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希腊神话里有一个关于鸟的故事：雕塑家代达罗斯在流浪之际来到了克里特岛，一段时间后，因离家太久而想回到家乡希腊，却苦于恐惧克里特岛的国王米诺斯的阻挠迟迟未能动身。后来，代达罗斯决定从空中逃走，便用鸟的羽毛造了两对“翅膀”，用麻线在中间捆住，在末端以蜡封牢，带上儿子伊卡洛斯逃离了克里特岛。途中，伊卡洛斯因飞得太高，“翅膀”上的蜡被太阳融化，最终葬身大海。在对代达洛斯这一故事的种种阐释中，人们常常忘记了他的“发明”，以及他实现了人类的飞翔之梦。
在神话故事之外，人类也一直试图征服天空。在“航空之父”乔治·凯利的动物图集里，许多鸟类成了飞行器模型的原型。例如，1808年，凯利设计了扑翼机的模型，灵感来自于他在自己府邸用猎枪打下的一只苍鹭——乔治的扑翼机复制了苍鹭的外形和比例。此时，距离第一架悬挂式滑翔机的首次飞行，还有83年。而飞机的面世，则要推到20世纪初了。
纵观人类想象或实践飞行的历史，鸟类在其中扮演了不可或缺的角色——1906年，巴西人阿尔贝托·桑托斯·杜蒙将机身前端装有承重的补充部分，这一从野鸭身上得到的灵感使得“14bis”飞机成功飞越了记录性的220米；1909年，航空先驱伊格·艾特里希借鉴了鸽子的滑翔姿态，造出了自己设计的飞机的机身和机翼......鸟类之外，翅葫芦、鳟鱼、飞鼠等动植物也给飞行家们提供了参考和帮助。滑翔机、飞机等飞行器的诞生与改造，不仅仅证明了人类的飞行离不开对自然的研究与模仿，也是对一门“既古老又年轻”的学科——仿生学的肯定、补充与致敬。
仿生学外文名为“Biosnics”，1960年由美国斯蒂尔根据拉丁文“bios”和字尾“nic”创造而来。“仿生学”是新近产生的词语，但这一学科的历史却并不短暂，早在800年前，中国的宏村就曾仿照牛的消化系统修建了一套水利网络。《美国国家地理》撰稿人玛特·富尼耶为“仿生学”赋予了这样的定义：对生命体的模仿、对自然过程的模仿，目的是创造新的技术或改良已有的技术。2011年，玛特出版了法语原版《当自然赋予科技灵感》一书，从飞行、建筑等领域回顾了仿生学的历史，并从当下仿生学的应用及前景出发，从材料、能源及机器人等领域回答了一个耐人寻味的问题——未来，是属于仿生学的吗？
《当自然赋予科技灵感》
[法]玛特·富尼耶 著 潘文柱 译
后浪出版公司 · 江西人民出版社 2017年10月
达·芬奇：从鸟身上发现飞行的答案
在意大利艺术家列奥纳多·达·芬奇15世纪的研究与工程计划里，“学习飞行”占据了重要地位。他说：“鸟是一个遵照数学原理运行的工具，人类需要做的，就是造出一台足以复制它每一个动作的机器。”只有以“数学的方式”，即科学的方式来观察动物，才能得到人类飞行的答案。达·芬奇记录下蝙蝠等动物的飞行方式和数据，并致力于扑翼飞行中鸟类翅膀的研究，观察其解剖学构造、羽毛分布及结构。与此同时，对扑翼飞行的好奇还促使他设计了一种由人力推进的飞行器——扑翼机。1485年，达·芬奇完成了扑翼机的初稿：两片巨型翅膀由一个滑轮装置带动，后者则由人力脚踏板提供动力。但问题在于，由于当时过重的材料（超过300kg）及人类肌肉力量所限，扑翼机的飞行只能是“纸上谈兵”。
此后，达·芬奇将精力用于研究掠食性鸟类的飞行上——滑翔飞行。他绘制了人类所知的第一个悬挂式滑翔机的模型，经后世证明具有可操作性。四百余年后，奥托·李林塔尔接过了达·芬奇的交接棒，促成了最初的滑翔机的顺利飞行，但与达·芬奇不同，李林塔尔是从鹳的身上汲取了灵感。自童年起，他便每天花上几个小时观察鹳鸟。鹳在飞行时并不拍打翅膀，这让李林塔尔认识到：最重要的不是懂得飞行，而是懂得滑翔。只要能够像鸟一样精准地操控翅膀的角度，就应该能在飞行中控制方向。为此，他将一块棉布固定在一个由竹子和藤条制成的骨架上，发明了最早的悬挂式滑翔机，并取得了成功——李林塔尔是第一个在飞行中被拍摄下来的人，也是第一个飞得比起飞高度更高的人。结果正如他所说：“飞行的艺术不能也不应该永远拒绝人类。”
从理念到实践，达·芬奇和李林塔尔都贯彻了对生命体和自然过程的模仿，也正符合玛特·富尼耶对“仿生学”所下的定义。
埃菲尔铁塔：模仿人类骨骼而建
在人类的建筑史上，1851年伦敦世界博览会的水晶宫、伦敦新滑铁卢火车站和埃菲尔铁塔都是值得一书。人们惊叹于它们精巧复杂的外表和构造，殊不知在设计之初，这些建筑就已与仿生学产生了关联：水晶宫玻璃板的分布的灵感来自于植物王莲，新滑铁卢火车站的设计受到了穿山甲鳞片的启发，而埃菲尔铁塔的巨型骨架设计的实现，则得益于对人类骨架的模仿。
1837年，英国园丁约瑟夫·帕克斯顿培育了一株王莲，帕克斯顿发现，在短短3个月内，这株植物叶子的直径就已超过3.5米，而它的枝干不仅能承受这般巨大的叶片，更能让帕克斯顿4岁的女儿安然无恙地站于其上。根据观察，帕克斯顿发现，王莲的坚实得益于叶脉的密集分布：叶脉从中心散开，从侧面互相连接，由此将叶子分出许多格子，而覆盖这些叶脉的组织并未绷紧，反而是有褶皱的。受此启发，帕克斯顿将玻璃板组合在模仿王莲叶脉的木和铁的架构中，并将玻璃板按睡莲的褶皱放置，一块斜靠着另一块。这样，帕克斯顿成功建立了光线充足、结构坚实的温室“睡莲馆”，也按同样的原理绘出了水晶宫的设计图并得以采纳，水晶宫于是出现在了1851年的世博会上。
伦敦新滑铁卢火车站的设计建造则要感谢穿山甲。当时，该火车站必须要有一个足够大的结构，来迎接陆续抵达的欧洲之星列车，该结构同时还要适应有限的城市空间和原有的车站空间。为此，设计师尼古拉斯·格雷姆肖为火车站设计了长长的拱桥外形，由一个钢铁框做支撑，上覆玻璃板。为了减少成本，所有建造材料都须以同样的模型制造。在这种情况下，穿山甲“大展身手”：它的鳞片形状相同，重叠时组成了不断重复的图案——恰好满足了新滑铁卢火车站的建造条件。格雷姆肖将建筑材料设计成穿山甲鳞片的模样，使其可以适应建筑的弯曲弧度。
伦敦新滑铁卢火车站
人类的骨架也成了建筑的模仿原型，由此诞生了举世闻名的巴黎埃菲尔铁塔，作家莫泊桑甚至因此曾以“不雅的骨架”来形容这一建筑。为了解决棘手的重量分配问题，建筑师古斯塔夫·埃菲尔手下的工程师莫里斯·克什兰从一项当时最新的研究中寻找到了答案，卡尔·库尔曼教授提出了一种模仿人类骨骼（更准确来说是股骨）的建筑方式。依照这种建筑方式，埃菲尔铁塔的骨架便能将垂直的重力分到水平方向了。
未来属于仿生学吗？
以上只是宽广的仿生学领域中的简单两例。如今，仿生学正吸引着越来越多研究者的兴趣。究其原因，除了仿生学现有成就惊人之外，更在于其不可估量的前景。未来是属于仿生学的吗？《当自然赋予科技灵感》一书作者玛特·富尼耶对此持乐观态度，尤其是在材料、能源和机器人三大领域，仿生学将大有突破。
对比大自然生产的材料与人类生产的材料，前者似乎更胜一筹。一些由蛋白质组成的自然材料不仅有着更为坚固的特性，还能实现可降解和循环利用。以蜘蛛丝为例，从能承受自身比例的重量的角度来看，它其实比钢铁更为牢固，又是可降解的无污染物质。如果人类能设计出一种与蛛丝相仿的纤维，富尼耶预言它将成为未来最重要的人造材料。动植物生产的矿物质也有着极大的研究价值，例如牡蛎和鲍鱼两者的珍珠不仅坚固、轻盈和美观，更重要的是，它们在常温环境下即可生成。富尼耶由此展开设想：几十年后，人类将研发出一种模仿珍珠等生物矿物质的材料，造出既摔不破而且美观，在常温环境下便可获得的玻璃、陶瓷和瓷器。
能源也是未来仿生学可以发挥作用的领域，对植物光合作用的模仿也许是其中“最炫目”的一例。植物每年能转换多达人类能源需求十倍的光能，人类受此启发发明了用于太阳能板的光生伏打电池，但后者的功能比植物差了许多。人们目前只能对其更新换代，以求越来越高效并储存更多能量。如果对植物的观察能够有所突破，从而更有效地模仿光合作用的话，光能将迎来更大的应用前景。更令人遐想的还有仿生学在循环利用领域的发展。如今，研究者们已开始实验多种利用微生物来处理污水的方法：复制河岸或者森林土壤的环境，使污水中的有机物转化成腐殖土发挥过滤作用——这种模仿大自然的做法，比我们现在常用的处理方式节约了90%-100%的能源。
富尼耶在书中写到，事实上，今天的机器人研究早已将希望寄于动物身上：后者能在机器人的移动方式、接收和处理信息等方面带来启发，机器和龙虾的结合体——机器龙虾便是一则例证。机器龙虾被用来探索海岸边的水下部分，有着龙虾般抗压的甲壳，类似的外形使其能保持紧贴海底的状态。这种模仿动物移动方式的机器人，还有机器蛇和放生企鹅等。机器人斯路奇则学习了动物接收和处理信息的能力，它的接收器模仿了墨西哥盲鱼的体侧线，这使得它能自主移动并避开障碍物。斯路奇目前仍处于实验阶段，在不远的将来将体现出水下检索等实用价值。正像富尼耶所写道的那样：“只要我们能够成功模仿动物，就能掌握无数工程学的答案。”
（来源：界面文化）