若以設(shè)計(jì)的優(yōu)雅和效率而論，大自然是當(dāng)之無(wú)愧的冠軍。與人類的技術(shù)相比，自然母親的解決方案通常更為經(jīng)濟(jì)、更堅(jiān)固耐用，且能夠自我維護(hù)，在強(qiáng)度、速度和輕便度上更是遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了人類。
那些尋求新設(shè)計(jì)理念的工程師們一直在從自然設(shè)計(jì)中尋找靈感。仿生學(xué)，或稱之為“生物模擬”，是由來(lái)已久的創(chuàng)新之路，其出現(xiàn)的歷史至少可以上溯至十五世紀(jì)，當(dāng)時(shí)萊昂納多·達(dá)芬奇通過(guò)研究鳥類來(lái)嘗試制造飛行器。
自然奇妙的創(chuàng)造力令人類仰視，為了向這種天生之偉力致敬，我們將世界上最酷的仿生學(xué)應(yīng)用和研究領(lǐng)域羅列了出來(lái)，并一一展現(xiàn)在讀者面前。
翠鳥和新干線高速列車
工程師們?cè)趯?duì)日本的新干線高速列車進(jìn)行升級(jí)之后，成功的將時(shí)速提升至320公里每小時(shí)，但新問(wèn)題隨之而來(lái)，如此之高的速度導(dǎo)致列車的噪音超出了環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，例如，當(dāng)列車駛出狹窄的隧道時(shí)就會(huì)產(chǎn)生音爆。
音爆產(chǎn)生的部分原因在于列車粗短的子彈型車頭會(huì)擠壓前方的空氣，而不是穿過(guò)去。為了解決這個(gè)問(wèn)題，工程師們從翠鳥的喙上找到了靈感，翠鳥鳥嘴的結(jié)構(gòu)能讓它在潛入水中時(shí)很少濺起水花。
翠鳥流線型的長(zhǎng)喙從尖端到頭部的直徑是逐漸增大的，潛水時(shí)會(huì)讓水流向身后。通過(guò)將子彈頭列車的車頭部分改造成翠鳥鳥喙的形狀，西日本鐵路公司（West Japan Railway Company）的工程師們成功開發(fā)出新型的500系列列車，并于1997年投入使用。這種列車不僅噪音較低，而且行駛速度快了10%，電能消耗減少了15%。
圖片：1）AskNature.org；2）Wikipedia.org
強(qiáng)壯如樹
樹干和骨骼不僅非常強(qiáng)韌，而且重量相對(duì)較輕。為了使壓力能夠均勻分布，樹會(huì)在承重最多的位置增加材質(zhì)；而骨骼則會(huì)從那些不必要的位置去掉多余的物質(zhì)，以此來(lái)減輕骨骼框架的重量。工程師們已經(jīng)將樹木和骨骼的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)融入到軟件設(shè)計(jì)方案中，對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象的重量和外觀進(jìn)行優(yōu)化。
梅賽德斯公司的Bionic概念車從大樹和箱鲀上汲取了設(shè)計(jì)靈感，車身分量極輕，卻非常牢固。雖然這款小排量的汽車并沒(méi)有被大批量生產(chǎn)，但梅賽德斯卻將相似的設(shè)計(jì)理念運(yùn)用到其他量產(chǎn)車型上。
圖片：1）AskNature.org；2）Daimler AG/Creative Commons
可自我修復(fù)的柔韌混凝土
一道小小的刀口就會(huì)讓我們疼得齜牙咧嘴，到處找創(chuàng)可貼，其實(shí)這樣的傷口通常并不嚴(yán)重。我們的循環(huán)系統(tǒng)就如同一個(gè)立體的微血管網(wǎng)絡(luò)，它會(huì)很快制造出相關(guān)材料，幫助我們修復(fù)損傷。
密歇根大學(xué)的工程師們發(fā)明了一種具有皮膚般自動(dòng)愈合功能的混凝土。他們用特殊的超細(xì)纖維來(lái)替代粗糙的砂石顆粒，以強(qiáng)化水泥。纖維可以使混凝土彎曲并出現(xiàn)頭發(fā)絲細(xì)的裂紋，而不是直接裂出口子。出現(xiàn)裂紋以后，混凝土?xí)闹車目諝庵形账魵?，變軟進(jìn)而“生長(zhǎng)”，從而將裂縫填充起來(lái)。同時(shí)，水泥中的鈣離子也會(huì)吸收水分和二氧化碳，形成碳酸鈣——碳酸鈣是貝殼的主要成分。再生和再度硬化會(huì)使破損的水泥再次變得牢固起來(lái)。
雖然自修復(fù)混凝土的生產(chǎn)成本是傳統(tǒng)混凝土的三倍，但考慮到建筑使用過(guò)程中維修費(fèi)用的降低，因此收回成本并不是什么難事。
圖片：1）John DellAngelo/Flickr；2）Nicole Casal Moore，密歇根大學(xué)新聞服務(wù)和工程學(xué)院
像鯊魚一樣對(duì)抗病菌
與鯨類和海牛這些海生哺乳動(dòng)物不同，鯊魚的皮膚不會(huì)附生海藻或藤壺，這可能要?dú)w結(jié)于其皮膚上被稱之為“膚齒”的微小鱗屑。
Sharklet是一種僅通過(guò)圖案設(shè)計(jì)就能防止細(xì)菌生長(zhǎng)的工程化表面結(jié)構(gòu)。開發(fā)出這種結(jié)構(gòu)的 Sharklet Technologies公司正在出售用于覆蓋表面的粘附膠帶，并制造了一些帶有這種圖案的醫(yī)療器材如導(dǎo)尿管等。
圖片：1）AskNature.org；2）Sharkskin closeup/Sharklet Technologies
自動(dòng)輸水系統(tǒng)
有帶刺魔鬼之稱的澳洲魔蜥會(huì)通過(guò)皮膚上的槽型結(jié)構(gòu)來(lái)給水。待晚間空氣溫度下降，凝結(jié)在蜥蜴皮膚上的露珠就可以通過(guò)毛細(xì)管作用輸送到它的口中。
如果被動(dòng)輸送系統(tǒng)能夠用來(lái)收集和分配天然的蒸餾水，那它也能夠幫助數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的人們輕松獲取干凈的淡水。
圖片：1）AskNature.org
能減少疼痛的蚊式針頭
雖然被蚊子叮后皮膚會(huì)長(zhǎng)出紅包，而且奇癢難當(dāng)，但它一開始刺入皮膚是不會(huì)產(chǎn)生痛感的。因?yàn)椴还饣木壒?，所以蚊子鋸齒狀的尖喙會(huì)較少觸碰到皮膚中的神經(jīng)。
為了減少穿刺時(shí)的疼痛感，日本大阪市關(guān)西大學(xué)的工程師們以蚊子的尖喙為模型創(chuàng)造出一種帶有鋸齒邊緣的微小針頭。和平滑的圓柱形傳統(tǒng)針頭不同，這種針頭的外部是兩段鋸齒條，中空的部分可以在鋸齒條之間滑動(dòng)。
圖片：1）AskNature.org；2）Seiji Aoyagi
純天然空調(diào)
不管外面的天氣是潮濕還是干燥，是炙熱還是嚴(yán)寒，白蟻巢穴的內(nèi)部都可以保持恒溫恒濕。為了做到這一點(diǎn)，白蟻需要不斷的打開和關(guān)閉一系列的冷熱通風(fēng)孔。
在規(guī)劃津巴布韋首都哈拉雷市的東門購(gòu)物中心和辦公大樓時(shí)，建筑師邁克·皮爾斯（Mike Pearce）就研究了白蟻巢穴的構(gòu)造。在落成之后，東門購(gòu)物中心的能耗僅為傳統(tǒng)建筑的10%，能耗的減少使得鋪位的租金也隨之降低。
圖片：1）AskNature.org
制造更好的沖浪板
座頭鯨鰭部前緣的波紋結(jié)構(gòu)能幫助它優(yōu)雅靈活的穿梭于海水之中。這種被稱之為結(jié)節(jié)的結(jié)構(gòu)可以減少阻力，讓座頭鯨緊緊“扣住”水流，從而確保它能夠以龐大的身形繞著小圈巡游。
受此啟發(fā)，沖浪板開發(fā)商Fluid Earth就發(fā)明了一款帶有座頭鯨鰭部結(jié)構(gòu)的沖浪板。
圖片：1）AskNature.org
水下無(wú)線射頻識(shí)別標(biāo)簽
藍(lán)色大閃蝶翅膀上的細(xì)微層狀結(jié)構(gòu)會(huì)以不同角度反射光線，從而呈現(xiàn)出彩虹一般的干涉圖樣來(lái)。
生產(chǎn)無(wú)線射頻身份標(biāo)簽的Omni-ID公司通過(guò)研究這種反射模式，發(fā)明出一種能透過(guò)金屬網(wǎng)格或在水下都能讀取的標(biāo)簽。這套裝置以一系列精巧的金屬片來(lái)聚焦和操控入射的無(wú)限電波，使標(biāo)簽將清晰的信號(hào)反射回來(lái)。
圖片：1）AskNature.org；2）RFID Radio
