盘点源自动物的设计发明 人眼照相机诞生

据国外媒体报道，随着科学科技的日新月异，人类科学技术似乎越来越脱离原始的大自然，但事实上并非如此，科学家的诸多重要科研成果与自然界中的动物习性有着密切联系。比如：模拟大象鼻子的机械手臂、利用蝙蝠声呐导航系统研制的“**藤杖”可帮助盲人行走等。以下是14款源自动物灵感的设计**： 人眼照相机 人体的结构奇妙无比，单是一对眼睛的构造已经令人惊叹，被誉为世间上***的天然设计。美国一位华裔大学教授黄永刚从人类的眼睛取得灵感，利用标准的感应物料，制造出****部眼睛形状的曲形摄影机。 这部相机的外貌与现时常见的数码相机有很大分别，因为它的形状似足人眼，连体积大小也和人眼差不多，可以说是一个突破性的设计。乍眼看，它是一个有弹性的网状球体，但里面却放满感应器和探测器，形成一个网络，以电子方式摄取影像。 现在的数码相机拍照时，很多照片的中心影像十分清晰，但两旁的景物较为模糊。这部人眼摄影机采用曲形设计，便可解决这个问题，使整幅照片都那么清晰。 像大象鼻子的机械手臂 人们提及机器人技术，便与计算机应用联系在一起，但随着计算机技术的不断进化发展，机器人制造变得更加复杂，其灵活性更大。其灵活、易弯曲性赋予机器人技术更多的魅力，如图所示，德国机械工程费斯托公司研制了一种“生物机电一体化”处理系统，外形非常像大象的鼻子，这种机械手臂可用于传递运输较重的货物，通过充气和释放“椎骨”中气囊的气体，可以膨胀和收缩。 “蝙蝠”太阳能侦察机 蝙蝠竟会成为美国新型军事监控侦察装置的设计灵感来源，美**方委托密歇根州大学工程系的科学家研制COM-BAT系统，投资0.1亿美元、要求5年内研制出该系统。目前，这款“蝙蝠”太阳能侦察机全长15厘米，双翼设计颇似蝙蝠的翅膀，侦察机前端透明结构是太阳能电池板，据称，这款太空能侦察机仅使用1瓦功率便能获取大量的侦察数据。 鸟类头骨可用于制造更轻、更坚固的建筑材料 建筑师安德烈斯-哈里斯说：“通常来讲，头骨是一种具有*特抵御碰撞作用力的结构，同时，它非常轻，可保护动物身体*重要的头部组织，其特征和物理性能可应用于建筑设计之中。”哈里斯曾从事动物骨骼研究，其中包括部分鸟类骨骼，他认为这些鸟类头骨结构可用于设计**能建筑表面，尤其是较大的临时性展出馆，还可用于建造汽车的特殊材料。 高铁列车车头设计源自翠鸟鸟喙 翠鸟从空中俯身潜水不会溅起水花，主要得益于其*特的鸟喙结构。日本工程师、鸟类研究员Eiji Nakatsu发现这一特征可用于解决日本超高速列车的棘手问题，当日本超高速列车驶过隧道时会产生雷声般隆隆*响，列车前端高速行驶会形成一个风墙，不仅制造出*响，还会导致列车行驶速度减缓。目前，采用翠鸟鸟喙设计的新型高速列车前端结构可节省20%以上的燃料。 猫大脑灵感启发设计智能计算机 近年来，计算机的发展是日新月异，但即使是**计算机仍无法像猫一样能识别人类的面孔。美国芝加哥州大学决定研究猫的大脑，从而研制出一种智能计算机。该设计理念是基于当前计算机系统线性执行代码，而与哺乳动物大脑系统相反。该大学的计算机工程师卢卫正在研制一种环形原件，其作用相当于生物突触，该结构能够记忆此前穿过的电伏数，该方法非常类似于猫大脑的记忆和识别能力。为什么要模拟猫的大脑呢？卢卫称，猫的大脑比人类大脑更加简单，更易实现模拟目标。 蝙蝠声呐导航系统可帮助盲人行走 没有任何较酷的字眼来形容这一设计――“**藤杖”，其设计原理源自蝙蝠能够使用超声波回声“看透”黑暗中的物体，从而揭示障碍物的具**置。**藤杖可以警告盲人道路中遇到的障碍物，同时，**藤杖上还装有许多传感器，能够探测到头部高度的“危险物体”。 无线芯片模拟人耳 无线芯片装置比任何射电频率光谱分析器速度都快，同时，它仅需要较少的功率维持运行。它是如何实现的呢？这一设计原理源自人类的耳朵，美国麻省理工学院研究人员发现耳蜗能够转变声波成为电信号，并发送至大脑。这种声波形成内耳中的机械波，可以触发微小的毛发细胞促进电信号。美国麻省理工学院的Rahul Sarpeshkar使用这一设计原理应用于一款人造耳蜗无线芯片中，这个无线装置能够接听手机、接收互联网数据、无线电和电视信号。 模拟鸟类的“机器雨燕”侦察机 一种模拟雨燕似的机器鸟��机器雨燕证实其可变形的羽毛翅膀的飞翔能力不同凡响――它能像普通雨燕那样改变翅膀的形状，高速灵活地飞行。机器雨燕翼展达51厘米，重量不超过80克，携带3个微型摄像机，可以让它成为翱翔天空的空中间谍。 此外，其电子马达可以驱动它跟随一群真鸟飞行20分钟，在不打扰野鸟的情况下对野鸟进行科学观察；或盘旋在人群或车辆上方，为政府和司法部门执行一个小时的对地侦察。 据悉，荷兰代尔夫特大学的工程系学生和荷兰瓦格宁根大学的科学家一同设计开发机器雨燕。像雨燕一样，此机器雨燕也能调整它的羽毛，虽然它的每一个翅膀上只有4片羽毛，但通过折叠和前后移动翅膀上的羽毛，此微型飞行器也能改变其翅膀的形状，从而使其暴露在空中的表面减少，达到减小空气阻力的目的。这种羽毛调整使机器雨燕飞行效率胜过固定翅膀的飞行器，成为更加敏捷的飞行器。 灵感来源于壁虎脚趾的机械壁虎 美国斯坦福大学机械工程师用一种新型黏合剂，给机器人装上仿生壁虎脚，让它们飞檐走壁如履平地。 该大学研究设计中心副主任、机械工程教授马克-卡特科斯基领导的研究小组和美国其他大学合作，经过研究壁虎脚趾的构造，历时5年制造出一种黏脚机器人――Stickybot，其能在光滑的玻璃墙壁上行走自如。 壁虎脚趾包含很多学问，堪称一种干性黏合剂。壁虎脚趾上有数百个拍状突起，称为皮瓣，每个皮瓣上都生有数百万刚毛，比人的头发要细10倍。在显微镜下面，能看到每一个刚毛末端又分成数百个直径只有几百纳米的更细的铲状丝，称为铲状匙突，能和攀爬物表面的分子发生引力作用。 壁虎脚趾上细丝和墙壁分子引力之间的这种相互作用称为范德华力，这种引力能使它在玻璃上仅用一个脚趾就支撑起全部身体重量。卡特科斯基称，这种“黏合剂”还是单向的，只有向一个方向拉时，才能黏紧，而从另一个方向，则很容易取下来。 研究小组用微型模具制出一种类似橡胶的多聚材料微丝，做成黏合剂涂层，涂在为Stickybot专门制作的四只脚上。Stickybot的每只脚约有一个孩子的手掌大小，它在墙壁上爬时就会很稳定，还能轻松地黏附或提起它的脚，就像一只机器蜥蜴。*新型黏合剂仿照壁虎脚趾上的皮瓣和刚毛包含两层系统，比首批产品的黏合微丝更细，且只有20微米宽，是人头发的1/5，负荷量也大大提高。Stickybot因此能在竖直的木板、涂漆金属和玻璃上行走自如。 卡特科斯基指出，因为黏合剂是单向作用的，Stickybot还需要旋转脚，我们准备给它安装一个像壁虎那样的旋转关节。当向下爬或者在墙壁上头冲下，Stickybot的后脚，必然是扭向后的，否则它会掉下来。 基于鹿角原理建造超硬材料 什么原因使鹿角具有**坚硬的特性？英国约克大学的科学家还不确定鹿角中的水分如何影响其强度，他们研究成年雄鹿开始决斗前的鹿角切口，此时的鹿角应当是*坚硬的。 同时，他们还发现这一时期的鹿角感觉干燥。通常不易弯曲的材料更容易折断，但是鹿角却比湿润的骨骼坚硬2.4倍，通过这项研究，研究人员能够揭开一项工程学之谜：如何制造材料，使其兼具硬度和韧性。基于鹿角制造的特殊材料很可能成为一种非常持久耐用的工业基础性材料。 基于人类牙齿结构设计*特航空材料 人类的牙齿仅有玻璃的强度，但如何能承受一生中咀嚼各种坚硬食物的呢？ 以色列特拉维夫大学的研究人员检测了数千颗人类牙齿，并在高压下进行测试，结果显示人类牙齿这种奇特的结构出现非常细的裂隙，而不是出现较大的裂缝。随着时间的推移，受压力作用后出现的裂隙能够逐渐愈合。 如果工程师找到复制这种“波纹裂隙”的方法，采用多层结构制造一种合成材料，可形成更轻、更佳碰撞抵御性的航空材料。 壁虎眼睛带来新型隐形眼镜设计理念 对壁虎的深入了解将带给科学家更多的惊喜，科学家发现壁虎眼睛具有一系列截然不同的同轴区，使它们尽可能地在夜晚看到色彩，这种能力在其它物种中并不多见。 壁虎眼睛同轴区具有不同的折射能力，使壁虎具有一种多共焦视觉系统，可使不同波长的光线同时聚焦在视网膜上。这将使壁虎的视觉比人类眼睛敏感300倍，并且它们的眼睛可以不同的间距聚焦物体。 基于这项研究，研究人员可研制更有效的照相机，和超焦距隐形眼镜。 蓝色知更鸟羽毛颜色制造新一代光学材料 雄性东方蓝色知更鸟的羽毛色彩非常美丽，但看上去并不像天然色素，实际上是羽毛纳米结构所*特呈现的，这一特征在啤酒泡沫中也存在。 从本质上，啤酒泡沫是一种“分离阶段”，不同的物质变得不稳定和彼此间相隔离。这种*特的光学结构，看上去就如同显微镜下带有气泡的海绵。 科学家认为这一原理可用于建造新一代光学材料。