仿生學,這個概念旨在從自然的解決方案中汲取靈感,并將相同的原則應用于人類工程。你不覺得這是有道理的嗎?畢竟,我們必須向全能者汲取靈感來設計最好的東西。
核心思想是自然已經解決了社會面臨的許多問題。動物、植物和微生物是經驗豐富的工程師。它們知道什么管用,什么合適,更重要的是,什么在地球上能夠持久存在。仿生學方法的主要信仰是,在經過38億年的研究和開發后,不起作用的東西現在已經成為化石,而我們周圍的一切才是生存的秘密。
仿生學的本質依賴于一個基本原則:自然始終遵循經濟和效率的原則,不留任何浪費的余地。記住能量守恒定律——“能量既不能創造也不能毀滅,只能從一種形式轉化為另一種形式”。因此,自然確保能量永遠不會被浪費。這一理念在許多領域都表現良好,促進了對地球資源使用的負責任和可持續發展的平衡。
仿生學的生命原理
你可能曾思考過自己的生命目標,但你是否曾考慮過更宏偉的問題:生命本身的目的是什么?它是培育一個滋養生命的環境。在本質上簡單,但在其持久的重要性方面卻深刻。
更有趣的是,有一些通用原則在地球上幾乎每個生物和生態系統中都能找到。因此,它們絕對可以被視為在這里生存和繁榮的成功策略。這些就是仿生學生命原則。
有六個總體的生命原則,每個都有一系列的子原則。它們是特定于地球運行條件的,并尊重地球的極限和邊界、資源、循環和動態。通過對自然進行大量研究和深入學習,科學家將自然的原則歸納為26個類別,進一步簡化為6個原則。它們是:
1、進化生存
2、適應變化的條件
3、適應當地情況并做出反應
4、使用對生命友好的化學物質
5、資源高效利用
6、將發展與增長整合
如循環圖中所示,生命通過進化以生存;適應變化的條件;在本地保持敏感和響應;使用對生命友好的化學物質;資源高效利用;以及將發展與增長整合,創造了對生命有利的條件。這些原則在自然界的各個地方都得到了體現!此刻,你的身體對杯子的熱度或皮膚上的涼風保持了本地的敏感和響應;外面的鳥類通過用在土壤上找到的樹枝和草來有效利用資源;植物通過從太陽中捕獲能量并使用對生命友好的化學物質將陽光轉化為糖來實現資源高效利用;幼苗正在細胞一點一點地生長,將自己構建成樹,并將發展與增長整合在一起;也許樹葉開始變色,或者春天的嫩芽開始形成,這是自然適應季節變化并進化以生存的體現。你看,無處不在。
我們周圍的仿生學例子
高鐵:日本新干線的前部形狀受到翠鳥的喙的啟發。這種設計減少了噪音,并改善了空氣動力學。
蓮花效應涂料:自清潔涂料和涂層旨在模仿蓮花葉的防水特性。這些材料防止污垢和污染物附著在表面上,使其更容易清潔。
鯊魚皮紋理泳衣:設計成模仿鯊魚皮紋理的泳衣減少了在水中的阻力,使游泳者能更高效地移動。
風力渦輪機葉片:通過研究座頭鯨鰭狀突起(顆粒)改善了風力渦輪機葉片的設計。這些顆粒幫助鯨魚在游泳時保持控制并減少阻力。
白蟻啟發的建筑設計:建筑師研究白蟻丘,以設計具有自然通風和溫度調節的節能建筑,受到白蟻丘能夠維持穩定內部條件的啟發。
生物膠粘劑:一些膠粘劑的靈感來自壁虎粘性足墊,使它們能夠爬升垂直表面。這些生物膠粘劑被應用于醫學和機器人等各行各業。
仿生義肢:通過模仿人類肌肉和肌腱的結構和運動,改善了義肢的設計,使得人造肢體更加自然和功能更強大。
仿生眼睛:研究人員正在開發受到人眼結構和功能啟發的仿生眼睛,以恢復視力,幫助視力受損的人。
作為人類,我們天生被自然的模式所吸引。對稱與黃金比例相一致的形狀,以及不太對稱、自由流動的形狀,增添視覺趣味。平靜、喚起情感、喚起回憶的顏色。認知上令人愉悅、更易掃描的結構和布局。自然對所有這些都產生了影響。
因此,在創造力逐漸枯竭的不可避免的時刻,設計師們首先要向自然尋找靈感。成為自然的學徒。到現在為止,我們應該足夠謙卑,承認我們很少是第一個以某種方式思考的人;我們很少是最初的創作者。要創造出有人性、甚至是具有進步性的東西,我們必須研究先前發生過的事情。而很多時候,進化已經為我們鋪平了最為順暢的道路。只是需要真正的創新者以新的方式來引導它。
精選文章: