向動物學(xué)習(xí)：仿生讓世界更美好

大家都知道，地球上除了人類之外還有許多生物。所謂“三人行，必有我?guī)煛保祟惸茉谌跞鈴?qiáng)食的自然界生存下來， 除了自己的智慧， 還從動物那里得到了許多啟發(fā)。比如， 飛機(jī)的發(fā)明源于人類看到鳥類可以飛行得到的靈感， 潛艇的出現(xiàn)源于人類看到魚類可以在水底潛游得到的啟迪……今天， 我們就來看看人類從動植物及微生物身上學(xué)到的本領(lǐng)， 認(rèn)識一些有趣又非常重要的發(fā)明吧！

鳥的脖頸，手抖患者的“福音”

大家平時(shí)觀察過動物園或公園里的鳥嗎？它們的脖子幾乎很少晃動，即使轉(zhuǎn)頭，也看不到脖子的抖動。原來，鳥類對于空間和位置的變化非常敏感，因?yàn)樗鼈冃枰粋€(gè)穩(wěn)定的視覺系統(tǒng)，確保在發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)可以快速做出反應(yīng)。所以，鳥類的脖子有類似穩(wěn)定器的功能，讓它們在活動的時(shí)候能夠保持頭部的穩(wěn)定。曾經(jīng)有人做過這樣的實(shí)驗(yàn)：把照相機(jī)固定在雞的頭部，與普通的手持照相機(jī)進(jìn)行移動拍照對比，結(jié)果，“雞頭照相機(jī)”的成片效果更勝一籌。

根據(jù)這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，有人就想：如果照相機(jī)像鳥類的脖頸一樣穩(wěn)定，不就可以不用擔(dān)心手抖，輕松拍出清晰漂亮的照片了？科學(xué)家由此發(fā)明了云臺穩(wěn)定器。云臺穩(wěn)定器內(nèi)部設(shè)有加速度傳感器，當(dāng)位置發(fā)生偏差時(shí)，傳感器會通過機(jī)械臂給一個(gè)反向的力，用來抵消運(yùn)動時(shí)產(chǎn)生的勢能。因此，大家就不必?fù)?dān)心拍攝的畫面因?yàn)槭植慷秳佣昂簟薄Ｈ缃襁@種云臺設(shè)備被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和武器裝備等領(lǐng)域，我們熟知的無人機(jī)基本上都會搭載云臺攝像機(jī)，用于拍攝和偵察等工作。

荷葉面料，雨天的“利器”

大家看過雨后的荷葉嗎？水珠在上面搖曳，有一種“大珠小珠落玉盤”的感覺。如果我們仔細(xì)看就會發(fā)現(xiàn)，水珠和荷葉似乎處在兩個(gè)世界—— 一旦水珠離開荷葉，荷葉表面依然干干爽爽。這是怎么回事呢？原來，荷葉表面有無數(shù)個(gè)微米級的蠟質(zhì)乳突。科學(xué)家用電子顯微鏡仔細(xì)觀察后發(fā)現(xiàn)，在那些乳突之上又附著了許多結(jié)構(gòu)相似的納米級顆粒。正是荷葉表面的這種雙重結(jié)構(gòu)，使得荷葉表面與液體或固體塵埃接觸時(shí)，形成的接觸面積有限，因此液體和固體塵埃都很難在荷葉表面停留。

人們依照荷葉的表面特性研發(fā)出一種納米材料的面料，這種面料不但防水性能好，還能防塵。也就是說，用這種面料制作出來的服裝，不用清洗也可以非常干凈。用這種面料制成的雨衣，防水效果特別好，穿上它，人們再也不必?fù)?dān)心雨天出門會變得濕漉漉的了。用這種面料制成的戶外服飾，功能也很強(qiáng)大，穿上它可以隨心所欲地徒步涉水。如果把這樣的面料用于軍事裝備上，可能會發(fā)揮更大的功能。

仿生海洋電池，能源新思路

動植物給了人類靈感，微生物也不例外。在浩瀚的大海中，海洋生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)巨大的太陽能生物轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，它可以被視為一個(gè)由太陽能充電的巨大海洋電池—— 一種將光能轉(zhuǎn)化為電能的生物電化學(xué)系統(tǒng)。海洋生態(tài)系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化起始于光合作用：位于透光層的光合微生物，即初級生產(chǎn)者吸收太陽能，將光子轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮樱糜诠潭ǘ趸疾⑸a(chǎn)有機(jī)質(zhì)。這簡直就是一個(gè)龐大的海洋電池！

中國科學(xué)院微生物研究所根據(jù)海洋生態(tài)系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)研發(fā)了仿生海洋電池。仿生海洋電池模擬“海洋電池”的基本物理結(jié)構(gòu)和生態(tài)結(jié)構(gòu)，也就是利用微生物進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，直接將光能轉(zhuǎn)化成電能。與“海洋電池”相比，仿生海洋電池的體積更小、更便捷，為人類高效開發(fā)生物太陽能電池提供了新思路。在全世界都在尋求新能源的今天，這種環(huán)保又高效的獲取能源的方式讓我們看到了更多的希望。也許有一天，這種仿生海洋電池可以替代傳統(tǒng)能源，造福千家萬戶。

人類憑借自己的智慧和不斷探索的決心與耐心，從動植物等生物身上學(xué)到的本領(lǐng)越來越多，也讓我們的世界更加美好。我們平時(shí)不妨多觀察身邊的動植物，也許有一天也可以從某種生物的優(yōu)勢中獲得靈感，并將其運(yùn)用到人類的生產(chǎn)、生活中，下一個(gè)國之重器的創(chuàng)造者可能就是你！

（責(zé)任編輯：杜娟）