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解碼大自然——仿生科技的邏輯與運行

提到仿生科技,你心中可能會出現一些例子、一些圖樣,比如說擁有自我潔淨功能的衣服、可以讓泳者游得更快的泳衣等等。在搜尋列打入「仿生」你會看到「仿生材料」、「仿生建築」等一連串關鍵字,你可能因此對仿生的觀念更為模糊,你開始會想仿生科技會不會只是一種噱頭,畢竟你在生活中好像看不太到仿生的實例,你也不覺得你的生活中少了什麼。

 

如果你今天是一個公司的經營者,你也不會對一份仿生相關的企劃特別青睞,因為你看不到他可以為你帶來什麼商業價值。

 

而仿生科技真的只是一種標語嗎?

 

要回答這個問題,得要從仿生的概念開始說起。

 

你一定不是第一個嘗試這麼做的人

 

仿生學(Biomimicry)字面上的意思就是「模仿生命」,也就是從大自然中尋找模仿的對象。仿生學教母 Janine Benyus 在一場 TED 演講中提到:「我們不是第一個建造建築的,我們也不是第一個處理纖維的,或是嘗試加大容納空間,或是防水、加熱、冷卻。」這句話就解釋了為什麼仿生學存在:在地球上的這 38 億年,生物寫下的歷史就是最值得鑽研的大部頭書,更何況億萬個生物擔任創作者的作品集,就這樣展開在我們面前。

 

在遇到問題時,我們總是喜歡尋求有經驗的人做為老師,參考他們的解決方法。而大自然中的生物不僅能提供我們很多參考詳解,往往這些還會是最佳的解法。為什麼?其實從大自然是如何運作就知道這是件很直觀的事。

 

(加映:Janine Benyus: Biomimicry in action

 

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大自然的一景中就有許多我們的老師。

 

大自然準則一、使用最少的資源 

 

人類大概是地球史上少數會從環境不斷攫取資源的物種,從遠祖知道如何用火開始,人類就開始利用開採燃料、礦物等資源,來進行不間斷的生產行為。而這也讓人類將在不遠的未來付出代價。

 

大自然中多數的生物都沒有類似的行為,以動物來說,他們多半只能靠攝食來汲取能量,而這些也是他們生產時候的唯一能源,他們必須要用最節省的方式來進行生產。

 

舉例來說,在其他條件都相似的情況,當產物是如貝殼一般的黃金比例螺旋,耗費的原料會是最少的,它也可以克服最多的摩擦力、流體阻力。相較之下,人類大部分的產品製造、原料運輸都是用九十度的直角進行,這是非常消耗資源的。仿生科技公司PAX Scientific,就以這種螺旋來進行設計,打造出了風扇、泵浦等,能夠以更節省資源的方式進行生產與傳輸。

 

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貝殼的螺旋是種最節省原料的生產方式。

 

大自然準則二、對環境的無害

 

當人類想要清潔、防菌、防蟲時,常見的做法是找來最強效的清潔劑、殺蟲劑等等,卻沒有考慮到對環境造成的傷害。

 

大自然中的其他生物卻沒有辦法這麼做,因為它們跟環境的接觸非常直接,如果它們使用了一些有害物質來達成特定目的,就是對自己的棲地造成了傷害,這樣的傷害也可能會直接反饋到他們身上。因此,生物即使要產生物質,多半也是可以在短期內分解的。

 

於是蓮葉可以利用奈米級結構進行自我清潔、鯊魚的鋸齒狀皮膚避免不友善的生物附生在上面。從蓮葉啟發的自潔材料問世已久,靈感來自鯊魚皮的塗料也已經開始在醫院進行實地測試,希望能避免成千上萬的院內感染。

 

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蓮葉表面的奈米結構

 

除了這兩大準則外,大自然的運行方式還有許多令人驚豔的地方,例如說光合作用在能量轉換上的超高效率、蜘蛛絲比鋼絲還要強韌的結構,再引一句 Janine Benyus 的話,「我們是被這些天才所圍繞的。」

 

向我們周遭的這些天才虛心學習

 

仿生學,這個從大自然中學習的學問,將有可能是朝向永續發展的最佳解之一,畢竟,當我們的科技發展開始威脅到大自然時,最合理的做法就是讓我們的科技使用大自然的思維跟模式。至少,在個人與企業的環境責任都漸漸被重視的這時,接納與投入仿生科技會是個很好的選擇。

 

 

參考資料

  1. The Shark’s Paintbrush: Biomimicry and how nature is inspiping innovation, by Jay Harmon
  2. Janine Benyus: Biomimicry in action
  3. Biomimicry3.8
  4. Pax Scientific, Inc
  5. Surface allows self-cleaning from AskNature
  6. Skin prevents biofouling from AskNature
  7. 何謂仿生 from Biomimicry Taiwan

About 劉 衡謙

受理工訓練,對科學與科技懷著熱情,相信人文與藝術的力量。喜歡認識來自各方的人,以及想法碰撞時的火花。期許自己的足跡可以踏遍各個領域,成為有多重潛能的人,並在這變動的時代一展所長。嘗試使用文字記錄新知,編織想法,發揮影響。目前就讀電機工程學系。Contact: [email protected]
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