阿根廷布宜诺斯艾利斯经济新闻网2024年12月8日发表题为《受大自然启发的20项创新帮助我们过上更美好的生活》的文章，作者是维克托·因格拉西亚，编译如下：

无论是在抵御严寒和酷暑方面，还是在寻找食物和避免自己被吃掉方面，动物和人类都受到大自然的启发，使自己的生存受益。在这个先进技术主导的时代，人们越来越关注流程的可持续性和效率。如今，仿生学已被视为解决现代社会面临的挑战的强大和革命性工具。

这种方法模仿大自然在进化过程中不断完善的策略和模式，有可能改变我们设计产品、流程和系统的方式。但仿生学到底是什么？它又如何帮助我们建设一个更具复原力和可持续性的未来呢？

纵观历史，人类一直在观察生物如何解决其所处环境中的问题，并根据观察结果调整自己的解决方案，以应对自身所面临的挑战。

仿生学并不是一门新学科，但直到20世纪90年代，它才获得了影响力，这主要归功于科学家雅尼娜·拜纽什。

仿生学认为人类应该模仿自然界的形式和过程来解决问题，这种模式彻底改变了我们理解技术创新的方式。如今，仿生学已成为一个跨学科领域，涵盖工程、建筑、医学、农业等领域，当然还有可持续设计。

世界面临着越来越大的压力，迫切需要减少生态破坏，适应气候变化。而仿生学被认为是一种应急且可行的解决方案。其支持者认为，大自然已经解决了人类面临的许多问题，例如高效的资源管理、能源生产和流程优化。通过观察和模仿这些过程，我们可以减少浪费，提高能源效率，创造出更具可持续性的产品。

以下是20个仿生学应用的日常实例：

1.翠鸟与子弹头列车

新干线是世界上最著名的高速列车之一，一直是效率和速度的象征。然而，尽管取得了成功，但它面临着一个重大的技术问题：列车通过隧道时会产生过大的噪音，这被称为“隧道轰鸣”。这种现象是由于列车快速驶入封闭空间时，气压突然发生变化，产生巨大的轰鸣声，并沿整个轨迹传播。

面对这种情况，西日本旅客铁路公司的工程师团队试图找到一种解决方案。对鸟类学有着浓厚兴趣的一位工程师注意到，翠鸟是一种俯冲入水时几乎不会溅起水花的鸟类，它的喙非常符合空气动力学原理，使其能够在几乎不给周围环境带来变化的情况下进行高速运动。

这位工程师提出，列车的车头形状应该按照翠鸟喙进行设计调整。这不仅解决了噪音问题，还改善了列车的空气动力学性能，使其速度更快，能效更高。由于采用了这种仿生技术，新干线的速度提高了10%，能耗降低了15%，乘客乘坐起来也更加安静舒适。

2.苍耳与尼龙搭扣

1941年，在瑞士田野中的一次散步改变了工程师、发明家乔治·德梅斯特拉尔的一生。在与爱犬散步时，他注意到苍耳附着在他的衣服和宠物的皮毛上。出于好奇，他决定研究这种现象。他发现苍耳的刺状结构使它们能够牢固地附在纤维上。

这一发现促使德梅斯特拉尔开发出一种创新的紧固系统——维可牢尼龙搭扣。

虽然这一发明最初并不十分引人注目，但其真正的影响力来自美国国家航空航天局在20世纪60年代将其应用于宇航员的宇航服和靴子。

3.白蚁穴与高效空调

津巴布韦哈拉雷的东门中心是自然原理如何启发可持续解决方案的典范，该建筑由建筑师米克·皮尔斯设计。尽管室外温度波动很大(在10摄氏度至40摄氏度之间)，该建筑仍能保持22摄氏度至25摄氏度的室内温度水平，而无需空调。这种令人印象深刻的能源效率成就是基于对非洲白蚁穴的观察和研究。白蚁穴结构复杂，无论室外是酷暑还是严寒，其内部都能保持稳定的温度水平。这种现象的秘密在于这些土穴内部的空气循环。

在东门中心，被动通风和内部管道系统产生了类似白蚁穴的通风效果，利用建筑物的热质量和与外部空气的热交换来保持温度稳定。

4.蜘蛛网与尼龙

蜘蛛网以其精致和牢固而闻名于世，是大自然中最令人着迷的纺织工程灵感来源之一。蜘蛛用来结网的丝线具有惊人的强度和弹性。事实上，它们比钢铁还要坚固，而且具有超强的弹性，可以拉伸到其长度的135%而不断裂。这种神奇的材料是20世纪30年代杜邦公司开发尼龙这种合成纤维的主要参考。

虽然尼龙已被证明是一种用途广泛、强度惊人的材料，但天然蜘蛛纤维仍是科学界尚未能完全模仿的目标。这为进一步研究更高效、更环保的材料敞开了大门。

5.荷叶与自洁涂料

对大自然的研究启发了许多技术创新，其中一个令人着迷的仿生学应用例子就是Lotusan油漆，它模仿了荷叶的自洁特性。研究人员发现，荷叶具有很强的疏水性，这意味着它们可以排斥水。

这一特性归功于荷叶表面的蜡质纳米结构，这种结构形成了一种粗糙的纹理，使灰尘和污垢颗粒无法附着在叶子上。当雨水落在荷叶上时，水滴会聚集在一起，冲走污垢，使叶子表面变得干净。这种迷人的特性启发人们创造出具有相同性能的外墙涂料Lotusan油漆。

6.鲸与涡轮机

座头鲸可重达30多吨。尽管它们体型庞大，但一直是水中游动灵巧和敏捷的典范。它们的解剖学特征中最吸引人的地方之一是其鳍前部的不规则突起。这些突起不仅是一种美学特征，还具有重要的功能性作用。

当座头鲸在水中游动时，它们的鳍会产生湍急的涡流，从而增强其在水中操控和稳定自己身体的能力。生物力学家的这一发现激发了一系列技术创新。

基于这一发现创立的技术公司从座头鲸的解剖结构中汲取灵感，开发出更高效的风力涡轮机。

7.蜘蛛与防鸟玻璃

每年都有数以百万计的鸟类因撞上玻璃建筑而丧生，因为玻璃建筑的透明性使鸟类无法看到。为了解决这个问题，德国一家公司开发了一种名为Ornilux的玻璃，其灵感来自蜘蛛网反射紫外线的方式。

大部分鸟类可以看到紫外线，但人类却看不到。这样一来，鸟类就可以避开玻璃结构，而人类则不会察觉其中的不同。

这一突破有望大幅减少鸟类因撞到窗户和其他玻璃构件而死亡的数量。　　

8.游隼与飞行器

游隼是世界上飞行速度最快的鸟类之一，在俯冲过程中，时速可达300公里以上。这种极快的速度不仅得益于它符合空气动力学的体型，还得益于它的利爪。其利爪具有特殊的结构，能够“划破”空气，最大限度地提高飞行效率。

游隼利爪的形状启发了高速飞机的设计。工程师和设计师研究它们的目的是改善飞机的空气动力学性能，提高飞机的速度和效率。通过根据游隼利爪的特点调整飞机机翼和其他部件的形状，航空航天工程取得了重大进展。

9.光合作用与汽车

电动汽车已成为市场上一种可行的选择，但创新仍在继续。氢燃料电池汽车的概念正日益受到重视，这将是可持续交通发展的下一步。

然而，氢的生产目前依赖于成本高昂的工业流程。由于涉及高能耗和高污染，这仍然是一个挑战。鉴于这些障碍，一种名为“叶子”的中国概念车从光合作用中汲取灵感，开发出一种被称为“人工光合作用”的系统。

这一过程利用阳光将水分子分解成氧和氢，并利用后者推动汽车前进，而前者则被释放到大气中。这种设计不仅有望为汽车提供高效能源，而且通过创造一种模仿自然过程的技术来产生清洁和可持续的能源，从而有可能为应对气候变化做出贡献。

10.海螺与冷却

纵观历史，建筑物、车辆和其他设备的冷却一直依赖于风扇和机械系统，这些系统虽然效率高，但却消耗能源，并对生态环境造成影响。而仿生学正在寻找开发不借助摩擦和能源消耗的冷却系统的方法。

这种创新的主要灵感之一来自海螺。海螺利用自身的对数螺旋结构让液体高效地流动。

一些公司受这些几何原理的启发，开发出了风扇、涡轮机和其他利用旋转运行的设备，显著减少了能源消耗。

11.壁虎与胶带

壁虎腿部的高附着性激发了多项技术开发。这些能够攀爬垂直表面并毫不费力爬过天花板的生物之所以能够获得令人印象深刻的附着性，是因为它们四肢上有一种微观结构。这种结构以范德华力为基础，可以在不使用液体或气体的情况下实现吸附。

应用这一原理，斯坦福大学开发出了一种名为“壁虎胶带”的特殊胶带，这种胶带能够在单向施压时吸附在物体表面，而在反向施压时松开。

美国国家航空航天局有意将这种材料引入宇航员的服装。

12.昆虫与机器人

在汽车领域，受大自然启发而进行的研发正在改变汽车与环境互动的方式。日产Eporo机器人就是仿生学如何帮助减少车辆事故的一个例子。

该机器人的灵感来自昆虫的视觉系统，特别是蜜蜂的复眼。蜜蜂的复眼能提供300度的视野，让这种昆虫以惊人的精度探测物体。

从这一灵感出发，该公司开发了新型激光测距仪系统，使机器人能够更好地探测物体并计算其距离和位置。2009年，这一技术突破更进一步，以鱼群的行为特点(一起移动以避开障碍物)为基础，从而使多个机器人能够合作避开障碍物。

13.甲虫与水分收集装置

纳米布沙漠是一种神奇甲虫的家园，这种甲虫在极端干旱的环境中进化生存。这种昆虫进化出了一种从空气中收集水分的独特能力，这一过程可能会对人类在干旱地区收集水资源提供重要帮助。

这种甲虫有一种特殊的甲壳，能在疏水表面和亲水表面之间切换。这种变化使它们能够从环境湿气或清晨形成的雾中收集冷凝水。这个过程的效率令人惊讶，因为它可以收集到足够甲虫生存数天的水分。

根据这一原理，加利福尼亚大学的研究人员开发出了模仿这种甲虫外壳特性的装置，以收集环境中的水分。

14.鲨鱼与衣服

鲨鱼皮的结构由被称为真皮小齿的微小鳞片组成，有助于减少水中的摩擦，使鲨鱼能够高效地游动。

科学家们受这种结构的启发创造了一种材料，它不仅能减少摩擦，还具有抗菌特性。

这种材料已被用于船舶和潜艇的设计，在航空领域和游泳竞技也被证明是有用的。

15.章鱼与机器人

章鱼已成为机器人技术的主要灵感来源，特别是其分散的神经系统及其伪装能力和附着于各种表面的能力。

对这些动物的研究有助于设计出更智能、更灵活、适应性更强的机器人，使它们能够更有效地与环境互动。

16.壁虎与攀爬机器人

壁虎惊人的附着能力激发了研究人员的灵感，使他们创造出了能够在垂直表面爬行的攀爬机器人。

科研人员研发了一种名为stickybot的机器人，它以壁虎攀爬墙壁和天花板的能力为基础，可用于从勘探到基础设施维修等各种应用领域。

17.昆虫与预警系统

对昆虫复眼的研究正在帮助汽车工程师们开发更先进的防撞预警系统。

这些系统以昆虫的视觉系统为基础，为汽车雷达系统提供更高的精确度和探测能力。

18.人体骨骼与椅子

设计师约里斯·拉尔曼从人体骨骼结构中获得灵感，设计出更轻便、更结实、更符合人体工学的家具。

利用基于骨骼和树木生长的算法，拉曼设计出的椅子不仅实用，而且美观新颖。欧宝等公司也采用了这一技术，利用它来开发更高效、更轻便的汽车座椅。

19.贻贝与胶水

贻贝的天然吸附过程促成了Pure Bond胶水的诞生，这是一种为木工行业开发的胶水。

这种胶水即使在潮湿的条件下也能发挥作用，因此可应用于建筑和家具制造等多个领域。

20.箱鲀与汽车

箱鲀以其非凡的空气动力学特性而闻名。2005年，梅赛德斯-奔驰公司设计的一款仿生汽车就是以这种鱼为灵感来源。箱鲀是空气动力学效率最高的动物之一，因此成为汽车设计中理想的仿生模型。

这种以箱鲀为灵感来源的汽车效率很高，既优化了燃料消耗，又降低了风阻。然而，尽管这种设计很有效，该仿生汽车的实验原型很快就被废弃了，因为它的美学特征和外观无法吸引大众。

停在日本东京品川区的子弹头系列列车（法新社）

文章来源：参考消息