神奇仿生的未来

翠鸟捕鱼(图片来源:花瓣网)

       仿生学,是一门模仿生物的特殊本领,利用生物的结构和功能原理、来研制机械或各种新技术的科学技术。                                                                                               --百度百科

       仿生成为一门学科,也就是近五六十年前的事。可是从古至今,我们已经享受了太多它的福利。

       据说古代人发明车轮,是受到被风吹着跑的飞蓬草启发。人类从天上飞的鸟类那得到灵感,于是诞生了各式各样的飞行器。为了降低高铁列车头高速运行时的风阻,人们“拿来”了高空俯冲入水捕鱼的翠鸟之喙。

       毕加索有一句名言,“好的艺术家靠抄,伟大的艺术家靠偷”。

       这句话后来被乔布斯发扬光大。苹果一直是一家以创新闻名的公司,但是众所周知,他们的产品善于借鉴其它公司的优点。曾经的网红ipod,其外观参考了德国一家收音机公司的产品。

       诚然,在工业界里,抄袭的边界很难界定。

       如果抄到一定境界,青出于蓝,自然能抄得理直气壮。然而事实是,很多的抄,都是在同一领域里同种产品的原样拷贝。这便是现今普遍存在的山寨文化,为人所诟病,然很多人却趋之若鹜。

       前人趟好了路,市场反响也不错,试错的成本省下来了。不用自己斥资搞研发,就当跟随者,看起来好像蛮划算。如果把眼光放长远一些,风险是高是低呢。且不说品格显low,想想随之而来的全球经济环境中日渐重要的知识产权问题、产品是否独特、用户是否高度认可的问题、企业长期品牌价值和信誉问题。总之是件捡芝麻丟西瓜的事,不值得推荐。

       可是如果把抄的对象放在自然界,性质就不一样了。大自然的生物多样性,为人们提供了无数可供琢磨的蓝本。所谓抄,是一种跨界的抄,高逼格的抄。


鹦鹉螺形饰品(图片来源:花瓣网)

        大自然优胜劣汰、进化演变,对地球上多样动植物进行了适应性筛选。不符合物竞生存法则的生物,逐渐淡出历史舞台。活下来的,基因都强悍,一如打不死的“小强”。自然界这方熔炉,已经帮我们做了很多的试炼工作。

       但凡适应环境的生物,一般对环境的影响大多是正面的,不像化学合成方法那样,以牺牲环境为代价,并且打击面大。因此仿生走的路径,也是一条符合生态文明的路径,友好可持续。

       综上,未来仿生将大有可为。

      仿生的方法有多种,从简单的材料仿生、结构仿生、形态仿生,到将其中几种结合的耦合仿生,产生从形似到神似的进步。关于仿生的用途,介绍仿生学的书籍中均有描述,下面来聊聊其中有意思的三个方面。

       仿生修复被破坏的环境。许多动植物单体或生态群落的行为,对环境保护都是正向激励。比如说仿生学的科学家发现,一种仙人掌的绒毛结构,微观放大时是一个个小圆锥体,其锥尖具有疏水亲油特性,能把油滴收集到锥体底部,实现水油分离。这一研究成果,若是应用于海上原油泄漏,可以保护海洋水质及海洋生物生命安全。

       仿生帮助人类掌握极端环境下的生存本领。由于人口的极度膨胀,环境的肆意破坏,地球的压力越来越大。所以有些国家把眼睛放到地球外,开始探索移居火星或其它星球的可能性。


火星表面(图片来源:花瓣网)

       改造或构建宜居环境的讲究不少,大气层、重力、温度,目前探知的其它星球,远没有地球这么美好,怎么办呢?看看我们地球上的非人类伙伴是怎么做到的。有种水熊虫能抵抗强度很高的宇宙射线的辐射,深海底岩浆活动区域生活着的鱼虾,能耐上百度高温而不被煮熟。分析这些生物,也许有助于提高地外天体种植或养殖“食物”的生存力。

       最高级的仿生-自然人和机器人的结合体。随着脑科学和计算机技术的飞速发展,现在已经能做到,由伤残的志愿者佩戴机械臂,经由神经元发出的生物信号,转化为机械臂的驱动触发信号,操纵机械臂完成精细的动作。因为是人脑直接主导,志愿者的真实感受和四肢健全时差异不大,心理障碍也比戴传统的义肢小许多。在伦理许可的范围内,这种高级仿生的功用还可能再拓展。

       探知有机世界的规律,远比无机世界更复杂,难度系数兴许不止增加几个数量级。加持多态和变异功能的生物体,将使认识和应用仿生之路更加艰难。

       而生物物种的无比丰富,也为仿生学研究,种下了诸多的期待和精彩。神奇仿生的未来究竟怎样,让我们拭目以待。

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