靈感源於自然的十大創新技術

歷經三十五億年的深入「研發」，大自然「發明」出了各式各樣應對不利條件的巧妙解決方案，譬如通過粘性來抵抗引力，或利用糖分從長達一個世紀的脫水環境中倖存下來。有時候，生命系統甚至直接賦予人類科學家和工程師們以靈感，啟發他們研發出了各種新技術。

作者  Cathal O"Connell*

翻譯  Lineker

校對  李娟

1牛蒡種子與維可牢

1941年，瑞士電氣工程師喬治·德·梅斯特拉爾（George de Mestral）從阿爾卑斯山打獵歸來後，發現自己的衣服以及獵犬的皮毛上都粘上了牛蒡毛刺。這種粘附在路過的生物身上的機制，是牛蒡遠距離散播種子的方式。

梅斯特拉爾將毛刺放在顯微鏡下進行觀察，發現正是一些簡單的鉤子結構，讓毛刺粘附在自己的襪子和獵犬皮毛上。這賦予了他靈感。梅斯特拉爾用各種材料的鉤子和圓環進行了無數次試驗，十年之後，終於獲得了一種新織物搭扣的專利，這種織物搭扣就是我們現在所知的維可牢（編註：即日常生活中最常見的尼龍搭扣）。

壁虎抗地心引力的抓握秘訣在於腳趾上成排的微小剛毛。這些剛毛可以依靠粘性的范德華力依附在任何錶面，范德華力只在微觀尺度上發揮作用。

這種吸附方式的優勢在於可逆地強力抓握，而且不需要使用任何粘合劑。近年來，工程師們已經成功地使用硅膠模擬出類似的剛毛結構，從而推動了各式各樣壁虎皮膚模擬技術的出現。

在這些技術中，有一項小發明頗為值得一提，它讓人類可以在陡峭的玻璃牆壁上攀爬，也可以使機器人推動自身重量數百倍的物體，或者讓機械手在太空中從事修復工作。

一種被稱之為LEMUR的未來機器人就帶有類似於壁虎足部的結構，它可以檢查和維修國際空間站上的設施。

在波士頓的一家禮品店中，生物學家弗蘭克·費什（Frank Fish）注意到一尊座頭鯨雕塑的鰭周圍有隆起，他以為是藝術家犯的一個錯誤。這些隆起不是出現在鰭的後沿，而是順著前沿延伸。不過事實證明，這位藝術家的觀察是正確的。這排疣狀脊線可以產生幫助鰭在水中划動的微小漩渦，同時也解釋了座頭鯨在水中令人驚奇的敏捷性。

在研究了這種「結節效應」之後，費什發現為渦輪葉片增加成排的隆起結構會降低拖曳和噪音，並提高其效率。鯨不僅啟發了渦輪葉片新構型的設計，生產這種渦輪葉片的位於加拿大的企業也因此命名為鯨能公司（Whalepower Corporation）。

受到鯊魚皮膚上微小鱗片的啟發，美國宇航局科學家發明了一種船用減阻塗層。此項技術幫助星條旗號（Stars and Stripes）贏得了1987年美洲杯帆船賽的冠軍。

這種塗層的減阻效果是如此成功，以致於比賽主辦方認為它屬於不公平的優勢，並一度禁止運用這項技術，但後來又撤銷了這一決議。

由於車頭前方積聚的氣壓，高速列車在穿過隧道時會產生巨大的轟鳴聲。

上世紀九十年代，日本工程師中津英治（Eiji Nakatsu）發現翠鳥能夠高速潛入水中，卻不濺起水花。於是他仿照翠鳥喙設計出了新幹線子彈頭列車，這種設計不僅降低了火車的噪音，而且更加符合空氣動力學原理，在降低能耗的同時還能提升車速。

憑藉類似轉子的設計，楓樹種子會打著轉兒從空中掉落——通過旋轉產生的升力使得它們能夠飛行至距離楓樹更遠的地方。

洛克希德·馬丁公司採納這種設計，研製出了一款名為Samarai的單旋翼無人機。這款設計簡單的無人機僅有兩個活動部件，因此可以輕易地予以小型化。

美國國防部高級研究計劃局（DARPA）已經承擔了上述小型化任務，他們希望生產出能夠被用於在狹小空間里進行偵查的無人機。

在荒野山坡不平坦的地面或火星的崎嶇地貌上，「腿」能夠「走」到輪子去不了的地方。基於對自然造物和獵豹身體結構的研究，美國國防部高級研究計劃局發明了一系列的四足機器人，它們可以在戰場上飛奔著運送補給。

與此同時，美國宇航局也在開發一種名為ATHLETE的六足機器人。ATHLETE每條腿的末端都有一個輪子，當地形便利時，它可以滾動行進。如果行走過程中遇到障礙，它就可以收起輪子，靈活地抬腿跨過障礙。