文章吧-经典好文章在线阅读:《当自然赋予科技灵感》经典读后感10篇

当前的位置:文章吧 > 经典文章 > 读后感 >

《当自然赋予科技灵感》经典读后感10篇

2018-03-27 21:22:02 来源:文章吧 阅读:载入中…

《当自然赋予科技灵感》经典读后感10篇

  《当自然赋予科技灵感》是一本由[法] 玛特·富尼耶著作,后浪丨江西人民出版社出版的方脊精装图书,本书定价:128.00元,页数:160,文章吧小编精心整理的一些读者读后感希望对大家能有帮助

  《当自然赋予科技灵感》读后感(一):当科学和酷赋予父母灵感,我会毫不犹豫的出手

  自从当了父母,对一本书选择就不再完全从自我兴趣出发——我必须承认我个人在这个年龄对科普和百科类书并不是最高兴趣所在,但我现在会选择一些可以和孩子建立共同语言的书——而对这类书的判断也有了当父母职业病——它是否值得他们看。

  我的孩子处于中小阶段,正是对科技和生物产生兴趣的时候,他不再单纯停留在描述科学,而经常会希望寻求这些技术是如何被发明的,人类创造力来源是什么——这很让我吃惊,因为我无法满足他,我在这方面几乎也是没有研究,仿生学正好就完美的连接了这两个领域,并给与了他答案。这部书讲的就是仿生学。

  书里一共介绍了67种生物以及它们所产生的仿生学技术。翻开页面,手边是生物高清大图,辅以及抓人眼球的图纸和图解,左侧则是对仿生技术的科学描述、对生物本身的介绍、动植物策略(主要是被人类发现和利用生物优势)以及该技术的一些实际应用项目产品

  说实话,我先阅读完这本书后,发现自己对大多数内容一无所知(当然这是我自己学识原因),比如潜水装备是来源于对水蜘蛛的发现——我一直认为可能来自于是某种鱼类的启发

  《当自然赋予科技灵感》读后感(二):我们早就会了五禽戏却还没活好这一生

  唯有阅读和健身是世界上最经济实惠投资

  五禽戏想必在中国家喻户晓的,五禽戏又称“五禽操”、“五禽气功”、“百步汗戏”等,是中国民间广为流传的、也是流传时间最长的健身方法之一,由华佗根据模仿五种动物动作组成,你可曾记得是哪五种动物?又可曾想过,我们人类为什么要模仿动物?

  《当自然赋予科技灵感》,我们才想起人与自然是一体的,我们的呼吸活动、消化、睡眠,无一例外都是这个自然界生命体的自然行为。人类,作为万物之灵,一直在积极改变着自然,随着科技的不断发展,我们似乎越来越不需要仰仗自然,越来越可以抵抗自然界的灾害,越来越轻而易举调整自然只为自己。这是一本讲“仿生学”的书,也是一本追忆人与自然和谐相处的书,我们尽情地从自然界中索取和模仿,帮助人类世界在各个领域不断强大。其实我们中国人对“仿生学”早已并不陌生,五禽戏就是古人应用仿生学的极致之作。

  华佗五禽戏包括虎戏、鹿戏、熊戏、猿戏、鸟戏五种仿生导引术,动作柔和,通过学习模仿动物的形神,可以使人体肌肉关节得以舒展,有益提高肺与心脏功能,改善心肌供氧量,提高心肌排血力,促进组织器官正常发育。据传华佗的徒弟吴普依法锻炼,活到90多岁依然耳不聋,眼不花,牙齿完好,达到百岁高龄,这就是仿生学的魅力

  就如《当自然赋予科技灵感》这本书里讲述的例子,都是动物以及植物如何启发了发明家、工程师建筑师、科学家…….这些例子都发生在久远的过去或者更近一些的时期。“仿生学”无论是在发现还是在发明方面,它都拥有迷人前景,尤其促进着环境无害型技术的发展,如无污染科技、可循环材料、可再生资源,以及显著减少能源消耗甚至零消耗的新技术……所有这些都像一个温柔梦境

  “所有的答案都已经在自然里”。

  人类的发明智慧,常常源于自然。《当自然赋予科技灵感》这本书里一共分了67节,每一节以一种植物或动物为主题,各节根据物种所属的纲进行排序。每节详细介绍了这种植物或动物启发一种或多种仿生发明的故事,并给出植物或动物专门的简介标本照片、以及由插画师蒂特瓦内绘制的发明原理图。

  读这本书,就像一直在做一个美妙的梦,让你不断遐想,不断惊叹自然界的奇迹。当然,当你还未曾对这本书的内容有什么深入思考,就会被书里的随性插画风格所吸引。这本书不会像书名看起来那么枯燥、教科,虽然书籍的内容实际上是在阐释现代科学研究中最有前景的学科之一“仿生学”的实际应用与对人类的意义。翻开书册,大幅的自然界实物标本,随性的插画师随手笔记,都可以引领我们饶有趣味地进入仿生学既有趣又神秘历史未来之中。这是一段永不完结的学习历史。

  既不能一一累述,不如剧透一二,其他的待大家自己读来更有趣味。在这本仿生学的书中,最令人惊叹和炫目的两个故事如下

  白蚁——集体居住地和零能耗空调

  分布于平原草地的白蚁位启发人类建造地下城做出了贡献,通过学习白蚁的建筑形式,在热带地区津巴布韦首都哈拉雷,人类正在建造一个地下城,让两百万人在此居住,养育子孙后代,储存食物,而且完全隔绝阳光恶劣天气,保持恒定温度。蚁巢有着非常完美的零能耗空调系统,蚁巢种的过道和房间总是保持着不超过23℃的温度,而在热带地区,室外温度可以达到该温度的两倍之高。津巴布韦的第一座以白蚁的方式调节空气的建筑物——东门中心,它的通风系统能让地下的清凉空气在建筑内循环,并且将每一层的热气通过通向楼顶的通风口排出。这不仅有效,而且十分环保,东门中心的能源消耗是同等规配备传统通风系统的建筑物的10%,这足以让建筑师门好好思考了。

  莲花——从纯洁干净

  出淤泥而不染是莲花这种水生植物在我们心中根深蒂固形象。“莲花效应”现在被应用于人类生活的更多方面。德国生物学家威廉巴特洛特 带着他的团队研发出了第一个受莲花的自洁能力和疏水能力启发而制成的物品:它其实是一支蜂蜜勺子!在这只勺子里,蜂蜜滚动时不会留下任何痕迹。很快它激起了超乎预料的反应,莲花效应很快进入了工业界,现在汽车领域应用莲花效应研制出了玻璃自洁喷雾,只要在前挡风玻璃上喷了这种喷雾,即便大雨滂沱,水流也不会影响视野保证了汽车驾驶员在极端环境下的驾驶安全

  同时莲花也是一种蕴含了长寿秘密神奇植物。莲花的种子具有神奇的抗衰老能力,它们保持了相当长寿的记录。在我们中国,曾有人挖掘出过最长1300年前的莲子,并使其在现代成功发芽!莲子的这种保存能力来自于它们的保护壳,这种果壳极其坚硬,而且完全隔绝了有可能使种子萌芽的空气和水。另外,莲子种有一种神奇的修复酶,能帮助它抵抗细菌和极端温度的侵袭,还可以让受损部分自我修复,这些具有保护性的酶能在分子层面上修复衰老。或许有一天,我们人类也可以利用这种方式,延缓衰老,甚至保存身体

  说到莲花,不管是在中国文化还是印度文化中都有着神圣的意义。细心的朋友会发现,佛教和印度教的众神,古代的瑜伽士和圣人等都是坐在莲花上的。为什么是莲花呢?除了我们经常提到的“出淤泥而不染”,莲花还象征能量,在印度神话中是一个神圣的符号。人体的七个主要脉轮,即能量中心点,也是以莲花为符号。有一种瑜伽体式叫莲花式,是练习调息和冥想时最理想的体式。当我们呈莲花式打坐时,脊椎会自然呈现它的一级弯曲(后弯曲)和二级弯曲(前弯曲),这也是神圣的昆达里尼能量向上提升必要条件之一。同时,莲花式的坐姿使我们的下身呈稳固的三角形,这样的底座使练习者不至于因为能量迅猛上升而跌倒。

  下面我们沿着仿生学的学习史,教大家如果练习瑜伽莲花式盘坐。

  莲花式的盘腿步骤如下:

  第一步:双腿打直坐在瑜伽垫上,背部挺直

  第二步:弯曲右膝,双手抓住右脚,放在左大腿上,靠近腹股沟处

  第三步:保持背部直立,左手抓住右脚,尽量将右膝压向地面

  第四步:弯曲左膝,双手将左脚放在右腿上,靠近腹股沟处(如果无法把左脚放在右腿上方,可以将左脚放在右腿下方,呈半莲花式)

  当双腿以正确顺序盘好后,手心与脚心都应朝向上,接收大自然中神圣的能量。

  卡莫瑜伽给初学者温馨提示:

  莲花式对踝关节,膝关节和髋关节的灵活要求很高,初学者千万不可以心急,为了做好莲花式而硬掰硬拉。练习时一步一步来,循序渐进学会在练习中了解自己的身体。只要足够细心,就会发现身体在练习时会给出很多信号,根据这些信号,我们其实可以挖掘自己的潜能,完成很多看似不可能的任务。向自然潜心学习,是我们在《当自然赋予科技灵感》这本书中全然获得的真知。

  欢迎关注Kamalsmart瑜伽工作室公众号,与我们一起思维瑜伽~

  《当自然赋予科技灵感》读后感(三):小说中的仿生学

  在我上初中的那会,电视没有那么多有趣的节目手机也还没出现,漫漫暑假除了和小伙伴们一起玩耍,更多的时间我都用来看各种各样的小说了。在这些小说里有一本书给我留下了很深的印象,那就是《海底两万里》。科幻小说带着无数的奇思妙想让人沉浸其中欲罢不能那个故事里的世界是如此精彩,真不知作者是如何想出这许多神奇的创意。然而这些曾经疑问却在忽然间被揭开,其起源正是《当自然赋予科技灵感》这本书,当自然赋予科技灵感的时候,也同样给作家赋予了创作的灵感。

  《当自然赋予科技灵感》是一本介绍仿生学的书籍,作者是法国人玛特·富尼耶。在这本书里,作者介绍了仿生学的历史与未来,展现了多种多样的植物动物以及它们带给人类的灵感。作者用那些大自然的神奇造物为我们打开了科技世界的大门,然而在这个过程中,一同被打开的还有那些让人着迷的科幻小说大门,在小说的世界里,我们同样可以见到仿生学的身影,见到大自然给予的灵感。

  在小说海底两万里中,主人公阿龙纳斯教授在潜水艇鹦鹉螺号上经历一场奇幻般的考察旅行。在创作本书的年代,现代潜水艇还未被制造出来,但作者却以非凡想象力展现了在未来成为现实事物。也许凡尔纳就是由鹦鹉螺得到的灵感,所以他才会将那艘神奇的潜艇命名为鹦鹉螺号。

  在仿生学中,鹦鹉螺一直是人们研究的对象。鹦鹉螺可以生活在水下500米的海洋深处,而它的外壳又是如此纤薄。如今的科学家们正致力于复制制造鹦鹉螺外壳这种坚固的生物材料,也许在未来,我们的生活中就会出现这样的材料,轻薄抗压,比如今的陶瓷更坚固,也更美观。

  《当自然赋予科技灵感》读后感(四):关于自然的三个意外

  对自然有一些喜欢或了解的人,终究还是少数。大部分人的生活和自然没什么交集,对自然也没有什么兴趣。大家对自然的印象,总归不是什么“时髦”或者“酷炫”的东西。因为这种不了解,许多人对自然的各方各面似乎是太想当然了。

  一

  我说到大自然的时候,常常用到“原始”这个形容词。固然是因为自然默默地在地球上生息了很久,也因为对自然有一种荒蛮和远离文明的印象。仿佛一个人要亲近自然的话,就一定要远离文明。

  从生物分类角度来说,我们人类(智人)似乎确实站到了顶点。我们有着其他任何生物都远远不及的智慧和思维。似乎人类是上级的,其他一层层生物都是下级的。我关于自然的第一个意外,就是所谓“上级文明”的许多智慧,究竟有多少是来自“下级”的启发。

  自然界中居然有那么多动植物是人类的老师。就拿两个经常被用来进行负面比喻的两个事物来说——藻屑和苍蝇。一个象征着卑微渺小,另一个伴随着鄙夷和厌恶。然而前有海底巨藻启发了水底发电机的设计,后有苍蝇的复眼的结构(在这一物种诞生3500万年之后)帮助了太阳能电池板提高能量转化效率。从某种程度上来说,今后家里飞进了苍蝇,我们怕不是该叫一声“苍老师”才对。

  二

  在参加一次团体郊野活动的时候,我曾听一位带着孩子的妈妈说,她觉得大自然离现代人的生活太远了。我听后默默想了想,不管是对于生活在城镇还是生活在农村的人来说,大自然离我们的生活确实是越来越远,不是指物理上的距离,而是心理上的距离。

  许多人对自己和自然之间关系认识,意外地非常唯心主义。就像只看到麻雀就认为城市里的动物只有麻雀一样,眼中没有大自然,便认为大自然只存在遥远的远方。

  我关于自然的第二个意外,就是看到人的生活文明与自然是怎样通过科技产生了联系自然科学不是只属于科学家的东西,它们有的很高端很前沿,也有很多就在我们生活中触手可及的地方

  我想起去北海道第一次坐上JR特快列车“游隼号”的时候,印象最深的是车头非常细长,我当时竟然没有联想到,这种形状就像某种鸟的嘴一样。许多个周末我躲在乡下小池塘边,在苇丛的掩护下看着塘边一只翠鸟反反复复入水出水,感叹它动作的迅捷和悄声无息,却从来没意料过眼前的翠色小家伙铁轨上的特快列车有什么联系。后来,我终于在书里看到日本高铁车头的灵感来自翠鸟长却不会激起水花的鸟喙的时候,才感受到了自然和科技的一种似曾相识。

  自然启发的科技其实早就渗透了人的生活。万万没想到车轮的诞生居然会和屎壳郎有关。最初的车轮出现在美索不达米亚,公元前3500年。人们学会用轮子搬运物体,这个主意竟然可能来自蜣螂(就是屎壳郎)的启发。蜣螂能推动相当于自重50倍的物体,这种强大的力量,让它至今仍然是人类已知最强壮的昆虫。它推动的不止是粪球,还有人类文明史的车轮呢。书中一句话说得再恰当不过:“不要错误地低估动物在技术历史上的角色”。

  三

  随着人类生活范围的扩张和对原始大自然的破坏,自然在地球上扮演的角色越来越像是一个弱者,越来越像是一个需要人类保护和关怀的脆弱存在。这或许是一个误解,自然远远比我们想象的要强大。

  自然界中的动植物在各自的生境(有些是非常极端的环境)中进化出了超强的适应性,超乎一般人的想象,有的甚至超出现代科学的理解范围。我们对世界上许多生物的认识,还停留在“所知甚少”的阶段。

  人类从自然中获得的启发,是常见常新的。贝壳表面的花纹曾经启发了瓦楞板的波浪结构,如今它们仍然被作为新型复合材料的模仿对象而被今天的人们继续研究。如果以为人类已经了解、掌握、甚至是控制了哪种生物或者自然,都是非常自大而且不自量力的行为。

  作为一个渺小的人类,常怀敬畏自然之心。

  很高兴看到了这样一本书,内容结合了自然与科技,博物馆摄影和手写笔记的部分又融合了科学与艺术。看作者简介感觉是一位很跨界的人,这本书也感觉是一本很跨界的书。无论是否对自然或科技感兴趣,这本书都可以一看。就像自然赋予了科技许多灵感一样,一双观察、发现的眼睛和灵活的联想、思考,才是灵感的来源吧。

  《当自然赋予科技灵感》读后感(五):仿生学,向大自然学习最优秀的解决方案

  绝大多数人都对自然界充满着无穷的好奇心,因为自然界中存在着许多神奇的生物和现象,让人叹为观止。虽然各种生物没有发展出人类语言这样复杂的沟通方式,但它们在自然界却用自己的实际行动,展现着各自应对复杂自然环境、勇敢斗争的生存技能。

  自然界的环境千变万化,地球上的生物也丰富多样。在数亿年的进化过程中,顽强的生灵们发挥了各自的“聪明才智”,不断学习和尝试,形成了各自的“独门绝技”,能够在各种艰苦环境下生存繁衍。

  当科学家们专心去研究生物的“生存绝技”时,发现人类面对的许多难题,这些“聪明”的生物们早已经巧妙地解决了。就这样,自然界的生物成了人类的老师,它们为人类提供了许多自然界中最优秀的解决方案,启发人们把这些应用到社会生产和生活中去。人类从自然界吸取灵感,向生物学习的学科,就是神奇的仿生学。

  仿生学,顾名思义,就是模仿生物的科学。模仿生命体,模仿自然过程,从中学习一些生物结构和功能的工作原理,根据这些原理发展出新的科学技术,制造出新的工具、材料、设备等,解决人们实际应用中的问题。比如我们从小就知道,蝙蝠通过接收回声来判定周围物体的方位和形状,雷达就是依据蝙蝠的这一特性发明出来的。

  《当自然赋予科技灵感》读后感(六):大自然背后的秘密

  已值仲秋,只要站在夜里21:00的窗口,就能感受到一股清凉、通透、收获的味道。不禁感叹:这定是一个让人难忘的秋天!

  告别夏季的闷热,终于可以迎来良眠!然若是半夜突然醒来,或许就不会这么想了,就是那一只蚊子豪情的索血,这个秋天也就不那么美好了。半路杀出个索血蚊,经历过的人都想抓狂,恨不能就其碎尸万段!但是抓又抓不到,想睡又不敢睡。

  如果告诉你有这样一种动物,它们能分泌一种覆盖皮肤的物质可以避免蚊虫叮咬。你会相信吗?它就是一类澳大利亚蟾蜍,它所分泌的覆盖皮肤的物质-真正的超级胶水。能封住昆虫的嘴,使昆虫无法对自己造成伤害,还有一个优点是会将昆虫黏在皮肤上,在需要时可以食用它们。

  看清楚了吧,人家不仅能防咬,还能防饿呢!不知道比我们人类高明多少了。

  当然,澳大利亚的研究者们不像我想的这么庸俗,他们研究开发了一种结合蟾蜍所分泌的胶水的特质的人造物质,用于外科手术。它的多孔结构使它能够在不阻碍营养物质流动的情况下缝合骨头软骨。

  这就是《当自然赋予科技灵感》里所讲述的仿生学,充分证明了大自然的神秘与智慧。是我们通向大自然的一扇门,一旦推开,精彩无限!

  《当自然赋予科技灵感》读后感(七):很棒的仿生学科普,非常适合青少年阅读

  补:后来又写了一个动图版:戳我!戳我!!!

  《当自然赋予科技灵感》读后感(八):信息量大,严谨性不足

  

水的压力比空气压力大,鳐鱼怎么实现轻松移动?

鳐鱼展开翅膀时,能将水压通过它的关节分散;承受动作压力的翅膀部分通过关节将压力分散到身体的其余部位。

  Leif Kniese developed the Fin Ray Effect using the basic principal of fish fins which sees the fin to bulge out in the direction of any applied force, rather than bending away. This seemingly contradictory effect actually allows fish to deploy the full strength of its fin movements in water. Each fin ray comprises two fixed struts that are joined at their tips and forming an acute angle. The two pliable flanks are connected by ribs which hold the flanks apart and allow elastic movement. When one flank is subjected to pressure, the geometrical structure automatically bends in the direction opposed to the force applied.

壁虎挑战重力的秘密

  壁虎固定在脚下的具有紧贴能力的小垫子,是由数十亿根的丝状体——刚毛紧密排列组成;每一根刚毛都在末端分裂成数百个微小的分支。靠着每块垫子上数千亿的分支,壁虎能够紧靠一根脚趾就支撑起它的所有重量。

  Van der Waals forces include attraction and repulsions between atoms, molecules, and surfaces, as well as other intermolecular forces. Being the weakest of the weak chemical forces, with a strength between 0.4 and 4kJ/mol they may still support an integral structural load when multitudes of such interactions are present. Such a force results from a transient shift in electron density. Specifically, as the electrons are in orbit of the protons and neutrons within an atom the electron density may tend to shift more greatly on a side.

胡蜂教会了我们造纸?

  作者在文中写道“蔡伦记录了纸张制作的工艺,在他的论著中,他写道自己是通过观察胡蜂学到这门技术的”。哪本论著?原文是什么?搜索了半天也没找到。普及读物不能不严谨呀。

  《当自然赋予科技灵感》读后感(九):谁是来看仿生科普的啊?!

  只是看看照片,无聊的时候打发时间做做白日梦而已。前言第二段还扯上宏村的例子,真是编的下去啊,什么村子的布局像一头牛的样子,那南湖算什么,月沼算什么,环山四周有算什么;发达便利的水道怎么成了仿照动物的肠道?你说是血管都还解释得通啊,怕的就是牵强附会带来更多错误的知识。仅仅就因为图片拍得讲究就忽视文字内容的正确性吗?不知道这段真是译者翻译的语段还是自己仗着国人的身份还想套个近乎随便脑子一热想出来的例子。很有想象力,给你棒棒锤再让你们编。

  《当自然赋予科技灵感》读后感(十):当科学遇到自然:我们从鸟类和墨鱼身上学到了什么?

  飞机学习了飞鸟这一点人尽皆知,可你知道吗,莲花或穿山甲曾启发了建筑设计,墨西哥盲鱼为机器人制造提供了灵感。

  作者:杨建伟

图片来源:视觉中国

  希腊神话里有一个关于鸟的故事:雕塑家代达罗斯在流浪之际来到了克里特岛,一段时间后,因离家太久而想回到家乡希腊,却苦于恐惧克里特岛的国王米诺斯的阻挠迟迟未能动身。后来,代达罗斯决定从空中逃走,便用鸟的羽毛造了两对“翅膀”,用麻线在中间捆住,在末端以蜡封牢,带上儿子伊卡洛斯逃离了克里特岛。途中,伊卡洛斯因飞得太高,“翅膀”上的蜡被太阳融化,最终葬身大海。在对代达洛斯这一故事的种种阐释中,人们常常忘记了他的“发明”,以及他实现了人类的飞翔之梦。

  在神话故事之外,人类也一直试图征服天空。在“航空之父”乔治·凯利的动物图集里,许多鸟类成了飞行器模型的原型。例如,1808年,凯利设计了扑翼机的模型,灵感来自于他在自己府邸用猎枪打下的一只苍鹭——乔治的扑翼机复制了苍鹭的外形和比例。此时,距离第一架悬挂式滑翔机的首次飞行,还有83年。而飞机的面世,则要推到20世纪初了。

  纵观人类想象或实践飞行的历史,鸟类在其中扮演了不可或缺的角色——1906年,巴西人阿尔贝托·桑托斯·杜蒙将机身前端装有承重的补充部分,这一从野鸭身上得到的灵感使得“14bis”飞机成功飞越了记录性的220米;1909年,航空先驱伊格·艾特里希借鉴了鸽子的滑翔姿态,造出了自己设计的飞机的机身和机翼......鸟类之外,翅葫芦、鳟鱼、飞鼠等动植物也给飞行家们提供了参考和帮助。滑翔机、飞机等飞行器的诞生与改造,不仅仅证明了人类的飞行离不开对自然的研究与模仿,也是对一门“既古老又年轻”的学科——仿生学的肯定、补充与致敬。

  仿生学外文名为“Biosnics”,1960年由美国斯蒂尔根据拉丁文“bios”和字尾“nic”创造而来。“仿生学”是新近产生的词语,但这一学科的历史却并不短暂,早在800年前,中国的宏村就曾仿照牛的消化系统修建了一套水利网络。《美国国家地理》撰稿人玛特·富尼耶为“仿生学”赋予了这样的定义:对生命体的模仿、对自然过程的模仿,目的是创造新的技术或改良已有的技术。2011年,玛特出版了法语原版《当自然赋予科技灵感》一书,从飞行、建筑等领域回顾了仿生学的历史,并从当下仿生学的应用及前景出发,从材料、能源及机器人等领域回答了一个耐人寻味的问题——未来,是属于仿生学的吗?

《当自然赋予科技灵感》[法]玛特·富尼耶 著 潘文柱 译后浪出版公司 · 江西人民出版社 2017年10月

  达·芬奇:从鸟身上发现飞行的答案

  在意大利艺术家列奥纳多·达·芬奇15世纪的研究与工程计划里,“学习飞行”占据了重要地位。他说:“鸟是一个遵照数学原理运行的工具,人类需要做的,就是造出一台足以复制它每一个动作的机器。”只有以“数学的方式”,即科学的方式来观察动物,才能得到人类飞行的答案。达·芬奇记录下蝙蝠等动物的飞行方式和数据,并致力于扑翼飞行中鸟类翅膀的研究,观察其解剖学构造、羽毛分布及结构。与此同时,对扑翼飞行的好奇还促使他设计了一种由人力推进的飞行器——扑翼机。1485年,达·芬奇完成了扑翼机的初稿:两片巨型翅膀由一个滑轮装置带动,后者则由人力脚踏板提供动力。但问题在于,由于当时过重的材料(超过300kg)及人类肌肉力量所限,扑翼机的飞行只能是“纸上谈兵”。

  此后,达·芬奇将精力用于研究掠食性鸟类的飞行上——滑翔飞行。他绘制了人类所知的第一个悬挂式滑翔机的模型,经后世证明具有可操作性。四百余年后,奥托·李林塔尔接过了达·芬奇的交接棒,促成了最初的滑翔机的顺利飞行,但与达·芬奇不同,李林塔尔是从鹳的身上汲取了灵感。自童年起,他便每天花上几个小时观察鹳鸟。鹳在飞行时并不拍打翅膀,这让李林塔尔认识到:最重要的不是懂得飞行,而是懂得滑翔。只要能够像鸟一样精准地操控翅膀的角度,就应该能在飞行中控制方向。为此,他将一块棉布固定在一个由竹子和藤条制成的骨架上,发明了最早的悬挂式滑翔机,并取得了成功——李林塔尔是第一个在飞行中被拍摄下来的人,也是第一个飞得比起飞高度更高的人。结果正如他所说:“飞行的艺术不能也不应该永远拒绝人类。”

  从理念到实践,达·芬奇和李林塔尔都贯彻了对生命体和自然过程的模仿,也正符合玛特·富尼耶对“仿生学”所下的定义。

空中的奥托·李林塔尔

  埃菲尔铁塔:模仿人类骨骼而建

  在人类的建筑史上,1851年伦敦世界博览会的水晶宫、伦敦新滑铁卢火车站和埃菲尔铁塔都是值得一书。人们惊叹于它们精巧复杂的外表和构造,殊不知在设计之初,这些建筑就已与仿生学产生了关联:水晶宫玻璃板的分布的灵感来自于植物王莲,新滑铁卢火车站的设计受到了穿山甲鳞片的启发,而埃菲尔铁塔的巨型骨架设计的实现,则得益于对人类骨架的模仿。

  1837年,英国园丁约瑟夫·帕克斯顿培育了一株王莲,帕克斯顿发现,在短短3个月内,这株植物叶子的直径就已超过3.5米,而它的枝干不仅能承受这般巨大的叶片,更能让帕克斯顿4岁的女儿安然无恙地站于其上。根据观察,帕克斯顿发现,王莲的坚实得益于叶脉的密集分布:叶脉从中心散开,从侧面互相连接,由此将叶子分出许多格子,而覆盖这些叶脉的组织并未绷紧,反而是有褶皱的。受此启发,帕克斯顿将玻璃板组合在模仿王莲叶脉的木和铁的架构中,并将玻璃板按睡莲的褶皱放置,一块斜靠着另一块。这样,帕克斯顿成功建立了光线充足、结构坚实的温室“睡莲馆”,也按同样的原理绘出了水晶宫的设计图并得以采纳,水晶宫于是出现在了1851年的世博会上。

  伦敦新滑铁卢火车站的设计建造则要感谢穿山甲。当时,该火车站必须要有一个足够大的结构,来迎接陆续抵达的欧洲之星列车,该结构同时还要适应有限的城市空间和原有的车站空间。为此,设计师尼古拉斯·格雷姆肖为火车站设计了长长的拱桥外形,由一个钢铁框做支撑,上覆玻璃板。为了减少成本,所有建造材料都须以同样的模型制造。在这种情况下,穿山甲“大展身手”:它的鳞片形状相同,重叠时组成了不断重复的图案——恰好满足了新滑铁卢火车站的建造条件。格雷姆肖将建筑材料设计成穿山甲鳞片的模样,使其可以适应建筑的弯曲弧度。

伦敦新滑铁卢火车站

  人类的骨架也成了建筑的模仿原型,由此诞生了举世闻名的巴黎埃菲尔铁塔,作家莫泊桑甚至因此曾以“不雅的骨架”来形容这一建筑。为了解决棘手的重量分配问题,建筑师古斯塔夫·埃菲尔手下的工程师莫里斯·克什兰从一项当时最新的研究中寻找到了答案,卡尔·库尔曼教授提出了一种模仿人类骨骼(更准确来说是股骨)的建筑方式。依照这种建筑方式,埃菲尔铁塔的骨架便能将垂直的重力分到水平方向了。

未来属于仿生学吗?

  以上只是宽广的仿生学领域中的简单两例。如今,仿生学正吸引着越来越多研究者的兴趣。究其原因,除了仿生学现有成就惊人之外,更在于其不可估量的前景。未来是属于仿生学的吗?《当自然赋予科技灵感》一书作者玛特·富尼耶对此持乐观态度,尤其是在材料、能源和机器人三大领域,仿生学将大有突破。

  对比大自然生产的材料与人类生产的材料,前者似乎更胜一筹。一些由蛋白质组成的自然材料不仅有着更为坚固的特性,还能实现可降解和循环利用。以蜘蛛丝为例,从能承受自身比例的重量的角度来看,它其实比钢铁更为牢固,又是可降解的无污染物质。如果人类能设计出一种与蛛丝相仿的纤维,富尼耶预言它将成为未来最重要的人造材料。动植物生产的矿物质也有着极大的研究价值,例如牡蛎和鲍鱼两者的珍珠不仅坚固、轻盈和美观,更重要的是,它们在常温环境下即可生成。富尼耶由此展开设想:几十年后,人类将研发出一种模仿珍珠等生物矿物质的材料,造出既摔不破而且美观,在常温环境下便可获得的玻璃、陶瓷和瓷器。

  能源也是未来仿生学可以发挥作用的领域,对植物光合作用的模仿也许是其中“最炫目”的一例。植物每年能转换多达人类能源需求十倍的光能,人类受此启发发明了用于太阳能板的光生伏打电池,但后者的功能比植物差了许多。人们目前只能对其更新换代,以求越来越高效并储存更多能量。如果对植物的观察能够有所突破,从而更有效地模仿光合作用的话,光能将迎来更大的应用前景。更令人遐想的还有仿生学在循环利用领域的发展。如今,研究者们已开始实验多种利用微生物来处理污水的方法:复制河岸或者森林土壤的环境,使污水中的有机物转化成腐殖土发挥过滤作用——这种模仿大自然的做法,比我们现在常用的处理方式节约了90%-100%的能源。

  富尼耶在书中写到,事实上,今天的机器人研究早已将希望寄于动物身上:后者能在机器人的移动方式、接收和处理信息等方面带来启发,机器和龙虾的结合体——机器龙虾便是一则例证。机器龙虾被用来探索海岸边的水下部分,有着龙虾般抗压的甲壳,类似的外形使其能保持紧贴海底的状态。这种模仿动物移动方式的机器人,还有机器蛇和放生企鹅等。机器人斯路奇则学习了动物接收和处理信息的能力,它的接收器模仿了墨西哥盲鱼的体侧线,这使得它能自主移动并避开障碍物。斯路奇目前仍处于实验阶段,在不远的将来将体现出水下检索等实用价值。正像富尼耶所写道的那样:“只要我们能够成功模仿动物,就能掌握无数工程学的答案。”

  ……………………………………

  欢迎你来微博找我们,请点这里。

  也可以关注我们的微信公众号“界面文化”【ID:BooksAndFun】

评价:

[匿名评论]登录注册

评论加载中……