或許可以這么說(shuō)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)久的自然選擇的累積，自然為幾乎所有事情都找到了解決方案。對(duì)科學(xué)家和工程師而言，自然同樣是最好的老師。從自然中，人們也學(xué)會(huì)了許多解決現(xiàn)代人類問(wèn)題的答案。

牛蒡與魔術(shù)貼

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1941年，瑞士電氣工程師George de Mestral前往阿爾卑斯山狩獵。回來(lái)之后，他發(fā)現(xiàn)自己的衣服和寵物狗的身上都掛滿了帶著毛刺的牛蒡（burdock）。牛蒡會(huì)附著在路過(guò)的生物身上，用這種方式將自己的種子傳播到更遠(yuǎn)的地方。Mestral用顯微鏡仔細(xì)觀察了這種植物，發(fā)現(xiàn)上面長(zhǎng)著看似非常簡(jiǎn)單的小鉤子，正是它們讓果實(shí)能掛在衣物或動(dòng)物皮毛的纖維環(huán)中。這一發(fā)現(xiàn)激發(fā)了Mestral的靈感，從而創(chuàng)造出了一種尼龍搭扣（velcro），也就是我們常說(shuō)的魔術(shù)貼。1955年，魔術(shù)貼獲得專利。如今，這種看似簡(jiǎn)單的日常用品給我們的生活帶來(lái)了極大的便利。

壁虎與機(jī)械手爪

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壁虎“對(duì)抗引力”的秘密在它們的腳趾上。壁虎的腳趾上長(zhǎng)著一排特殊的細(xì)毛，被稱為剛毛。利用范德華力，也就是一種只在微觀尺度下起作用的力，剛毛能夠黏附在許多表面上，并支撐起壁虎的體重。這種機(jī)制有許多優(yōu)點(diǎn)，比如它是可逆的，能夠提供強(qiáng)勁的抓力，且不需要額外的黏合劑。近年來(lái)，工程師已經(jīng)成功地利用硅膠復(fù)刻出了類似的剛毛，帶來(lái)了“壁虎皮膚技術(shù)”的無(wú)數(shù)應(yīng)用。其中最具代表性的發(fā)明包括可以讓人類攀爬陡峭的玻璃墻的工具、有能力拉動(dòng)數(shù)百倍于自身重量的搬運(yùn)機(jī)器人，以及NASA用于太空修復(fù)的機(jī)械手爪。

座頭鯨與渦輪葉片

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在波士頓的一家禮品店里，生物學(xué)家Frank Fish注意到了一個(gè)座頭鯨的雕塑紀(jì)念品，它的鰭上雕刻出了一些隆起的部分。起初，F(xiàn)ish認(rèn)為是制作雕像的藝術(shù)家犯了錯(cuò)，這些隆起應(yīng)當(dāng)沿著前部，而不是在鰭的后緣上。但事實(shí)上藝術(shù)家是對(duì)的。帶有一排突起的脊能夠形成微小的渦流，幫助鰭穿過(guò)水面，這也解釋了座頭鯨所擁有的驚人的敏捷性。在研究了這種“結(jié)節(jié)效應(yīng)”后，F(xiàn)ish發(fā)現(xiàn)，在渦輪葉片上增加一排突起，同樣可以減少阻力并降低噪音，提高機(jī)械的效率。

鯊魚(yú)皮與船舶涂層

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在顯微鏡下，你會(huì)發(fā)現(xiàn)鯊魚(yú)皮上有一層緊密的微型鱗片。受到鯊魚(yú)皮的啟發(fā)，NASA的科學(xué)家開(kāi)發(fā)了一種能夠降低阻力的船舶涂層。這種涂層非常成功，效果明顯，它曾幫助美國(guó)星條旗隊(duì)（Stars and Stripes）贏得了1987年美洲杯帆船賽的冠軍。正是因?yàn)檫@種不可忽略的優(yōu)勢(shì)，競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手認(rèn)為它讓比賽變得不公平，這種技術(shù)曾一度在比賽中被禁止使用。

翠鳥(niǎo)與新干線列車

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在交通工具速度突破的歷程中，人們需要克服一系列問(wèn)題。例如，當(dāng)一列高速列車從隧道中駛出時(shí)，由于頭部前方積聚的氣壓，會(huì)產(chǎn)生巨大的聲響。上世紀(jì)90年代，日本工程師Eiji Nakatsu注意到，翠鳥(niǎo)能以極高的速度潛入水中，而幾乎不會(huì)產(chǎn)生任何飛濺的水花。他設(shè)計(jì)的新干線高速列車借鑒了翠鳥(niǎo)的喙的結(jié)構(gòu)，這不僅降低了列車行駛的噪音，而且更符合空氣動(dòng)力學(xué)，從而使用更少的動(dòng)力實(shí)現(xiàn)了更高的速度。

蟻丘與辦公樓

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非洲白蟻生活的環(huán)境并不算舒適，在一些地方，白天的環(huán)境溫度能夠達(dá)到40℃，而晚上則會(huì)直接降到接近零度。但非洲白蟻進(jìn)化出了一些精巧的設(shè)計(jì)。白蟻巧妙地利用了沿著頂部和側(cè)面的一系列通風(fēng)口，讓蟻丘擁有了一個(gè)被動(dòng)的冷卻系統(tǒng)，其內(nèi)部可以保持近乎恒定的溫度。建筑師Mick Pearce在設(shè)計(jì)津巴布韋哈拉雷一座大型辦公綜合體——東門中心（Eastgate centre）時(shí)學(xué)習(xí)并采用了相似的策略。東門中心擁有一套精心設(shè)計(jì)的煙囪冷卻系統(tǒng)，熱空氣會(huì)通過(guò)建筑頂部的煙囪排出，而冷空氣則會(huì)從地下吸入，形成了良好的空氣循環(huán)。

蜂巢與能源網(wǎng)

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在自然中，蜂巢里的一切井然有序地進(jìn)行著，從來(lái)不會(huì)有蜜蜂告訴其他蜜蜂應(yīng)該做什么，但它們?nèi)匀荒鼙灸艿馗杏X(jué)到有什么工作需要進(jìn)行并著手開(kāi)始做。蜜蜂的這種判斷主要來(lái)自它們?cè)诜涑仓械奈恢?，以及周圍其他蜜蜂的行為活?dòng)。美國(guó)一家能源公司采用了這種“群體邏輯”來(lái)提高能源網(wǎng)的效率。新型的能源網(wǎng)放棄了利用中央系統(tǒng)定向電力負(fù)荷的模式，而是設(shè)置了能夠進(jìn)行無(wú)線通訊的本地控制器，讓它們確定電力需要流向何處。

蜘蛛網(wǎng)與玻璃

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隨著城市摩天大廈和玻璃幕墻的崛起，據(jù)估計(jì)，每年有約一億只鳥(niǎo)會(huì)與玻璃相撞。原因顯而易見(jiàn)，鳥(niǎo)不會(huì)意識(shí)到玻璃這種透明結(jié)構(gòu)是一種物理屏障。為了解決這個(gè)問(wèn)題，一家公司開(kāi)發(fā)了仿生的鳥(niǎo)類安全玻璃Ornilux，這種產(chǎn)品的靈感來(lái)自蜘蛛網(wǎng)中反射紫外線的絲線。在自然中，鳥(niǎo)類因此能看到蜘蛛網(wǎng)的存在，而避免撞上，這對(duì)兩類生物來(lái)說(shuō)是明顯的“雙贏”。Ornilux玻璃復(fù)刻了這一點(diǎn)，利用縱橫交錯(cuò)的紫外線玻璃，在不影響人類視野的同時(shí)，讓鳥(niǎo)類也能意識(shí)到玻璃的存在。

箱鲀魚(yú)與概念汽車

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盡管箱鲀魚(yú)（boxfish）外表看起來(lái)十分笨重，但這種魚(yú)在水中游動(dòng)的阻力非常小，它們?cè)谒械淖枇ο禂?shù)只有0.06。（在水中游泳的企鵝的阻力系數(shù)為0.19。）2005年，受到箱鲀魚(yú)高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和低質(zhì)量特點(diǎn)的啟發(fā)，奔馳公司開(kāi)發(fā)出了一款仿生概念車Bionic。據(jù)最初報(bào)道，這款汽車可以減少阻力，具有很強(qiáng)的剛性，且重量更輕，油耗比傳統(tǒng)汽車要低得多。當(dāng)然，有些設(shè)計(jì)在自然界中看起來(lái)是完美的，但并不一定意味著它在工業(yè)設(shè)計(jì)中也是這樣。這款概念車尚未投入量產(chǎn)，或許是因?yàn)?015年的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，這種箱鲀魚(yú)的外形并沒(méi)有減少阻力，反而可能讓汽車變得更不穩(wěn)定。對(duì)于一類有著數(shù)千萬(wàn)年進(jìn)化歷史的魚(yú)來(lái)說(shuō)，這是完美的“設(shè)計(jì)”，但對(duì)交通工具來(lái)說(shuō)，它也可能沒(méi)那么完美。

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