5仿生技術的例子

科學家們正在尋找自然來解決技術問題

隨著時間的推移,產品設計變得更加精緻; 過去的設計往往比今天的設計更加粗糙和不太實用。 隨著我們的設計知識變得更加複雜,科學家和設計師們已經將自然界及其眾多優雅,複雜的適應變成了指導,進一步完善我們的知識。 這種將自然用作人類技術的靈感被稱為仿生學或仿生學。 以下是我們今天使用的受自然界啟發的5種技術示例。

尼龍搭扣

Velcro是使用大自然獲得產品靈感的設計師之一。 1941年,瑞士工程師喬治·德梅斯特拉爾(George de Mestral)在散步後發現一些附在他的狗身上的種子豆莢後,觀察了毛刺的結構。 他注意到毛刺表面上的小鉤狀結構,使它能夠將自己固定在路人身上。 經過多次試驗和錯誤,de Mestral最終獲得專利,該設計成為廣受歡迎的鞋和服裝緊固件,基於鉤環結構。 魔術貼是仿生學之前仿生學的一個例子,甚至有一個名稱; 用大自然來設計靈感是一個長期存在的趨勢。

神經網絡

神經網絡通常指的是從大腦中的神經連接中獲取靈感的計算模型。 計算機科學家通過創建個體處理單元來建立神經網絡,執行基本操作,模仿神經元的行為。 網絡是通過這些處理單元之間的連接而建立起來的,就像神經元連接大腦一樣。 利用這種計算模式,科學家們已經能夠創建高度適應性和靈活性的程序,以各種方式連接起來執行不同的功能。 迄今為止,神經網絡的大多數應用都是實驗性的,但是對於需要程序學習和適應的任務,例如識別和診斷癌症形式,已經取得了令人滿意的結果。

動力

有許多工程師使用大自然來指導有效的推進方法。 許多試圖模仿鳥類飛行的早期人類的例子都取得了有限的成功。 然而最近的創新已經產生了像飛鼠套裝這樣的設計,它允許跳傘者和基地跳傘者以令人難以置信的效率水平滑行。 最近的實驗還通過將飛機佈置在模擬鳥類遷徙的V形中,揭示了航空旅行的燃料效率。

航空旅行不是仿生學的唯一受益者,工程師們也曾將自然界的水力推進作為設計指導。 一家名為BioPower Systems的公司開發了一種利用振盪翅片來利用潮汐能的系統,這種翅片受到鯊魚和金槍魚等大型魚類的有效推動。

自然選擇通常以有趣的方式塑造生物體的表面,以使其適應它們居住的環境。 設計師已經接受了這些改編,並為他們找到新的用途。 已經發現荷花植物高度適應水生環境。 它們的葉子有蠟質塗層,能排斥水分,花朵具有微小的鱗狀結構,可防止污垢和灰塵粘附。 許多設計師正在使用蓮花的“自我清潔”特性來打造耐用的產品。 一家公司已經使用這些性能來創建具有微觀紋理表面的油漆,這將有助於排斥建築物外部的污垢。

納米技術

納米技術是指在原子或分子尺度上設計和創造物體。 由於人類不以這些尺度運作,我們經常向自然界尋求如何在這個小世界建立事物的指導。 煙草花葉病毒(TMV)是一種微小的管狀顆粒,已被用作構建較大的納米管和纖維類型材料的構件。 病毒具有彈性結構,通常可以承受寬範圍的pH和溫度。 建立在病毒設計基礎上的納米線和納米管可以用作可以承受極端環境的藥物輸送系統。