《當自然賦予科技靈感》：追尋仿生故事

基本信息

作者:[法]瑪特·富尼耶

出版社:後浪丨江西人民出版社

譯者:潘文柱

出版年:2017-10

內容簡介

億萬年來，大自然中種類繁多的植物和動物經過優勝劣汰的進化過程，形成了千奇百怪的形態和功能，這些多樣性中包含了大量可以幫助解決技術問題的方法。於是，懂得觀察的工程師、建築師和科學家就向慷慨的大自然學習那些簡單而有效的想法，進而發展出了仿生學……

本書以精彩案例講述植物和動物如何啟發了發明家、工程師、建築師、科學家，也講述了仿生學如何成為現代科學研究中最有前景的學科之一。在每一個對頁里，左頁介紹一種植物或動物啟發一種或多種仿生髮明的故事，另有多個小模塊，向我們展示了這種植物或動物的物種信息、奇特策略以及由它們引發的「想像出的發明」；右頁則是該植物或動物的標本照片，以及由插畫師蒂特瓦內（Titwane）繪製的發明原理圖。

日新月異的科技可能已經將書中所稱的「我們或許能夠發明」和「正在研究」變成了現實，而「目前已得到廣泛應用」或許已經過時。但無論如何，這些仿生髮明的故事依然充滿趣味，我們從中看到的大自然的巧妙與慷慨，也永不過時。更多關於仿生學的妙趣有待讀者朋友們在閱讀過程中悉心發現。

作者簡介

瑪特·富尼耶（MatFournier），畢業於巴黎第八大學，專業為法國文學和比較文學，現為美國伊薩卡學院助理教授。童年和青年的大部分時間都在梅康圖爾山林間度過，學習過動物、植物和景觀方面的知識。

試讀

1）先看看文中插圖

機器仿生學：當機器模仿自然和人類

如果我們模仿的動物是人類，這還算是仿生學嗎？在20世紀中期，就像一百年前的航空科學那樣，機器人科學吸引了研究者和大眾的興緻。隨之而來的，是創造出人造的人類複製品的美夢（或者噩夢）。幾十年後，這種痴迷和它所引發的恐懼已有一些消退。不過，在這種背景下產生的科學--機器仿生學（bionics，可譯為"仿生學"。一般認為bionics這個詞和這門學科是在1960年由斯蒂爾首先提出。但在法語環境中，該詞對應bionique，通常指從動植物身上獲取靈感來創造新的科技，可以說是狹義的仿生學。--譯註），取得了令人讚歎的進步。

20世紀60年代初，"機器仿生學"一詞通過美國代頓的一場會議而得到傳播，這場會議聚集了來自世界各地的科學家。

這場會議的倡導者是傑克·斯蒂爾（JackSteele），美國軍方的研究者和軍官。當時冷戰正酣，傑克·斯蒂爾意識到一些或許能為生物學打開前進大門的可能--如果它們是在武器領域得到開發的話。從間諜機器人到水陸兩棲的越野運載工具，從超強機器人到變異動物……這是一個世界的開端，它會為科幻小說提供素材--但不止於此。

代頓的會議標誌著傑克·斯蒂爾所稱的"機器仿生學"的研究者的第一次聚集。他將這門學科定義為"模仿生物原理來建造技術系統，或使人造技術系統具有生物系統特徵或類似於生物系統的科學"。這樣的定義不僅包括模仿人類的發明，而且還與仿生學定義有部分相交。

不過，機器仿生學這一術語如今更多地關聯著機器人科學和修復學--就是模仿生命體，以及研發能夠"移植"到生命體中的人造肢體和器官。

我們還記得20世紀60年代和70年代在漫畫和電視連續劇中出現的人物的"仿生"四肢。幾十年過後，它們幾乎成為了現實。這種肢體尤其得益於人造肌肉的發明，它能夠遵從電流刺激反應。

人造肌肉由一種新型材料--電活性聚合物製成，在20世紀的最後幾年裡研發成功。不足之處是它在力量方面還有待提高。在最後的實驗中，它在力量方面還是比人類肌肉差了許多……

另一方面，憑藉目前神經學上的知識已經足以造出一種既模仿人類肢體外形，又遵照主人的神經命令的假體。而且，在不遠的將來，它能夠向大腦傳導信息，讓它的穿戴者能夠"感受"到它在觸碰某些東西。

爭奪空間的動物-機器

一隻甲殼蟲與一台計算機有哪些相似之處呢？答案遠遠多於我們能想到的。在科幻作家們的想像中，機器人就如同人類的複製品。

事實上，今天的機器人研究將希望寄於動物身上。動物們--甚至在某些情況下，還有植物們--能夠教給機器人的，首先就是它們的移動方式。動物的移動方式多樣且絕妙，挑戰著人類運載工具的原則。某些動物能在水面上或天花板上行走，或者比任何直升機都能更穩定地懸停，或者能從一道裂縫潛入物體內部，或者能在地底下穿行……動物們掌握了無數工程學問題的答案，只要我們能成功地模仿它們。

如果說動物們的移動方式極其高效，那首先是因為它們能夠適應它們的生存環境。請想像一個必須在海底走動的機器人：還有比能抵抗著水流在礁石中行動的甲殼類動物更好的學習榜樣嗎？這就是機器龍蝦，一個機器人-龍蝦的結合體（見第60頁），它專門用於探索海岸邊的水下部分。同它的模仿對象一樣，這個機器龍蝦也具有一個能夠抵抗外界壓力的甲殼；除此以外，它的外形也使得它能夠在重力小於地面的水中依然保持緊貼海底。機器龍蝦只不過是數十種忠實模仿動物的外形和移動方式的機器人之一。機器蝸牛（RoboSnail，名字來源於一種水生蝸牛）--一種能征服空間的機器--同樣能在水下移動，不過需要黏附在載體上。機器七鰓鰻的發明能讓人更深入地理解爬行動作和"感受器"，即將神經衝動從身體的一部分傳導到下一部分的接收器。另外，還存在機器蛇、機器魚、"仿生企鵝"（見第110頁）、用蒼蠅或者胡蜂的方式飛行的機器人、像水母一樣移動的機器人……

一種移動方式如果已經完美地適應了一種環境，並不意味著它應該就此卻步。在本書的例子中，一種動物和一種植物成為了探索火星的榜樣。動物正是天蛾（見第140頁），它啟發了人們發明多模態電子昆蟲--達·芬奇撲翼機的一種變形後代，這種器械能夠在火星的地面上飛行，並且能在地面上停留和採集樣品。植物則是風滾草（見第34頁），西部片里的神聖植物，它能在地面上滾動行走。

這兩項發明的相同點，在於它們揭示了仿生學怎樣讓研究者通過借鑒已經存在（通常是存在了上千年）的方式來跳出思維局限。

·End·

責編：糖糖

鳳 凰 讀 書

知識 思想文學趣味

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！