦南的研究很感兴趣，开始探索如何用鲨鱼皮开发一 种排斥细菌的涂层材料。今天，该公司基于鲨鱼皮开发出一种塑料涂层，目前正在医院患者接触频率最高的一些地方进行实验，比如开关、监控器和把手。迄今为 止，这种技术看上去确实可以赶走细菌。Sharklet公司还有更宏伟的目标：下一步是开发一种可以消除另一个常见感染源——尿液管——的塑料涂层。 2. 音波手杖(偷学对象：蝙蝠)     这听上去就像一个糟糕玩笑的开头：一位大脑专家、一位生物学家和一位工程师走进了同一家

4、餐厅。然而，这种事情确实发生在英国利兹大学，几个不同领域的专家的 突发奇想最终导致音波手杖(Ultracane)的问世：这是一种盲人用的手杖，在靠近物体时会振动。这种手杖采用了回声定位技术，而蝙蝠就是利用同样的 感觉系统去感知周围环境。音波手杖能以每秒6万个的速度发送超声波脉冲，并等待它们返回。     当一些超声波脉冲回来的时间超过别的超声波脉冲时，这表明附近有物体，引起手杖产生震动。利用这种技术，音波手杖不仅可以“看到”地面物体，如垃圾桶和消防栓，还能感受到头顶的事物，比如树杈。由于音 波手杖的信息输出和反馈都不会发出声音，使用者依旧能听到周围发生的

5、事情。尽管音波手杖并未出现顾客排队购买的热卖景象，但美国和新西兰的几家公司目前正 试图利用同样的技术，开发出适销对路的产品。  3. 新干线列车(偷学对象：翠鸟)     日本的高速列车都具有长长的像鸟喙一样的车头，令其相对安静地离开隧道。     日本第一列新干线列车在1964年建造出来的时候，它的速度达到每小时120英里(约合每小时193公里)。但是，如此快的速度却有一个不利方面，列车驶出 隧道时总会发出震耳欲聋的噪音，乘客抱怨说有一种火车挤到一起的感觉。这时，日本工程师中津英治(Eiji Nakatsu)介入了这件事。中津英治还是一位鸟类爱好者，他

6、发现新干线列车总在不断推挤前面的空气，形成了一堵“风墙”。     当这堵墙同隧道外面的空气相碰撞时，便产生了震耳欲聋的响声，这本身对列车施加了巨大的压力。中津英治在对这个问题仔细分析之后，意识到新干线必须要像跳水运动员入 水一样“穿透”隧道。为了获取灵感，他开始研究善于俯冲的鸟类——翠鸟的行为。翠鸟生活在河流湖泊附近高高的枝头上，经常俯冲入水捕鱼，它们的喙外形像刀 子一样，瞬间穿越空气，从水面穿过时几乎不产生一点涟漪。     中津英治对不同外形的新干线列车进行了实验，发现迄今最能穿透那堵风墙的外形几乎同翠鸟的喙外形一样。现在，日本的高速列车都具有长长

7、的像鸟喙一样的车头，令其相对安静地离开隧道。事实上，外形经过改进的新干线列车的速度比以前快10%，能效高出15%。 4. 风扇叶片(偷学对象：驼背鲸)     美国宾夕法尼亚大学西切斯特分校流体动力学专家、海洋生物学家弗兰克·费什(Frank Fish)教授表示，他从海洋深处找到了解决当前世界能源危机的办法。费什注意到，驼背鲸的鳍状肢可以从事一些似乎不可能的任务。驼背鲸的鳍状肢前部具有 垒球大小的隆起，它们在水下可以令鲸鱼轻松在海洋中游动。但是，根据流体力学原则，这些隆起应该会是鳍的累赘，但现实中却帮助鲸鱼游动自如。     于是，费什决定对此展开调查。

8、他将一个12英尺(约合3.65米)长的鳍状肢模型放入风洞，看它挑战我们对物理学的