当自然赋予科技灵感
来源:   发布时间:2017-09-19 16:32:00

作者[法] 玛特·富尼耶 
出版社: 后浪丨江西人民出版社
出品方: 后浪
译者潘文柱 
出版年: 2017-10
页数: 160
定价: 128.00元



内容简介  · · · · · ·

人类的发明智慧,常常源于自然

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※编辑推荐※

☆ 精彩案例追寻仿生故事,通俗语言揭秘仿生发明

☆ 高清标本照片+手绘原理图,轻松看懂仿生发明的科学基础

☆ 丰富模块涵盖物种信息,贯穿历史文化与奇思妙想

☆ 当自然赋予科技灵感,方知自然之智慧与慷慨

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※内容简介※

亿万年来,大自然中种类繁多的植物和动物经过优胜劣汰的进化过程,形成了千奇百怪的形态和功能,这些多样性中包含了大量可以帮助解决技术问题的方法。于是,懂得观察的工程师、建筑师和科学家就向慷慨的大自然学习那些简单而有效的想法,进而发展出了仿生学……

本书以精彩案例讲述植物和动物如何启发了发明家、工程师、建筑师、科学家,也讲述了仿生学如何成为现代科学研究中最有前景的学科之一。在每一个对页里,左页介绍一种植物或动物启发一种或多种仿生发明的故事,另有多个小模块,向我们展示了这种植物或动物的物种信息、奇特策略以及由它们引发的“想象出的发明”;右页则是该植物或动物的标本照片,以及由插画师蒂特瓦内(Titwane)绘制的发明原理图。

日新月异的科技可能已经将书中所称的“我们或许能够发明”和“正在研究”变成了现实,而“目前已得到广泛应用”或许已经过时。但无论如何,这些仿生发明的故事依然充满趣味,我们从中看到的大自然的巧妙与慷慨,也永不过时。更多关于仿生学的妙趣有待读者朋友们在阅读过程中悉心发现。


作者简介  · · · · · ·

玛特·富尼耶(Mat Fournier),毕业于巴黎第八大学,专业为法国文学和比较文学,现为美国伊萨卡学院助理教授。童年和青年的大部分时间都在梅康图尔山林间度过,学习过动物、植物和景观方面的知识。




当自然赋予科技灵感的书评 · · · · · 

很棒的仿生学科普,非常适合青少年阅读

魔云兽 评论 当自然赋予科技灵感   2017-08-25 17:46:57



大前天收到了《当自然赋予科技灵感》这本书的样书,当时特别激动。因为这就是我中学的时候最想看的那种书。

要说起这种感觉来,得往前追溯到我四五岁的时候。有一次,我爷爷跟我讲飞机是仿造蜻蜓制造的,又过了很久,他用帽子抓住了一只蜻蜓,我好好观察了一番,产生一个执念:一定要自己去抓一些。差不多六七岁的时候,我和小伙伴们去河边玩,用渔网抓到了好几只蜻蜓。那时候,我就发现蜻蜓两双翅膀的前面靠外的部位各有一个硬硬的东西。我把这个发现告诉我爷爷,我爷爷没反应,但是一个邻居说他认识一个航空公司的人,说不定以后可以问问。不过,后来他也没有帮我问到,有可能是忘记了。但翅膀上这个到底是什么东西,这个问题却埋在了我的心中。

没想到,这个问题在我高中的时候解决掉了。当时,我在同学家里住着,翻到了一套类似《十万个为什么》的大百科全书,里面有一章内容谈的正是我想要知道的,原来这叫做翅痣或者翼眼,对蜻蜓高速运动时防止震颤有很大作用,这个东西被航空技术采用了以后,减少了飞机的震颤。那时候,我才知道,其实飞机的发明更多借鉴的是鸟类,而不是蜻蜓。但是,你可以想象我当时看到这个知识时那种得意和兴奋。可惜那本书上关于仿生学的部分内容比较少,没看过瘾。

因此,当我看到《当自然赋予科技灵感》的时候,忍不住就在朋友圈拍照分享了它!

仿生学之所以诱人,抛开实用的原因不说,在于它把大自然的神奇之处展现在了我们面前。我们还是个小婴儿的时候,好奇心是非常强烈的。但随着我们的成长,很多事物就习以为常了,并且很难不受人类中心主义的影响,这个时候的我们往往是自大而盲目的。所以,在这个阶段仿生学展示自然的神奇,实际上有让我们二次认识世界的价值和意义。这个点本身是能震撼我们的地方。

生物进化的过程,优胜劣汰。物竞天择,适者生存。这里有很多神奇之处。我们可以笼统地称之为大自然的智慧。人类要解决的很多工程学上的问题都可以通过学习自然界的某些生物的特性来解决。而《大自然赋予科技灵感》正是这样的案例的一个简要汇总。

全书一共67个案例,其中动物55种,植物12种。每一种生物都是用2页内容介绍完的,第一页是该种生物的仿生学运用案例。第二页是来自图卢兹自然历史博物馆和蒙彼利埃第二大学植物标本馆对应的动植物标本图。第一页又分两大部分,分别是:①该生物的仿生学应用。②生物的照片和简介和一些生物特性的介绍。行文比较简洁,仿生学应用部分大约五六百字,作为常识类科普,长度适中。

特别值得注意的是长达9页的前言,写得十分好。从扑翼机的设计写到了机器仿生学,从动物的群体活动启发计算机算法,到生物如何影响有机材料的发明,作者都做了精彩而简要的论述。最后上升到了模仿大自然本身的高度,为我们重新审视人与自然的关系提供了一个角度。

书里的这些案例,有一部分我早就在别处看到过了。所以,不再提了。但是有几个是第一次听说,可以顺带在这篇文章里提一下,也可以给对这本书有兴趣的人做一个参考。

第一个案例是关于海参的。这玩意儿我估计很多人都吃过,但是你可能不知道海参有一个特点,它的身体一般情况下是很软的,但是它可以迅速变硬。(别想歪)是遭受攻击的时候就会变硬。那这个是为什么呢?科学家研究就发现不是因为海绵体,而是一组网状结构的纤维素纤维决定的。海参遭遇攻击的时候,皮肤表面立刻会分泌一些分子将这些纤维链接起来,然后就变硬了。等危险过去,海参平静下来,它又会分泌具有软化特质的蛋白质,它的皮肤就又变软了。

这个功能对人类大脑疾病的治愈很有好处。不是说把它吃了炖成海参粥缓解心脑血管病那种意思,而是说现在为了治疗某些大脑疾病,要给大脑植入某种微电极。而这种东西现有的材料都很硬,大脑会对它有一个排异反应,就会毁坏它的功能。但是受惠于对海参的研究,2008年,美国就有科学家制造成了与海参同样特性的材料,由一种橡胶聚合物和纤维素纤维组成。而这种新型的生物材料不仅可用于制造微电极,也可以用在美容等方面。

第二个案例和奥运会有点关系。2009年7月, 国际泳联宣布“鲨鱼皮泳衣”2010年全球禁用。这条新闻当时我看过,觉得很不可思议。因为禁止泳衣的前一年,“飞鱼”菲尔普斯就穿着第四代“鲨鱼皮”,在北京奥运会上创造了夺得8枚金牌的神话。在一篇稿子中,我看到菲尔普斯这样评价这种泳衣:“穿上它跳进泳池,像灼热的刀刃划过细腻的黄油,我真的从未穿过这么好的泳衣。”可见仿生学的神奇之处。我简单查了一下资料得知鲨鱼表皮其实不是平滑的,而是有鳞片,这些鳞片像盾牌一样,高低错落地排列着,这些特别的形状可以减少紊流。所谓紊流是一个流体力学术语,我们大致可以理解为物体在流体中做高速运动时,产生的大量漩涡。这种涡流有粘黏耗能的属性,会降低移动速度。而鲨鱼的这个鳞片是可以减少紊流的,这个技术被用在了泳衣的设计中。

在《当自然赋予科技灵感》一书中,让我感到惊讶的是,这种能减少紊流的鳞片,由于其高低错落的排列,还具有了一种隔离微生物的功能。换句话说微生物是很小的,但是也需要平整的地方来落脚,而在微观层面鳞片的这种高低错落,就好比我们在床上钉满了钉子,根本没办法落脚。于是人们受此启发,发明了一种所谓的“抗菌膜”,不用药物就可以阻止微生物,这个东西的应用前景可以说非常广泛。

第三个案例是埃菲尔铁塔,这个东西的设计居然是受到了人骨的启发。我们说流行文化是变化的,在当时埃菲尔铁塔广受批评。莫泊桑就说这玩意儿就是一个不雅的骨架。但这句嘲讽的话,其实说出了某种真相。

埃菲尔铁塔的设计者叫莫里斯·克什兰,他为古斯塔夫·埃菲尔打工。要做出这么一个铁塔,工程学上的问题十分困扰莫里斯·克什兰,所以他就去请教他的朋友卡尔·库尔曼。卡儿·库尔曼就介绍了这种模仿人类骨骼的建筑方式。而这个卡尔·库尔曼之所以会这个,也是很巧。他设计起重机的时候,去拜访了一位朋友。这位朋友是一位解剖学教授,当时,他正在解剖股骨。卡尔·库尔曼看到股骨的结构时,就激动了,甚至大呼,“这就是我的起重机”。股骨的形状可以很好地把受力分流,于是他的起重机被设计出来了。这个方法最后被用在了埃菲尔铁塔建筑问题的解决上。可见,没事儿多见见朋友还是有好处的。

莫泊桑大概想不到,这个嘲讽竟然不幸言中了部分事实吧。

第四个例子,是关于壁虎的。这个我一直以为他是靠脚上的吸盘来在天花板上走的,看了书才知道,原来不是吸盘,而是脚上的刚毛与天花板上的物质产生的“范德瓦耳斯力”来维持的,这个居然涉及量子力学!也是很震惊了!很多实验室已经制造出模仿刚毛结构的表面合成物,虽然效果比不上壁虎,但是也能达到反复粘黏任何材质的目的。

更多的内容就不举例子了。

总而言之,如果你对仿生学有兴趣,想了解一些入门级知识,这本书还是非常不错的。中学的时候,一直想看的书,终于被我看到了,挺开心的。


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