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人類的智慧有其極限及限制,若借用、模仿及參考大自然中早已存在的各種長期演化,擁有獨特效能的生物構造來轉化成人類使用的器物、系統、形式或策略,無形中都將帶給人們大大的驚嘆!而因此產生出來物品或策略等的方法,即被稱為「仿生學 (Biomimetics)」。其實在我們生活周遭經常可見仿生學的產品,而因人類對仿生學的不甚了解,有時很難聯想究竟是何種生物的構造觸發出人類當前所使用的物品。不過在這個人類將會越來越關心自己的行為將給環境帶來何種影響的時代裡,人們會發現在仿生學其便利與高效率的背後,更是大自然中的淘汰與創新之機制所激盪出的無窮創意及生命力所導致的啊!就讓我們來看看生活中有哪些我們習以為常、隱而不察的仿生學智慧吧!

 

﹝飛機與鳥類﹞

飛翔一直帶給人們浪漫與自由的想像,沒有翅膀的人類渴望飛翔,羨慕著鳥類的恣意與蝴蝶的自在輕盈,萊特兄弟於是透過觀察鳥類的飛行,鑽研於鳥類的構造,認為鳥類是通過改變翅膀後端羽毛的角度來控制身體,再加上後續的研究與改進,進而終於發明了飛機。讓人們透過飛機可以實際體會鳥類飛翔在空中,俯瞰大地的難以言述的美妙滋味!

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展翅翱翔的林雕,正自在的在藍天下睥睨與巡弋。(攝於梅峰)

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 翅膀下有一條白色翼帶的大冠鷲,經常在天際一邊翱翔,一邊鳴叫著。(黃韻如 攝於梅峰)

 

﹝壁虎與膠帶、機器人﹞

夜間在家裡牆壁上經常可以見到平貼在牆上,可以瞬間快速移動的壁虎這種生物,最令人印象深刻的特點,就是牠飛簷走壁的絕技。於是人們針對其構造研究發現,壁虎的腳底長滿了細毛,而且每 一根毛的尖端又分岔為1001000根極細的毛,原來就是因為這樣的設計,而使壁虎可自由爬行於牆壁、天花板而不會墜落。日東電工更因壁虎腳底的構造得到啟示,製作出一種不論在何種特殊環境下皆可維持強力粘度,但卻可輕易撕下的膠帶。另外,還有和壁虎一樣會爬牆的機器人,讓壁虎的飛簷走壁絕技不再專美於前。

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壁虎最為人稱道的就是齊飛簷走壁的絕技了!(攝於埔里 桃米蘿蔔坑)

 

﹝青斑蝶(大絹斑蝶)﹞

擁有長距離飛行能力,甚至可於臺灣與日本間移動的青斑蝶,其輕薄的翅膀表面具有和緩的起伏,且外圍具有凹陷處,不但可高效率飛行,甚至能進行遠達 2000 公里的長距離移動。SHARP 於是將青斑蝶翅膀的形狀應用於電風扇的扇葉上,儘管電風扇的扇葉減少,但噪音小、吹出的風還更舒適宜人呢!

青斑蝶  

擁有輕薄且具高效能的翅膀的青斑蝶,正忘情地吸食著花蜜。(攝於梅峰)

 

﹝貓舌頭與吸塵器﹞

在有著溫暖冬陽的清晨或黃昏,經常可見貓咪慵懶地蜷縮成一團,眼睛微瞇地享受著冬陽的照拂,時不時則用舌頭清理著身體,維持著身體的清潔。這樣毫不起眼,再平凡不過的動作,卻讓人類透過觀察研究而發現,貓咪的舌頭原來具有無數如小刺狀的突起,可處理出壓縮過的毛球。那麼這樣的構造能應用在何處呢? SHARP成功模仿貓咪的舌頭構造,而製造出吸塵器的回轉裝置 (Screw),而能將集塵杯中的纖維碎屑量降低至原先的10分之1呢!真是非常神奇吧!下次見到貓咪在清理身體,可要讚嘆一下原來小動作也有大智慧呢!

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可愛的貓咪,原來其舌頭具有著壓縮毛球的功能啊!(攝於梅峰)

 

﹝蚱蜢與汽車零件﹞

有著一雙強勁後腿,跳躍能力極強的蚱蜢和汽車零件會有怎樣的關係啊?基本上,這兩者怎樣都很難發生關聯吧?但這下可神奇了,原來蚱蜢的腳底具有六角形磚狀的花紋,就如同蜂巢般排列,這樣的設計可減少與接觸部分的摩擦。而依靠燃燒汽油能源而行駛的汽車,因每次燃燒衝擊時都會產生及造成摩擦,於是 TOYOTA 汽車公司便以蚱蜢腳底的構造來製造汽車零件,除了可防止零件折舊,另一方面還可達到節省燃料的目的。原來,在蚱蜢的腳底下還有這麼深奧的乾坤藏在裡頭呀!

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蚱蜢的腳底藏著難以想像的大乾坤奧秘呢!(攝於梅峰)

 

﹝蜻蜓與多葉風扇﹞

經常在有著水漥的池面附近翱翔的蜻蜓,是許多昆蟲聞之色變的兇猛昆蟲獵人,但牠那輕薄剔透的翅膀,在和風與光影下逡巡飛舞的景象,經常讓人看得忘我,而忘卻韶光之流逝。而蜻蜓的翅膀更是蜻蜓帶給人們最印象深刻的註冊商標。於是SHARP公司將蜻蜓翅膀的鋸齒截面形狀應用至室內空調機及空氣清淨機的扇葉上,不但減少了噪音,並同時兼具了低耗電量的優點呢!

090401黑水塘 秘書發現剛羽化的烏帶晏蜓 (1)  

水池邊剛羽化的烏帶晏蜓。(攝於梅峰)

 

﹝蜘蛛絲與防彈衣﹞

過年大掃除時,經常被掃把將其與灰塵、垃圾一起清入畚箕裡的蜘蛛絲,卻可能製作成防彈衣?!一點都不誇張,美國的科學家發現蜘蛛絲的延展力極佳,被視為一種最理想的防彈服裝材料。蜘蛛絲還擁有另一大優點,是它不易脆化,要直到攝氏零下50~60度的低溫下才會開始脆化,因此假使人類用蜘蛛絲來製作降落傘、防彈衣或其他裝備,即便在冰點以下的環境裡使用這些設備,仍然將具有良好的彈性。蜘蛛絲真是一種兼具彈性、柔軟與舒適於一身,並令人期待的明日衣著原料之星!

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陽光下閃閃發光的橫帶人面蜘蛛的立體蛛網。(攝於春陽分場)

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處處可見的蜘蛛絲,原來也有著人們難以想像的大玄機在裡頭呢!(攝於 埔里桃米)

 

﹝蝙蝠與雷達﹞

能在黑暗中飛行而不會撞到其他物體的蝙蝠,不是用眼睛來辨別方向,而是使用嘴巴和耳朵。蝙蝠利用喉嚨發出超音波,當超音波遇到物體而反射時,再利用耳朵接收來判別物體的大小和距離,然後用以避開障礙物或捕食獵物,而這種方式被稱為「回聲定位」。人類根據蝙蝠的「回聲定位」原理而發明了雷達,此項技術更已廣泛應用在航空、氣象、船隻、潛艇、軍事等面向上。

蝙蝠  

利用「回聲定位」的方式來避開障礙物及獵捕食物的蝙蝠。(攝於梅峰)

 

﹝鴨子與鴨舌帽﹞

鴨舌帽是我們生活中經常使用的帽子,是誰發明的尚不清楚。有人說,鴨舌帽起源於19世紀中葉,是英國上流階級狩獵時使用的帽子。而臺灣人對鴨舌的印象大概就是好吃的滷味吧!但鴨舌帽擋陽光的功能不賴,且穿脫方便,戴上鴨舌帽更顯一股率性與不羈的休閒風,是人人幾乎都有的一頂生活配件,真的很實用呢!

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外型看起來非常福態的紅面番鴨。(攝於水里)

 

參考資料:

1.      http://japan.nsc.gov.tw/ct.asp?xItem=1011214010&ctNode=783&lang=C

2.      http://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%8E%B1%E7%89%B9%E5%85%84%E5%BC%9F

3.      http://tech.sina.com.cn/d/2009-06-30/12053223055.shtml

4.      http://www.twask.net/p/1333319.html

5.      http://class.bdxx.net/user1/bx201001/archives/2008/17096.html

6.      http://toyhouse.cc/profiles/blogs/6429998:BlogPost:28203

7.      http://china.dwnews.com/big5/news/2011-08-07/57985618.html

8.      http://tw.knowledge.yahoo.com/question/question?qid=1613052103188

9.      http://kids.yam.com/why/article/article768.htm

10.     http://tw.knowledge.yahoo.com/question/question?qid=120508071707

 

※此篇文章由教學研究組解說員李圓恩小姐提供

 

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