盤點:我們哪些仿生學科技是從動物身上得到的啟發

2020-11-22 牛歡喜

提起仿生學大家一定不會陌生,它是一門既古老又年輕的學科,我們很多應用的科技都是從動物、昆蟲、植物身上直接學到了作用原理或者得到了啟迪後發明出新的設備、工具。創造出適用於生產,學習和生活的先進技術,這離不開科學家們的付出和努力,但我們也要對這些動物們道上一聲謝謝。

熟知的仿生學動物中,鳥類和蝙蝠是我們已經很熟知的了,比如飛機的研發就是從鳥類的飛翔得到了啟迪,蝙蝠的超聲波回聲定位系統,助力我們發明了雷達。實際上,仿生學中還學習了許多許多的動物,比如我們藉助長頸鹿和蒼蠅,又發明了哪些科技產品?本文將一一為大家解鎖答案。

帶你走近奇妙的仿生科學

01 蝙蝠與雷達

在夜間,或者人為的將蝙蝠雙眼遮擋住,蝙蝠依然可以自由飛翔,躲避障礙物。

科學家根據蝙蝠回聲定位探路的辦法,發明出來了雷達。雷達的作用很廣,我們常坐的飛機,就離不開雷達的幫助,雷達通過天線發出無線電波,無線電波遇到障礙物就反射回來,顯示在電子儀表上。駕駛員從雷達的電子儀表上,能夠看清楚前方是否有障礙物,以及確定航向,今天才有了「盲飛」這個名詞。

02 螢火蟲與人工冷光

科學家發明的電燈照亮了我們的夜晚。但電燈只能將電能的很少一部分轉變成可見光,其餘大部分都以熱能的形式浪費掉了,而且電燈的熱射線不利於人眼。那麼,有沒有隻發光不發熱的光源呢? 人類一籌莫展之際又將目光投向了大自然。

在自然界中,螢火蟲發出的光就不產生熱,所以又被稱為「冷光」。螢火蟲發出冷光不僅具有很高的發光效率,而且發出的冷光一般都很柔和,很適合人類的眼睛,光的強度也比較高。因此,生物光是一種人類理想的光。科學家通過研究螢火蟲腹部的發光器,創造了日光燈,使人類的照明光源發生了很大變化。 現在,科學家已利用發明出接近生物光的冷光作為安全照明之用,稱之為「人工冷光」。

03 電魚與伏特電池

除了我們熟知的電鰻,自然界中還有不少魚類都可以放電,人們將這些能放電的魚統稱為「電魚」各種電魚放電的本領各不相同。放電能力最強的是電鰩、電鯰和電鰻。電魚放電的奧秘究竟在哪裡?經過科學家對電魚的解剖研究, 終於發現在電魚體內有一種奇特的發電器官。這些發電器是由許多小電板細胞構成的。

電魚這種非凡的本領,引起了科學家極大的興趣。19世紀初,義大利物理學家伏特,以電魚發電器官為模型,設計出世界上最早的電池。因為這種電池是根據電魚的天然發電器設計的,所以稱為「人造電器官」。除了電池之外,還有一種想法存在理論可能,但科技不能實現的啟迪:如果能成功地模仿電魚的發電器官,那麼,所有交通工具的動力問題是否能得到很好的解決。

04 蒼蠅與氣體分析儀,氣味探測儀、蠅眼透鏡

我們討厭的蒼蠅被普遍歸類為害蟲,可是蒼蠅的楫翅是天然導航儀。而且,它的眼睛是一種「複眼」,由3000多隻小眼組成,人們模仿它製成了「蠅眼透鏡」。它是一種用途很廣的新型光學元件,用幾百或者數千塊小透鏡整齊排列組合而成的的鏡頭便製成了「蠅眼照相機」,一次就能照出千百張相同的相片。這種照相機被應用於印刷製版和大量複製電子計算機的微小電路,大大提高了效率和質量。

另外,通過蒼蠅對氣味的敏感屬性,又仿製成功一種十分奇特的「小型氣體分析儀」。已經被安裝在太空飛船的座艙裡,用來檢測艙內氣體的成分。所以,我們不能絕對化的把蒼蠅定義為害蟲哦。

05 大雁與導航儀

候鳥的遷徙長則幾千公裡。但它們總能準確地到達世世代代選定的目的地。這說明候鳥有極好的導航本領。科學家認為它們都有各自特殊的感應器官,它們可以利用對磁場、太陽、重力去感知分析自然界不同地域環境因素下的變化去辨認方向和鎖定遷徙路線。研究明白鳥類導航的原理之後,科學家研發了各種導航儀器,為航空、航海、汽車發展做出了貢獻。

06 鳥類與飛機

人類受到鳥類的啟迪,可以說不僅僅發明出了飛機,還改變了飛機的各種性能。飛機僅是統稱,還細分了比如固定翼飛機,直升機,滑翔機。就拿固定翼飛機來說,鳥類是我們的老師,但早期飛機發動機的噪音很大,而貓頭鷹在所有鳥類中可以更接近無聲的飛行,於是我們改造了飛機的性能;天鵝在水面上撩飛的優雅,又促使水上飛機誕生;我們通過研究金翅鳥的飛行特性改善了飛機性能。

07 蜂鳥與直升機

小小的蜂鳥是鳥中的「直升機」,它們既可以垂直起落,又可以倒著飛。蜂鳥在吮吸花蜜時,它不像蜜蜂那樣停落在花上,而是懸停於空中。這是多麼巧妙的飛行啊。於是,不同於固定翼飛機飛行原理的直升機問世,就是從蜂鳥身上找到的靈感。

08 鷹眼與鷹眼光學系統

鷹的視力是異常敏銳的。翱翔在兩三千米高空的雄鷹,兩眼掃視著地面,它能夠從許多相對運動著的景物中發現兔子、老鼠,狐狸等動物,並敏捷地俯衝而下,一舉捕獲。鷹眼還具有對運動目標敏感、調節迅速等特點,它能準確無誤地識別目標。科學家從鷹眼的啟發中研發出很多現代電子光學技術產品

09 蛇與飛彈、夜視儀、紅外探測器、微型熱傳感器、化學武器

蛇有一種能探測周圍環境中溫度變化的本領,用來鎖定捕捉獵物,所有熱追蹤飛彈就是從蛇的身上得到了啟發。

而在所有蛇類中,絕少數的如響尾蛇又具有熱感應系統之外的紅外熱眼頰窩器官,美國科學家利用這一原理,研製出一種空對空飛彈的敏感器件,能夠探測來自目標的紅外輻射,從而緊緊盯住目標不放,直至把目標摧毀。這種飛彈被命名為「響尾蛇飛彈」。同時,科學家根據響尾蛇很多的奇特功能,又研製出現代夜視儀、以及仿生紅外線探測器等很多高科技產品。

10 企鵝與新型汽車

從企鵝足部結構在雪地和冰面上穩步行走的原理中,科學家設計出了極地摩託車和極地越野車,利用寬闊的底部貼在雪面上,用輪勺推動前進,這樣不僅解決了極地安全運輸的問題,而且也應用在了泥濘區域的行駛。

11 長頸鹿與抗荷服

長頸鹿之所以能將血液通過長長的脖子輸送到大腦,正是因為重達10斤大心臟的動力讓長頸鹿的血壓比人的正常血壓高出2倍。這樣高的血壓為什麼不會使長頸鹿患腦溢血而死亡呢?這與長頸鹿身體的結構有關。

首先,長頸鹿血管周圍的肌肉非常發達,能壓縮血管,控制血流量;同時長頸鹿腿部及全身的皮膚和筋膜繃得很緊,利於下肢的血液向上回流。科學家由此受到啟示,在訓練戰機飛行員和太空人對,發明了一種特殊設備,幫助防止血管周圍肌肉退化;在急速躍升時,科學家根據長頸鹿利用緊繃的皮膚可控制血管壓力的原理研製出了「抗荷服」

抗荷服上安有充氣裝置,隨著飛船速度的增高,抗荷服可以充入一定量的氣體,從而對血管產生一定的壓力,使飛行員的血壓保持正常。同時,太空人腹部以下部位是套入抽去空氣的密封裝置中的,這樣可以減小太空人腿部的血壓,利於身體上部的血液向下肢輸送。

12 水母與順風耳

根據水母的順風耳,科學家仿照水母耳朵的結構和功能設計了「風暴預測儀」,能提前10小時對風暴作出預警,對航海和漁業的安全起到了重要意義。

13 青蛙與電子蛙眼

科學家根據蛙類的視覺原理,研究出來了一種「電子蛙眼」。這種電子蛙眼的確能像蛙眼一樣準確無誤地識別出目標的形狀。把電子蛙眼裝入雷達系統後,雷達抗幹擾能力大大提升。這種雷達系統能快速而準確地識別出特定形狀的飛機、艦船和飛彈等。特別是能夠區別真假飛彈,防止以假亂真。

在現實生活中,電子蛙眼還廣泛應用在機場及交通要道上。在機場,它能監視飛機的起飛與降落,若發現飛機有發生碰撞的潛在隱患,能及時發出警報。在交通要道上,它能指揮車輛的行駛,防止車輛碰撞事故的發生。

14 蜜蜂與建築,相機,人造衛星,偏振定向儀

蜂巢一直是蜜蜂可以引以為豪的傑作,蜂巢是世界上即省料、面積大且堅固的傑出建築。科學家們正是模仿蜂房的結構,找到了「人造衛星」比較理想的結構。 每個蜂房都是正六邊形,而它們的底既不是平的,也不是圓的,而是尖的,這個底系由3個完全相同的菱形組成。菱形的角度是由兩個均為109.28的鈍角和兩個均為70.32的銳角組成。這種正六邊形的蜂房既結實,又節省材料,還具有最大的容積。模仿蜂房結構製造衛星,不但可節省大量材料,減輕重量,容積又大,強度也高,還具有隔音、隔熱的性能。現代的照相技術也受到蜜蜂的啟發。在蜜蜂頭部有一對奇異的複眼,每隻複眼都由6000多個單眼構成,光進入眼晶體,達到感光細胞,如同照相機的全過程。專家們模仿蜂眼的構造,製成了一種先進的「蜂眼照相機」,一次可拍下上千張照片。有一種「偏振定向儀」的發明是受到了蜜蜂偏光定向功能的啟發。蜜蜂採蜜來回要飛數萬千米。可是蜜蜂從來不會迷路的原因正是蜜蜂眼睛的感光細胞分子對偏振光特別敏感,有良好的定向功能,能測出天空中不同亮度的各個區域。蜜蜂正是利用眾多的單眼來感受太陽偏振光的。因此,即使烏雲遮日,它們也能根據太陽方位的變化,及時做方向矯正。偏振定向儀就是根據蜜蜂定向功能的原理製成的,目前已用於航空和航海領域。

15 其它

現代起重機的掛鈎起源於許多動物的爪子、屋頂瓦楞模仿了動物的鱗甲結構、船槳模仿的是魚類的鰭、鋸子模仿了螳螂的臂、蒼耳屬植物獲取靈感發明了尼龍搭扣、迷彩服模仿的是變色龍、壁虎腳趾對製造能反覆使用的粘性錄音帶提供了啟發、貝類蛋白質生成的膠體非常牢固,啟發後目前應用在外科手術的縫合到輪船修復上、蜘蛛絲的研究製造出高級絲線,用於抗撕斷裂降落傘與臨時吊橋用的高強度纜索、船和潛艇來自人們對魚類和海豚的模仿......

寫在最後

除了已知的動物仿生學外,比如很多動物都有預知地震的能力,但科學家發現鴿子又是預知地震最快的鳥類,如何像鴿子一樣可以準確預知地震,目前的科技水平還沒能實現;有的動物間可以無聲的進行溝通,會是通過意識在溝通嗎?以及個體螞蟻的行動會產生集體記憶,這些都等待著我們去繼續探索和破譯。

大自然永遠是人類最好的老師!

或許我寫出的被仿生動物還有遺漏,剩下的歡迎朋友們繼續補充......

相關焦點

  • 人類從哪些動植物身上得到了啟發,並發明了什麼?
    仿生學是一個既古老又年輕的學科,從古至今,有許多發明創造就是從自然界中的動物身上得到了啟發,早在春秋時期,魯班就根據了天空中的鳥兒飛行原理製造了竹木鳥,成而飛之,三日不下,後來,1903年12月17日,萊特兄弟試飛了世界上第一架飛機「飛行者一號」。
  • 人們從以下哪種動物身上得到啟發,發明了防毒面具?
    人們從以下哪種動物身上得到啟發,發明了防毒面具?時間:2020-06-26 23:53   來源:今日頭條   責任編輯:毛青青 川北在線核心提示:原標題:人們從以下哪種動物身上得到啟發,發明了防毒面具? 支付寶螞蟻莊園每日一題,今天將給大家帶來的題目是:人們從以下哪種動物身上得到啟發,發明了防毒面具?
  • 人們從哪種動物身上得到啟發,發明了防毒面具
    人們從哪種動物身上得到啟發,發明了防毒面具?這是螞蟻莊園2020年9月19日莊園小課堂的問題!所以答案——人們是從野豬身上得到啟發,發明了防毒面具!那麼問題來了,人類是如何從野豬身上得到啟發發明防毒面具的?這個事情得從一戰的時候說起了!
  • 有哪些有趣的仿生學黑科技?
    真正的仿生學發明反而不一定在外形上有什麼相似之處,但內在的原理以及解決問題的思路是一致的。 那麼什麼樣的發明才算得上是真正的仿生呢?當然是要遵從發現、研究、啟發、設計這樣的邏輯。 法國人布魯內爾曾經為皇家海軍工作,在造船廠裡他仔細觀察了船蛆這種神奇的動物。船蛆雖然長得很像一條蟲子,但是它是一種雙殼綱的軟體動物,算是一種貝類。它的兩片貝殼在頭部,在遇到危險的時候會用來堵住洞口。布魯內爾發現船蛆不僅僅會挖洞破壞木材,還會分泌出一種物質在木頭洞壁上形成鈣質的保護殼防治木頭膨脹擠壓,於是便構思出了盾構機。
  • 小雞寶寶考考你人們從以下哪種動物身上得到啟發 發明了防毒面具?
    小雞寶寶考考你人們從以下哪種動物身上得到啟發 發明了防毒面具?時間:2020-09-19 00:31   來源:今日頭條   責任編輯:毛青青 川北在線核心提示:原標題:小雞寶寶考考你人們從以下哪種動物身上得到啟發 發明了防毒面具? 小雞寶寶考考你人們從以下哪種動物身上得到啟發,發明了防毒面具?
  • 大自然是最好的老師:論啟發科技的仿生學應用
    該領域便是仿生學,字面意義即 「生物模擬」。下面,我們就來了解人類從大自然中學到的一些技巧,看看不同生物都有哪些優雅的生存策略。風力渦輪機和鯨鰭座頭鯨是一種體型龐大、蔚為壯觀的生物。它們的身體如同校車大小,重量可達 40 噸。但就是這樣的龐然大物,在遊泳方面卻異常靈活。座頭鯨划水時展現的敏捷性和精確性,堪稱在工程學上天賦異稟。
  • 人們從以下哪種動物身上得到啟發發明了防毒面具 野豬還是大象呢?
    人們從以下哪種動物身上得到啟發發明了防毒面具 野豬還是大象呢?時間:2020-06-27 00:28   來源:今日頭條   責任編輯:毛青青 川北在線核心提示:原標題;人們從以下哪種動物身上得到啟發發明了防毒面具 野豬還是大象呢? 6月27日螞蟻莊園每日一題的答案是什麼?
  • 小雞寶寶考考你,人們從以下哪種動物身上得到啟發發明了防毒面具
    小雞寶寶考考你,人們從以下哪種動物身上得到啟發發明了防毒面具時間:2020-06-27 00:27   來源:今日頭條   責任編輯:毛青青 川北在線核心提示:原標題:小雞寶寶考考你,人們從以下哪種動物身上得到啟發發明了防毒面具 小雞寶寶考考你,人們從以下哪種動物身上得到啟發,發明了防毒面具 野豬 大象?
  • 小雞寶寶考考你 人們從以下哪種動物身上得到啟發發明了防毒面具
    小雞寶寶考考你 人們從以下哪種動物身上得到啟發發明了防毒面具時間:2020-06-27 19:34   來源:今日頭條   責任編輯:毛青青 川北在線核心提示:原標題:小雞寶寶考考你 人們從以下哪種動物身上得到啟發發明了防毒面具 人們從以下哪種動物身上得到啟發,發明了防毒面具?
  • 螞蟻莊園今日答案 人們從以下哪種動物身上得到啟發,發明了防毒面具
    螞蟻莊園今日答案 人們從以下哪種動物身上得到啟發,發明了防毒面具時間:2020-09-19 14:27   來源:今日頭條   責任編輯:毛青青 川北在線核心提示:原標題:螞蟻莊園今日答案 人們從以下哪種動物身上得到啟發,發明了防毒面具 螞蟻莊園今日答案是什麼?
  • 人們從以下哪種動物身上得到啟發發明了防毒面具 小雞寶寶考考你...
    人們從以下哪種動物身上得到啟發發明了防毒面具 小雞寶寶考考你今天答案 9月19日,不少小夥伴接收到的支付寶小雞寶寶考考你的問題是關於動物的
  • 人們從以下哪種動物身上得到啟發,發明了防毒面具螞蟻莊園每日一題
    :原標題:人們從以下哪種動物身上得到啟發,發明了防毒面具螞蟻莊園每日一題 小雞寶寶考考你,人們從以下哪種動物身上得到啟發,發明了防毒面具 野豬 大象?6月27日雞課堂答案是什麼?各位不知道答案的小夥伴們,今天小編就給大家分享了正確的答案。
  • 人們從以下哪種動物身上得到啟發發明了防毒面具 6月27日螞蟻莊園...
    人們從以下哪種動物身上得到啟發發明了防毒面具 6月27日螞蟻莊園今日答案 時間:2020-06-27 00:36   來源:今日頭條   責任編輯:毛青青 川北在線核心提示:原標題:人們從以下哪種動物身上得到啟發發明了防毒面具 6月27日螞蟻莊園今日答案 人們從以下哪種動物身上得到啟發,發明了防毒面具
  • 仿生學:8項受大自然啟發的有趣發明
    所有生存下來的生物,通過進化改變自身適應大自然,而我們就對大自然的創新充滿好奇,也是這份好奇心讓人類走到了現在。 幾千年前,我們的祖先複製了食肉動物的思維方式,跟蹤和狩獵,成功獲取高額蛋白質。
  • 【生物學】動物與仿生學
    它們的種種本領,給了人類哪些啟發?模仿這些本領,人類又可以造出什麼樣的機器?這裡要介紹的一門新興科學——仿生學。可舉出的仿生學例子,如將海豚的體形或皮膚結構(遊泳時能使身體表面不產生紊流)應用到潛艇設計原理上。再舉個例子:蒼蠅,是細菌的傳播者,誰都討厭它。
  • 螞蟻是一種很神奇的動物,常常能夠讓人從它身上得到很多啟發
    螞蟻是一種很神奇的動物,人們常常能夠從它的身上得到很多的啟發。第一種啟發:團結就是力量。第二種啟發:永不氣餒。這兩個故事告訴我們,有時候永不氣餒並不是一個褒義詞,適合自己的路,永不氣餒地堅持下去,也許才會有出路,但是不適合自己的,即使再怎麼堅持也是白搭。尋找適合自己的,持之以恆奮鬥下去,這才是明智的選擇。
  • 螞蟻莊園2020年6月27日答案 人們從以下哪種動物身上得到啟發發明...
    螞蟻莊園2020年6月27日答案 人們從以下哪種動物身上得到啟發發明了防毒面具?時間:2020-06-27 07:41   來源:今日頭條   責任編輯:毛青青 川北在線核心提示:原標題:螞蟻莊園2020年6月27日答案 人們從以下哪種動物身上得到啟發發明了防毒面具?
  • 螞蟻莊園2020年9月19日答案 人們從以下哪種動物身上得到啟發發明...
    螞蟻莊園2020年9月19日答案 人們從以下哪種動物身上得到啟發發明了防毒面具?時間:2020-09-19 18:56   來源:今日頭條   責任編輯:毛青青 川北在線核心提示:原標題:螞蟻莊園2020年9月19日答案人們從以下哪種動物身上得到啟發發明了防毒面具?
  • 仿生學,向大自然學習最優秀的解決方案
    就這樣,自然界的生物成了人類的老師,它們為人類提供了許多自然界中最優秀的解決方案,啟發人們把這些應用到社會生產和生活中去。人類從自然界吸取靈感,向生物學習的學科,就是神奇的仿生學。仿生學,顧名思義,就是模仿生物的科學。
  • 「仿生學」給汽車工業發展帶來了什麼?
    仿生學是一門既古老又年輕的學科。人類研究生物體的結構與功能工作的原理,並根據這些原理髮明出新的設備、工具和科技,創造出適用於生產,學習和生活的先進技術。某些生物具有的功能迄今比任何人工製造的機械都優越得多,仿生學就是要在工程上實現並有效地應用生物功能的一門學科。例如關於信息接受(感覺功能)、信息傳遞(神經功能)、自動控制系統等,這種生物體的結構與功能在機械設計方面給了很大啟發。可舉出的仿生學例子,如將海豚的體形或皮膚結構(遊泳時能使身體表面不產生紊流)應用到潛艇設計原理上。