从大自然来的绝妙点子 台湾仿生科学展登陆广东科学中心
来源:广东科技报作者:记者 刘肖勇 实习生 黎超健2018-08-23
从大自然来的绝妙点子
台湾仿生科学展登陆广东科学中心
工作人员在介绍各种有趣的展项。黎超健 摄
      本报讯(记者 刘肖勇 实习生 黎超健 通讯员 吴晶平)你知道吗?原来空中客机A380的设计是受草原雕翼尖羽毛的启发,魔鬼贴的发明来自野外一种带小芒刺的果实,而奔驰仿照一种俗称盒子鱼设计未来概念车……这些从大自然来的奇妙点子,打开人类许多发明创造的思维。自2018年8月1日起,广东科学中心展出自台湾科教馆引进的“仿生”科学展。通过展出科学家从大自然生物演化38亿年中发现、学习、进而创作的智慧结晶,同时引进“Tinkering”动手做教育理念,启发观众运用自己的手、生活中随手可得的材料工具,做出自己的“仿生科技”。

      展览分为“什么是仿生”、“从动物来的灵感”、“由植物来的启发”、“从自然环境找解答”和“挑战工作坊”五个部分,引领观众在互动体验中思考大自然的奥妙。

      什么是仿生?该展区引用国际知名仿生学家珍妮·班亚斯对“仿生学”的诠释影像纪录,以及仿生科技先驱达芬奇的复制手稿与飞行器模型,为展览做为开场。“仿生学”是一门跨领域的科学,涵盖生物、材料、工程、医学、机械、农业。它并非仅复制大自然的设计,而是充分辨识、了解、分析、应用大自然的解决方案,来改善弥补或挽救人类所面临的问题。

      “从动物来的灵感”展区,通过标本、模型的对照,展现生物与人共同追求的极致,展出各种来自鸟类、爬虫、昆虫、哺乳类等的仿生科技,例如仿自翠鸟捕鱼尖喙的日本500系新干线、模仿草原雕飞行原理的A380客机、仿照蜂巢的六角建筑结构、运用啄木鸟头骨构造开发的安全帽、鱼群洄游启发的风力发电等。

      “由植物来的启发”展区,着重通过影像,展出来自植物的各种惊奇仿生科技。一般人对植物的印象是坚毅稳固不易移,而忽略了它们能展现的不同面向。创造魔鬼毡的细致扣环结构、天堂鸟精巧的连动构造,使莲叶和猪笼草能自洁的纳米级特殊表面,翅果也启发了人类对于飞行的灵感。

      “从自然环境找解答”展区,纳入从生态系中找寻“循环”来解决环境问题的概念,由观众参与,在意象装置上牵引构建复杂的连结,创造“从摇篮到摇篮”的永续经营、循环经济,并将无数的小循环串联成更巨大的环。展出伊甸园计划、向草原学农耕、森林般的企业经营方式、学习热带雨林及人体循环的灌溉系统等。

      “挑战工作坊”,配合特展以上各区主题,引进来自旧金山探索馆的Tinkering动手做理念,仅针给予主题大方向及小提示,不特别“指导”或“给予步骤”,也使用许多回收废材,鼓励观众在现场创作后,能在日常生活中运用四处可见的材料进行创作。

      展览2018年8月1日至11月2日在广东科学中心绿化中庭展出。

展览亮点

      奔驰仿生概念车:热带黄色箱鲀鱼(俗称盒子鱼)有质轻、坚固、弹性强大的六角形流线骨架,加上强壮的肌肉,可让盒子般的身体在低耗能状态下,轻盈自在地在水中遨游。德国奔驰汽车研发中心与戴勒姆克赖斯勒公司的工程师合作,参考箱鲀鱼外形及结构设计车体,于2005年发表了未来概念车,其形状酷似箱子,质轻强韧,是车体轻量化的优秀之作。

     草原雕翼翘对A380的启发:工程师观察草原鵰的翅膀和飞行,工程师把原理应用到A380身上,设计出类似于草原雕翼尖羽毛的装置—翼翘。修改后通过机翼周围的气流非常顺畅,翼翘成为阻挡气旋转的屏障,翼尖并未出现翼尖涡流。涡旋被引导到翼尖处的翼翘顶部分离,整个机翼表面都可产生有效的升力,效率不逊于较长的机翼。将翼翘做成近乎垂直的形状,可将翼展长度缩到最短,同时达到降低燃料消耗的效果。

      啄木鸟为什么不会脑震荡:英国伦敦皇家艺术学院的学生苏拉毕在做毕业设计专题时,因自行车意外脑震荡住院,出院返校后,就设计了一种更安全的新型自行车安全帽,其设计灵感即来自啄木鸟耐冲击的软骨结构。他采用蜂巢状瓦楞纸板材质,并使用软件设计方程式计算,将冲击力沿着纸板侧边弧面分散开来,比发泡胶结构更具弹性,能承受强大的撞击力道。

      可以悬停在空中的蜂鸟:蜂鸟启发了一种蜂鸟飞行器的研发,它只比真正的蜂鸟大一些、重一些,但一样可以悬停,这个蜂鸟飞行器原型飞行速度可达每小时18公里,重量却只有19公克。目前只是原型,仍在持续研发中,未来将可做为侦查使用。

      蚊子启发无痛针:为什么我们被蚊子叮的时候经常没有感觉?蚊子的口器有六根针,其中两根管状具锋利的锯齿可以划破皮肤,减少接触神经的面积,使疼痛大大减轻;另外两根针撑开皮肤组织帮助蚊子吸血,确认位置后才将真正的吸管插入皮肤吸血,针的前端会分泌麻醉及抗拟血的物质。过去注射针头的研发方向在于生产更尖、更平滑、更细的针头,然而这种方法无法避免刺激大面积皮肤神经,仍会感觉疼痛。日本关西大学研究人员仿照蚊子吻部研发一种很小、锯齿状、硅胶材质的针,直径只有十分之一毫米,大约是人类头发宽度,能大大降低疼痛感,未来将可造福糖尿病等经常需要注射的慢性病患。