5仿生技术的例子

科学家们正在寻找自然来解决技术问题

随着时间的推移,产品设计变得更加精致; 过去的设计往往比今天的设计更加粗糙和不太实用。 随着我们的设计知识变得更加复杂,科学家和设计师们已经将自然界及其众多优雅,复杂的适应变成了指导,进一步完善我们的知识。 这种将自然用作人类技术的灵感被称为仿生学或仿生学。 以下是我们今天使用的受自然界启发的5种技术示例。

尼龙搭扣

Velcro是使用大自然获得产品灵感的设计师之一。 1941年,瑞士工程师乔治·德梅斯特拉尔(George de Mestral)在散步后发现一些附在他的狗身上的种子豆荚后,观察了毛刺的结构。 他注意到毛刺表面上的小钩状结构,使它能够将自己固定在路人身上。 经过多次试验和错误,de Mestral最终获得专利,该设计成为广受欢迎的鞋和服装紧固件,基于钩环结构。 魔术贴是仿生学之前仿生学的一个例子,甚至有一个名称; 用大自然来设计灵感是一个长期存在的趋势。

神经网络

神经网络通常指的是从大脑中的神经连接中获取灵感的计算模型。 计算机科学家通过创建个体处理单元来建立神经网络,执行基本操作,模仿神经元的行为。 网络是通过这些处理单元之间的连接而建立起来的,就像神经元连接大脑一样。 利用这种计算模式,科学家们已经能够创建高度适应性和灵活性的程序,以各种方式连接起来执行不同的功能。 迄今为止,神经网络的大多数应用都是实验性的,但是对于需要程序学习和适应的任务,例如识别和诊断癌症形式,已经取得了令人满意的结果。

动力

有许多工程师使用大自然来指导有效的推进方法。 许多试图模仿鸟类飞行的早期人类的例子都取得了有限的成功。 然而最近的创新已经产生了像飞鼠套装这样的设计,它允许跳伞者和基地跳伞者以令人难以置信的效率水平滑行。 最近的实验还通过将飞机布置在模拟鸟类迁徙的V形中,揭示了航空旅行的燃料效率。

航空旅行不是仿生学的唯一受益者,工程师们也曾将自然界的水力推进作为设计指导。 一家名为BioPower Systems的公司开发了一种利用振荡翅片来利用潮汐能的系统,这种翅片受到鲨鱼和金枪鱼等大型鱼类的有效推动。

自然选择通常以有趣的方式塑造生物体的表面,以使其适应它们居住的环境。 设计师已经接受了这些改编,并为他们找到新的用途。 已经发现荷花植物高度适应水生环境。 它们的叶子有蜡质涂层,能排斥水分,花朵具有微小的鳞状结构,可防止污垢和灰尘粘附。 许多设计师正在使用莲花的“自我清洁”特性来打造耐用的产品。 一家公司已经使用这些性能来创建具有微观纹理表面的油漆,这将有助于排斥建筑物外部的污垢。

纳米技术

纳米技术是指在原子或分子尺度上设计和创造物体。 由于人类不以这些尺度运作,我们经常向自然界寻求如何在这个小世界建立事物的指导。 烟草花叶病毒(TMV)是一种微小的管状颗粒,已被用作构建较大的纳米管和纤维类型材料的构件。 病毒具有弹性结构,通常可以承受宽范围的pH和温度。 建立在病毒设计基础上的纳米线和纳米管可以用作可以承受极端环境的药物输送系统。