論仿生學

對人類進步的促進作用

       庚子年初，世紀蝗災由也門興起，4000億只生存能力極強的沙漠蝗蟲以每天150公里的速度迅速卷亞非多國，東非、紅海地區和西亞各國都無法幸免，據聯合國糧農組織估算，2020年中，多國將因此面臨糧食安全問題，預計1900萬人類將遭遇大饑荒，其中也包括阿三哥印度和中國的鐵哥們-巴基斯坦；而在國內，新冠病毒（SARS-CoV-2）來勢洶洶，新冠肺炎的確認病例激增，已突破7萬人，盡管中國政府反應迅速，出手果斷，武漢“封城”，全國人民集體“家里蹲”過年，但仍需數月才能結束這場沒有硝煙的人與病毒之戰。這兩起事件的罪魁禍首就是令人又愛又恨的蝗蟲和蝙蝠。大自然又一次向人類展示了他的威嚴和不可侵犯。盡管如此，種種事實又證明大自然是人類最好的老師，人類許多高尖精技術都是從自然界“偷學”而來的。由此還產生了一門學科-仿生學。

       仿生學，通俗講，就是從大自然中、從生物體上“偷師”，尋找思想靈感。將生物體的結構、功能原理，廣泛應用到軍事、工業、設計、醫學、建筑等領域。為了證明我們觀點的正確性，今天我們就來列舉幾個生動的例子。

蜻蜓--直升飛機

圖1：蜻蜓與中國直20系列直升機

      飛機的發明，并不是來源于蜻蜓，但卻靠蜻蜓改善了飛機的安全性能。在空氣動力學中有一種“顫振”現象，如果飛機飛行時不能消除這種現象，快速飛行時就會使機羽折斷，招致機毀人亡。蜻蜓翅端前緣有一塊色深加厚的部分，叫翅痣，它是保護薄而韌的蜻蜓翅膀快速震動卻不折損的關鍵，人們仿照翅痣，在飛機機羽上設計了加厚部分，于是戰勝了顫振，保證了快速型飛機的安全。

翠鳥--高速鐵路列車

圖2：翠鳥與高速鐵路列車

      在日本新干線高速列車最初高速行駛時，原有的子彈型頭部設計，因音爆效應產生的噪音超過了環境標準。日本工程師從翠鳥的嘴巴上得到了靈感。翠鳥的長嘴呈流線型，向后部直徑逐漸增加，水流可以順暢地向后流動，扎向水中捕魚時只會濺起很少的水花。工程師據此對子彈車頭進行重新改造后，車速比起原有設計提升了10%，而電力消耗卻降低了15%，同時噪音水平也有了顯著下降。

游隼--美國B-2隱形戰略轟炸機

圖3：游隼與美國B-2隱形戰略轟炸機

       綽號“幽靈”的B-2隱形戰略轟炸機是一種執行戰略核/常規打擊任務的低可偵測性飛翼式轟炸機。這款正面呆萌、背面科幻的大殺器究竟應用了多少仿生學原理，可能只有美國軍方自己知道。但你看它的側面（見圖3），跟游隼的相似度達到驚人的99.99%。

       在這些領域的研究過程中，都涉及到空氣動力學方面的測量，通過獲取詳細的速度和相關的流動特性可幫助工業設計師對飛行器或車輛的外型結構（從飛機、高鐵、船舶、汽車到微型設備）進行優化。在這方面ISEL的粒子圖像測速（PIV）專用位移坐標系統可提供專業化的服務。除此之外，伴隨著新的實驗測量需求（長距離測量、定向追蹤測量，多點位測量、超高速測量、弧面、曲面測量及同步測量等），isel不斷開發新的位移坐標系統（一維、二維、三維、多維和非標）。