2020年公务员考试常识积累：神奇的仿生学
神奇的仿生学
人们发现，一些关于植物和动物的相类似的功能，实际上是超越了人类自身在此方面的技术设计方案的。植物和动物在几百万年的自然进化当中不仅完全适应自然而且其程度接近完美。仿生学试图在技术方面模仿动物和植物在自然中的功能。
仿生学的定义
仿生学是研究生物系统的结构和性质以为工程技术提供新的设计思想及工作原理的科学。属于生物科学与技术科学之间的边缘学科。
它涉及生物学、生物物理学、生物化学、物理学、控制论、工程学等学科领域。仿生技术通过对各种生物系统所具有的功能原理和作用机理作为生物模型进行研究，最后实现新的技术设计并制造出更好的新型仪器、机械等。
仿生学例子
苍蝇与振动陀螺仪
苍蝇是声名狼藉的“逐臭之夫”，凡是腥臭污秽的地方，都有它们的踪迹。
苍蝇的楫翅（又叫平衡棒）是个“天然导航仪”，人们模仿它制成了“振动陀螺仪”。这种仪器已经应用在火箭和高速飞机上，实现了自动驾驶。
蝙蝠与雷达
蝙蝠会释放出一种超声波，这种声波遇见物体时就会反弹回来，而人类听不见。雷达就是根据蝙蝠的这种特性发明出来的。在各种地方都会用到雷达，例如：飞机、航空等。
从萤火虫到人工冷光
在自然界中，有许多生物都能发光、在众多的发光动物中，萤火虫是其中的一类。
萤火虫约有1500种,它们发出的冷光的颜色有黄绿色、橙色，光的亮度也各不相同。萤火虫发出冷光不仅具有很高的发光效率，而且发出的冷光一般都很柔和，很适合人类的眼睛，光的强度也比较高。因此，生物光是一种人类理想的光。
早在40年代，人们根据对萤火虫的研究，创造了日光灯，使人类的照明光源发生了很大变化。科学家先是从萤火虫的发光器中分离出了纯荧光素，后来又分离出了荧光酶，接着，又用化学方法人工合成了荧光素。
人们已能用掺和某些化学物质的方法得到类似生物光的冷光，作为安全照明用。
翠鸟和新干线
日本的工程师们成功地制造出了新一代新干线列车，其运行时速超过320公里，但是当列车高速行驶时其产生的噪音超过了环境标准，这是由于列车高速通过狭窄的车道时将产生音爆效应。
这一问题的一部分原因是列车的车头是子弹型，因此它会“推挤”前方的空气而非“切穿”过去。为了解决这个问题，工程师们从翠鸟的嘴巴上得到了灵感，这种鸟类在冲向水中捕鱼时只会溅起很少的水花。
观察发现，翠鸟拥有一个流线形的长长鸟嘴，其直径逐渐增加，以便让水流顺畅向后流动。通过仿生学设计，工程师们对子弹车头进行重新改造，西日本铁路公司制造出了500系列列车，并于1997年投入使用。实践证明这种列车的车速比起原有设计提升了10%，而电力消耗降低了15%，而噪音水平也有了显著下降。
像鲨鱼那样对抗细菌
很多鲸类和海牛的身上会长出藻类甚至藤壶，但是不知道你注意过没有，鲨鱼的身上却从来不会出现这种情况。这似乎得益于鲨鱼身上一种被称为“盾鳞”的结构。这是一种软骨鱼类特有的，与牙齿结构近似，由表皮和真皮共同形成的鳞片，这也是鲨鱼的皮肤摸上去非常粗糙的原因。
科学家们根据鲨鱼皮肤的构造启发，设计了一种被称为“鲨鱼”的表面工程设计。这种表面结构本身不需借助任何其他手段，其本身便可以阻止细菌在其表面生长。一家名为“鲨鱼技术”的公司已经将应用这种仿生技术的贴膜销售给许多需要防菌的用户，并生产了一些有意义的新型产品，如不会被细菌感染的导尿管等等。
像蚊子那样扎针
不管过后有多么其痒难耐，你会发现蚊子在咬人时你是不怎么疼的。蚊子的口器接触人体的方式可以使它触发尽可能少的皮肤神经，从而减少疼痛反应。
在对这一现象进行的渗入研究中，日本关西大学的工程师们制造出了一种细微的，根据蚊子口器仿生制成的锯齿形针尖。和传统的圆柱状针管不同，在中央针尖的旁边还设置了两条细微的外侧锯齿条，极大地降低扎入人体的痛楚。
全天然空调系统
白蚁会建造这样巨大的巢穴系统，但是在炎热干燥的非洲草原上，这样一个建筑的内部却总是能自己保持恒温和湿润。不论外界多么潮湿，干旱，高温或寒冷，对其内部毫无影响。为了做到这一点，白蚁们会视情况在一天中忙着不停的打开或关闭不同方向的通风口。
在设计津巴布韦首都哈拉雷市的东门购物中心和办公大楼时，设计师麦克·皮尔斯研究了白蚁巢穴的结构。其结果是，东门购物中心只需要传统设计10%的能量消耗。这样形成的节约使它得以降低租金，从而吸引更多商户入驻。
尼龙搭扣和苍耳
尼龙搭扣是由瑞士工程师德梅斯特拉尔发明的。
德梅斯特拉尔他喜爱郊游与打猎，每当他从郊外回来后，常发现他的衣服上粘着一些鬼针草的种子，除去这些鬼针草的种子很费事，这引起了他的兴趣，于是从衣服上取下一颗种子放在放大镜下仔细观察，发现种子上的芒毛有一个个小钩子，正是这些小钩子抓住了衣服上的纱线。由此他突发奇想，如果能在带子上也产生这些类似的小钩子，它不就也可以使布带相互搭接代替纽扣和拉链了吗？
在鬼针草种子的启示下，他经过8年的精心研究，终于设计了定型的产品，这便是尼龙搭扣带的由来。拉链的发明虽然使穿衣更加方便、快捷而轰动服装界，但搭扣的发明更胜一筹。
【刷题巩固】
1、下列关于仿生生物学的应用对应关系不正确的是：
A.子弹头列车——翠鸟
B.发光纤维——萤火虫
C.维克罗尼龙搭扣——苍耳
D.全天然空调系统建筑——非洲白蚁巢穴
【答案】B
【解析】
第一步，本题考查生活常识并选错误项。
第二步，发光纤维是指受到光和放射线的照射时，能发出比照射光波长更长的可见光的纤维。萤火虫有专门的发光细胞，细胞内部的化学物质与氧气发生反应从而进行发光。两者的发光原理不一样，不属于仿生生物学的应用。
因此，选择B选项。
【拓展】
A项：子弹头列车设计灵感来自翠鸟的喙。列车在高速行驶中，列车车头形成的风墙不仅仅会产生巨大的噪音，而且还会减慢列车的速度。而根据翠鸟喙部形状设计的新型列车车头可以消除这些问题，可以帮助列车能效提高20%。
C项：维克罗尼龙搭扣是由瑞士发明家乔治发明的，灵感来源于苍耳。苍耳身上带有一些小刺，这些小刺粘在有毛的裤子上，就会牢牢粘住，很难甩掉。乔治利用苍耳的原理，发明了尼龙搭扣。
D项：全天然空调系统建筑灵感来源于非洲白蚁的巢穴。白蚁建造的巢穴系统，即使在炎热干燥的非洲草原上，也可以使建筑内部总能保持恒温和湿润。设计师麦克研究了白蚁的巢穴，设计出了津布巴韦首都哈拉雷市的东门购物中心和办公大楼。
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(责任编辑：长理培训)
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