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人类为何要效法自然?
作者:海维教育    发布于:2016-08-03 03:22:29    文字:【】【】【
摘要:人类为何要效法自然?
上世纪90年代中期,生物学家克雷格·索伯恩和海地电影演员麦克·帕纳证实,将攻击性极强的灰鲭鲨命名为“海洋飞毛腿”很贴切。研究人员设计了一个简单的实验,来测算这种鲨鱼游泳的速度:在新西兰水域发现一只小鲨鱼后,他们在一艘船上绑上一个水下摄像机,然后让鲨鱼尾随船游动。几秒钟后,索波恩和帕纳惊喜地看到鲨鱼这时如何扑向猎物,是如何在不足2秒钟内前进了30米。鲨鱼比大部分潜艇的速度要快得多。如此高的速度是如何实现的,是鲨鱼粗糙的皮肤能够减少水的摩擦吗?我们知道的是,灰鲭鲨生来就是游泳健将。
进化使生物具备的功能超越了任何机器。更有趣的是,一些动物与生俱来的条件似乎并没有特殊的用途,但它们却能提高某些功能。而这些生物采用的“材料”比工业使用的材料更简单,数量也更多。这些因素就是仿生学这个复杂学科的基本原则。实际上,仿生学的概念是极其古老的,中国人早在3000年前就开始研究桑蚕是如何生产珍贵丝线的。
但是,生物材料的结构为什么优于合成材料呢?马德里大学材料科学教授古斯塔夫·吉内亚解释说,人们都知道,贻贝的壳很难被打破,大理石雕成的贝壳同样坚固吗?当然不是,可能轻轻一敲就能将其击得粉碎。两者的差别不在它们的成分,其强度都比碳酸钙高96%,而在它们的结构:大理石是粉状结构,而贻贝的结构就好像一堵砖墙。
美国航空航天局研究中心形态项目主任安娜·麦高恩说,大自然创造的一些东西我们仍不能模仿,如鸟类的转弯要比我们的飞行器灵巧得多,更不用说昆虫了。
对动物动作的研究有助于仿生机器人的设计。世界首批机器人是上世纪70年代制造的,当时,日本东京工业大学教授茂雄广濑制造了一条机器蛇。从那时起,人们一直力图模仿龙虾、蟑螂、螃蟹,甚至毛虫。英国巴斯大学仿生学和自然技术中心的生态计划正处于对各种寄生虫的运动系统和感官的研究阶段。这项研究的目的是设计能够在人体内活动的微型机器人。
如今,计算机的应用研究远远超出了对大自然机械的模仿。从免疫系统的运转方式到一窝蚂蚁的一举一动,信息程序都能模仿。目前,大自然已表明它是有大智慧的,人类有足够的智慧了解大自然吗?
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