向大自然学习-仿生的应用与研究

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1、向大自然學習-仿生的應用與研究篇名：向大自然學習-仿生的應用與研究作者：許天韋。私立格致中學。普二仁班張寶全。私立格致中學。普二仁班1向大自然學習-仿生的應用與研究壹●前言在我們日常生活中，有很多物品是我所想不透的，例如魔鬼氈，是誰發明出這麼便利的東西？而且又是如何想到了呢？我時常想不透。原來全是因為「仿生」(模仿生物並將之運用在科技上)，所以我們打算藉由這篇小論文來好好研究一下，而在食物鏈中，人類雖然是最高等了，但仍然有很多能力不及其他的生物，所以人類發揮了自己贏過萬物的本事，也就是「學習」、「思考」，去學習並模仿其他生物的特性，並以「他們為什麼可以如此？」

2、去尋找答案，而且不單單只是模仿，很多東西是人類仿生又再加了一些自己的創意，使他可以更好。仿生跟一些物理概念也有關，他們的共同點都是從我們已知的或是我們認為是家常便飯的事裡來深入探討，並從中發現不為人知的事物，平常的看慣的蜘蛛絲，因為不易斷，所以有科學家已經在想辦法用在人身上，而壁虎飛簷走壁的能力，許多科學家已開始應用於科技上，沙烏地阿拉伯的六星級杜拜飯店所在的棕櫚島也是。以上都是人類「仿生」的結果，他可以讓我們都生活更進步，可以使我們更了解生物的秘密，可以解開世上許多的迷團，到底仿生有多奇妙，我們可從以下幾個方面來探討：一、仿生的過程、定義二、仿生已被用於生活

3、上的例子三、仿生的好處、會來的展望2向大自然學習-仿生的應用與研究貳●正文一、仿生的定義人屬於大自然的一部分，自然會有模仿、學習的行為出現，也就是「仿生」。人類將某些生物的特性加在人的生活以及一些工程中，如此一來生活可以更方便，而『英文bionics(仿生學)一詞來源於希臘文，原意是具有生命方式的性質』(註一)。仿生一詞來自於『20世紀40年代美國數學家維納﹐N.和墨西哥生理學家A.羅森布盧埃特』(註二)的研究，使人們了解到不單單可以在科技上發展，也可以在生命系統中找到一片新天地，除了創新更有改善。生物為何有如此多樣的面貌？因為這世界各地環境不盡相同，所以在當

4、地的生物，為了要適應環境，所以一直不停的演變，不停的繁殖，直到適合了以後仍然在改變，試圖將自己變成完美，所以人類就需要從多樣的生物身上，得到一些人類所無法得到的能力，我想這也是人類為了適應而有的「仿生」行為。仿生學的研究方法大致上分為三個階段：『研究生物原型﹕根據生產中提出的技術問題﹐有選擇地研究生命有機體的某些結構和功能﹐將所得生物資料進行提煉﹐吸取其中對技術有益的內容﹐得到一個簡化的生物模型。建立數學模型﹕對生物模型提供的資料進行數學分析﹐進一步抽象化﹐用數學語言把生物模型翻譯成數學模型。構造實物模型﹕根據數學模型﹐用電子﹑機械或化學方法構造實物模型﹐並進

5、行工程實驗。』(註三)3向大自然學習-仿生的應用與研究二、仿生的應用現今仿生的應用已經出現在生活的角落，藉著宇宙萬物的奧妙為人類謀福利，且是全面性的，接著就讓我們一一介紹以下的實際例子。1、以仿生為概念的車『德國朋馳汽車公司研究箱魚（boxfish）的空氣動力模型，發現其魚皮由許多六角形之骨片所組成，以最輕之重量提供了最大的強度，使其免於受傷。朋馳研究人員根據箱魚骨骼形成之原則，開發了仿生概念車，見。與傳統車輛相比，仿生車可減輕三分之一之重量，但仍具有相同之剛性與安全性。』（註四）圖Ａ、箱魚圖B、仿生概念車骨架2、『潛盾(Shield)及隧道鑽掘機（Tunne

6、lBoringMachineT.B.M）大都會區地下捷運系統，許多部份乃是由潛盾施工的，其觀念源自一種蛀船蟲(shipworm)，能對木殼船以其前蛀齒鑿入木材內，並分泌一種石灰質固化液，固結齒削物及穩定開挖面，再藉由身體擩動前進與排出碴料形成一隧道[17]。而在山岳地區施工之隧道全斷面鑽掘機(TBM)，觀念源自於地鼠。』（註五）圖C、地鼠(mole)圖D、雪山隧道之TBM4向大自然學習-仿生的應用與研究圖E、潛盾3、貝殼結構『仿造大自然貝殼的簡單結構模型，卻有著非常複雜的力學計算，不僅美觀，更可節省許多工程材料，適用大跨度大面積之結構體。』（註六）機場需要大跨

7、距的空間，利用貝殼的結構模式，來減少空間內的柱子，其滑順的外型，可降低飛機起降的風對建築造成的損害，故而在美國有多座國際機場，其外觀看起來都像是個大貝殼。最常見的，就是仿效蝸牛利用螺旋原理，減少橫向的空間使用的垂直動線「螺旋梯」。其中最有名的是雪梨歌劇院，雪梨歌劇院的外表，係用產於瑞典的琉璃瓦所舖設，而且有白色和乳黃二種顏色交叉，在陽光照射、海水襯托下，即形成了矇矓、夢幻之美。圖F、螺旋貝殼圖G、雪梨歌劇院5向大自然學習-仿生的應用與研究4、壁虎神功如此大型的壁虎，卻依然能夠產生黏著的原因。『肉眼可見的範圍下，可明顯看見壁虎具黏著能力的腳趾尾部有著特殊的組織，

8、在足腹柔軟的黏著足墊上具有呈現一條條弧