大自然不僅為人類提供了生存必須的資源，有的時候還是向人類傳授設計靈感的超級設計師和發(fā)明家。
蒼蠅的復眼結構啟發(fā)了人類，使人類發(fā)明了一次能拍攝1000多張高清晰照片的蠅眼照相機。防水自潔產品，來自于蓮葉效應，這些蓮葉表面具有微米級的突起細胞，細胞上又覆蓋著一層納米級的蠟狀結晶，這些結構使得蓮葉具有疏水性，出淤泥而不染。事實上，人們取材于生物的結構與功能的發(fā)明還有更多。
子彈頭列車與翠鳥
1964年，在東京奧運會開幕前，日本推出了世界第一列子彈頭列車，這是當時最快的列車之一，時速能達到210千米，當時歐洲火車的最快速度為每小時160千米，子彈頭列車的成功運行，重新推動了世界各國修建高速鐵路的興趣。所以，今天高速鐵路系統(tǒng)如此發(fā)達，還得感謝日本當年的這一發(fā)明。
然而，最初由于這輛列車發(fā)出的巨大噪音遠超環(huán)境標準，招致大量日本居民投訴。當時車頭是圓形的子彈頭形狀，當列車高速駛進狹窄的隧道后，車頭周圍的空氣會“推擠”前方的空氣，從而形成壓力波。在火車駛出隧道的那一刻，壓力波會撞擊出口外的空氣，發(fā)出一聲巨大的轟鳴聲，在隧道400米開外的地方都能聽到這種噪音。
根據(jù)日本法律，居住用途區(qū)域附近的噪音不能超過75分貝，如果解決不了子彈頭列車產生的噪音問題，列車只能在經過居民區(qū)時減速行駛，這顯然非常不方便。然而，怎么解決呢？一種解決方案是改進隧道，但這項工程十分浩大，成本過于高昂。那么只有一種方法：改進車頭。
當時設計子彈頭列車的工程師也是鳥類觀察員，他想到了翠鳥。翠鳥捕魚時，會從阻力較小的空氣中沖入阻力較大的水中，也會經歷阻力的急劇變化，卻只濺起很小的水花。奧秘就在于翠鳥擁有一個流線形的長長尖喙，越靠近臉部，喙越寬，這樣水流可以順暢地向后流動。
借鑒翠鳥喙的形狀，研究者們重新設計了車頭，并于1997年投入使用。實踐證明，改進過的列車車速比起原有設計提升了10%，而電力消耗降低了15%，噪音水平也達到了75分貝的標準。
像魚群一樣“行駛”
在中國的高速路上，車速超過每小時100千米時，同車道的車就得保持100米以上的距離，而低于這一車速時，最小間距要保持在50米以上。然而，在大海中，高速行進的魚群，可不需要這樣。魚兒們彼此挨得非常近，還會模仿周圍魚的動作，保持集體同步運動，它們怎么就不擔心撞車呢？
這是因為魚能憑借長測線器管察覺出周圍水壓的微小變化。這種線型的傳感器非常靈敏，能夠將環(huán)境變化信息，迅速傳遞到中樞神經系統(tǒng)，使魚迅速反應。魚的這項高超本領啟發(fā)了日本科學家們，他們發(fā)明了叫做EPORO的機器人。
EPORO機器人用激光和無線電波測量彼此的距離，同時分享彼此之間的位置信息，能在近距離的高速行進過程中，不與其他機器人、環(huán)境中的障礙物發(fā)生碰撞，非常靈活。在未來，這項技術還有一個更大的用途——自動駕駛汽車。
全球每年死于交通事故的人數(shù)是130萬，除了造成人員傷亡外，道路養(yǎng)護成本、保險索賠和應急救助服務還會花費數(shù)十億美元，大多數(shù)交通事故是由于駕駛人操作不當所引起的。假如將EPORO機器人的這種技術運用到無人駕駛汽車上，紅綠燈和路標將沒有存在的必要，而交通事故和交通擁堵發(fā)生的概率也都將大大降低。
鯨魚的鰭能“發(fā)電”
美國生物學家克·費什在波士頓的一家禮品店中，看到了一座座頭鯨雕塑，讓這位生物學家吃驚的是座頭鯨雕塑的胸鰭。胸鰭是魚鰭的一種，是魚的游泳器官，相當于高等脊椎動物的前肢。大部分鯨魚和其他鯨目動物的鰭肢，前緣都是平滑的，這種結構更符合空氣動力學設計，因為物體表面越光滑，粒子摩擦會越小，越好通過。
然而，座頭鯨的胸鰭卻非常不同，其胸鰭長度達到6米，相當于身體長度的三分之一，在行進過程中發(fā)揮著至關重要的作用。在座頭鯨的胸鰭上長著一些叫做結節(jié)的特殊凸塊，并不光滑，這是為什么呢？
研究者通過反復測試，發(fā)現(xiàn)座頭鯨凹凸不平的胸鰭其實可以有效減小阻力，幫助水分子快速通過。原因就在于魚鰭前緣的結節(jié)創(chuàng)造了低壓區(qū)域，導致水或者空氣流過這個低壓區(qū)域時，形成許多小漩渦，這種小漩渦既能減小阻力，也能給座頭鯨提供更多浮力。
受此啟發(fā)，研究者們發(fā)明了鯨魚鰭葉片，運用于風力發(fā)動機?，F(xiàn)在，雖然風力渦旋機遍布世界，為人類提供源源不斷的風能，但問題也不少。首先其生產效率并不高，而且還會制造噪音污染，鳥類也會成為旋轉葉片的受害者。而新型的風力渦輪機，渦旋葉片被改造成像座頭鯨胸鰭一樣隆起的結構，既能增加氣流的流動效率，又能在強大的氣流中更好地保持穩(wěn)定性，減少噪音污染。
現(xiàn)在，費什還建造了一個“鯨魚動力”工廠，正運用這個原理制造效能更高的船用方向舵、水輪機和直升機的旋翼。
蝴蝶啟發(fā)了電子閱讀
電子閱讀器改變了大家的閱讀方式。這些設備電力持久，存儲量大，方便攜帶，人們不需要去圖書館，就能閱讀海量書籍。然而，目前為止，大多數(shù)的電子閱讀器還需要內嵌LCD燈發(fā)光，屏幕文字色彩單調，而且在耀眼的陽光下，往往沒法閱讀。
不過，現(xiàn)在這些問題已經迎刃而解。高通推出了一款顯示屏，它不僅可以讓你在陽光下閱讀顯示屏，并且屏幕色彩繽紛，能夠充分還原畫面的顏色。而研究者們的靈感來源正是蝴蝶。
我們知道蝴蝶的翅膀往往顏色絢爛，但這并不是因為它們翅膀上有色素，而是來自“結構色”。蝴蝶的翅膀鱗片中隱藏著一組納米級的板狀結構組合，這些板狀結構互相之間嚴格按照一定間距有序排列，能改變光的波長，反射出不同顏色的光。高通這款顯示屏的顯示技術與蝴蝶翅膀上的鱗片結構相同，有兩片相距非常近的反射薄膜，中間有很小的空隙。當光線入射后，兩片薄膜間的反射會隨著空隙大小不同，對不同波長的光線產生干涉。最后，只有特定波長的光才能被反射出，被人眼看到。比如，距離遠的兩片薄膜會產生紅色，近一點會產生綠色，再遠一點會產生藍色，更近的話會是紫外線，對人眼來說是黑色。
由于能反射自然光，高通這款顯示屏屏幕不僅顏色絢麗，而且不需要經常充電，能將液晶屏占整體設備耗電的比例從50%以上降為僅有6%左右。
壁虎的腳與膠粘劑
1968年，在美國3M公司工作的工程師史賓塞·席佛試圖研發(fā)一種強力粘劑，最終他發(fā)明了一種粘性非常弱的粘合劑，這種粘合劑能重復粘貼，還不會留下痕跡。隨后，另一位3M公司的工程師將這種粘合劑與紙條結合，第一個便利貼誕生。
然而，自此之后，粘合劑的技術并沒有根本性的進步，如何將兩件物品長久地黏在一起，對于人類來說依舊是個難以解答的謎題。不過，壁虎顯然不會為這件事頭疼，它們輕松地飛檐走壁，即便物體表面多么光滑，它們也能牢牢黏住。而奧秘就在于它們的腳底有幾百萬根次納米級的細毛，能操縱負電子和正質子之間的引力，利用分子間作用力粘貼在物體表面。所以壁虎不用用力抓物體表面，并且腳一挪開，就能去除粘性。
現(xiàn)在，工程師們利用類似的工作原理，發(fā)明了一個可控的粘合劑。這個粘合劑由垂直排列的微小納米管組成，末端還有無數(shù)彎曲交織在一起的纖維，能起到與壁虎剛毛相似的功能。其粘附性甚至超越了壁虎的腳，每平方厘米達到100牛頓，是壁虎足部粘性強度的10倍之多，而且也能輕易地從物體表面去除，能夠重復使用。
現(xiàn)在這一技術主要用于小型零部件的粘貼，可以在沒有人在場的情況下，實現(xiàn)由機器人進行的全自動化拼接，工廠將能因此降低成本。
在未來，還會有更多的類似發(fā)明，比如反重力靴子，能使人們像蜘蛛俠一樣飛檐走壁。
