仿生学的创新应用研究

仿生学的创新应用研究

摘要：本文深刻分析了现代工业化发展所遇到的新问题，剖析了仿生学在现代社会中的经济作用、仿生学在发明创造过程中发挥的重要作用，着重阐述了仿生学对企业创新投资的指导作用。本文主要阐述了以下几方面的论点：（1）仿生学的应用产生了越来越多的社会价值，如仿生学的环保价值，可循环利用的价值等。（2）通过案例分析了仿生学在社会生产中的典型应用，提出了仿生学的创新应用思维。如研究苍蝇的躲避机理，借鉴其机理并运用到了汽车上，通过摄像头的视觉捕捉，汽车上的仿造苍蝇大脑的智能系统，能够判断这车前的行人车辆和固定障碍物，并通过计算来决定是否要自动刹车来躲避危险，这样的视觉防碰撞系统，在某些情况下可靠性上甚至超过了传统的雷达刹车系统，更好地实现了保护作用。（3）分析了仿生机构及系统的应用研究及仿生学的应用前景。

关键词：仿生学低耗高效潜力产业

中图分类号：Q81 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）02（b）-0097-04

从第一次工业革命到今天，人类社会一直倍加推崇机械化生产。但事实上，我们对于原料的利用水平仍停留在加热、

加压、化学处理之类的做法上。与此同时，人们显然不能忽视这种做法所带来的负面效应，越来越严重的温室效应，导致南北两极的冰山加速溶化。南半球的臭氧空洞使得某些地区的紫外线计量达到了可以致癌的程度，化学加工所产生毒性副产品导致触目惊心的环境污染，另一个无法忽视的事实在于不可再生资源的迅速消耗。

自从20世纪开始对于资源的争夺成为了战争的导火索之一。如今，全世界对石油、煤炭和天然气等石化资源的需求量不断增长，但存储量却在不断减少。2013年来自英国石油公司的一份报告指出倘若按当年石油日需求量9200万桶来计算的话，全球剩余石油仅够半个世纪使用。在这个人类自认为有史以来最好的时代中，一个不可避免的问题便是发展方式所带来的破坏性。许多发展是以破坏既有生态链条为代价的。过度追求发展而产生的大量排放早就令大自然无法承受。而随着时间推移，人类透支大自然造成的破坏性必将成倍的返还到人类自己身上。

这一方面的教训已经不少，经过亿万年的演变，大自然以低耗高效的方式持续维持着生态系统的运转。如果人类能从大自然中获得启示，将为人类的发展开创一条资源节约、环境友好型的道路。新黄金时代，可能来自仿生学。在人来以往的工业革命中，经过技术创新，人类确实在生产力方面得到了巨大的提高，但事实上，真正得到改变的是单位时间

产品的产出而已。至于浪费了多少能量与材料，只要不被计入成本，一切都不在人类的考量范围之内。大自然的做法则完全不同，自然选择与进化的结果缘于对资源与能量的极致利用以及对环境所保持的友好特性。当今世界，虽然人类需要迎接来自各个方面的层层挑战，但一个全新的领域蕴藏着巨大的机遇，并且不会破坏环境，这个行业带来了全新的模式并掀起了一股新时代的淘金潮，这就是仿生学。

1 对仿生学社会价值的分析

时至今日，仿生学产业更是拥有着巨大的潜力。和传统生产相比，效仿大自然的仿生?W具备三大优势：

（1）成本低，不浪费资源，例如纳米技术每次合成的仅仅是所需的一个分子，这就意味着没有任何多余的边角料。

（2）污染低，绿色化学便是仿生学的一个分支，其中无论是原材料还是产物副产品都是可降解的。

（3）可循环利用，正是这些优势使仿生学开创黄金时代成为可能，在2010年，全球投向可持续发展企业的资金便超过了2000亿美元，比2009年增长了40%之多。据推测，到2025年各国利用仿生学所创造的国内生产总值将高达10000亿美元，其中仅美国一国便可达3000亿美元。

届时，仿生学对化工产业、垃圾处理、环境治理三大领域的影响将达到15%。而与此同时建筑业和工程服务、纺织

品生产运输设备和公共设施领域10%的产品都将具备仿生学的特点。在食品产品建筑工程、塑料制品、计算机设备和通信领域，仿生学也将创造5%的产值。以上数字意味着仿生学除了能带来拯救地球环境的社会效应，还蕴藏着真金白银的巨大商机。

2 对仿生学应用案例的分析

仿生学早已渗透在生活的方方面面，也许在不经意间已经接触并感受到了仿生学的巨大魅力。许多人都知道古希腊有个著名的科学家阿基米德，他的阿基米德定律解释了浮力的存在机制，成为了流体力学的基础。而事实上阿基米德也是有史以来最早的仿生学家之一。在前往古埃及亚历山大古城时，阿基米德遇到了一个现实问题，在夏天的烈日下，农民在尼罗河水边使用水桶积水，而这种做法做法低下的效率使得他们只能灌溉很少的土地，如何解决这一问题呢？阿基米德受到了海螺壳线条的启发，发明出了一种神奇的水泵，这种水泵中只有一个人造螺旋在水管中转动，借此将尼罗河的水从低处抽到高处。由此干涸的土地得到了充足的滋润。而埃及此后成为整个地中海地区的粮仓，恐怕这一神奇的发明也是功不可没的。这种水泵被冠以阿基米德提水器的名声。和螺壳一样，它的结构简单而坚实，同时也不会因为吸入石子而堵塞。一直到2000多年后的现代社会使用这种原理的设备依然在世界各地为人民提供种服务。

接下来了解一下鲨鱼皮怎么帮助运动员赢得世界冠军的：在多数人的概念里，物体表面越光滑，就意味着阻力越小，这似乎已经成为一种常识，然而在2008年的奥运会上，那些驰骋泳道的健将却偏爱一种表面粗糙的连体泳衣。正式这种特殊的泳衣大大的减小了运动员在水中受到的阻力。从而提高了竞赛成绩。在北京奥运会上创造世界记录的25名选手中，有23人穿有鲨鱼皮泳衣。

作为海洋中的猎食动物霸主，鲨鱼特殊的生理结构使它豪不停歇游动，才能保证不间断的摄入氧气，正因为如此，对于5亿年前就已经出现的鲨鱼来说，如何降低游动阻力便成为了进化过程中关乎生死存亡的要素。在仔细研究鲨鱼表皮的过程中，科学家们惊讶的发现鲨鱼的皮肤并非光洁无暇，而是满是细小的垂直鳞片，这种鳞片被称为盾鳞或复翅，当鲨鱼用鱼鳍或鱼尾在身后拍打出旋涡以推动身体前进时，复翅能够避免身体表面吸附并拖拽水流，从而影响游动的速度，借鉴了上述理念的鲨鱼皮连体泳衣，将运动员们从头到脚都包裹了起来，隔开了水流而应动员的每一次划水，也不再会因为受到附近水体的拖拽而耗费额外的力气，从而减少了3%的阻力，对于动辄零点一秒决定胜负的游泳项目而言，这几个百分点的差别往往决定了谁能站在领奖台上手握金牌，笑容绽放，谁又能在背景中黯然落泪。下面看一看蝴蝶的翅膀，蝴蝶的翅膀可以帮助全世界省电80%，蝴