仿生学中受自然启发的设计和创新

Biomimetics Nature-Inspired Design and Innovation

 

作者:Sandy B. Primrose

出版:Wiley Blackwell

索书号:Q811/P953/2020/Y

ISBN: 978-1-119-68332-2

藏书地点:武大外教中心

 

仿生学是一门应用科学,自然是仿生的母体,自然与人的关系必然无可选择地走向和谐,天人合一不仅是人与自然和谐关系的最佳诠释,也是人生存方式的具体要求。仿生学基本任务是研究生物系统的优异能力及产生原理,将其模式化,再运用于新技术设备的设计与制造,或者使人造技术系统具有类似生物系统的特征,以解决人类社会的重要问题。

当前,整个社会正经历着一场以信息技术为核心的技术变革,其影响所及,并不仅仅局限于科学技术领域,还波及到哲学和认识领域。资源与环境问题日益突出,人的生存方式也发生了根本性的变化。人们在重新反思人与自然的关系的同时,找到了一个令自己尴尬的答案:我们在“征服自然和改造自然”的过程中,“师造化”一直是我们的主导方式,现在这个古老的论题被新兴的“仿生学”所取代,对当代社会生活和人的生存方式依然起着决定性的作用。

仿生学就是顺应自然规律,仿生学就是“师造化”, 是天人合一的具体体现。仿生学又称生物模拟学, 仿生学一词是1960年由美国斯蒂尔根据拉丁文“bios”(生命方式的意思)和字尾“nlc”(“具有……的性质”的意思)构成的。他认为“ 仿生学是研究以模仿生物系统的方式、或是以具有生物系统特征的方式、或是以类似于生物系统方式工作的系统的科学。”仿生学的研究范围主要包括力学仿生、分子仿生、能量仿生、信息与控制仿生等。它属于应用生物学的分支,是生物学、数学、工程技术学之间的交叉学科,是一门应用基础和技术开发研究相结合的学科。仿生学基本任务是研究生物系统的优异能力及产生原理,将其模式化,再运用于新技术设备的设计与制造,或者使人造技术系统具有类似生物系统的特征,以解决人类社会的重要问题。

人们总是从自然界获得灵感。达·芬奇在16世纪写道“人类的灵性将会创设出多样的发明来, 但是它并不能使得这些发明更美妙、更简洁、更明朗,因为自然的物产都是恰到好处的。” 但是,仿生学的典范成就并非仅仅来自对自然的模仿,而是努力探究自然系统背后的原理与机制,然后对其加以具体应用的结果。

发明史上有许多著名的应用仿生学的例子。最生动的是瑞士工程师乔治·梅斯特劳在20世纪40年代从沾在自己裤子和爱犬耳朵上的苍耳属植物获取灵感发明了尼龙搭扣。科普作家杰宁·贝那斯在她1997年的著作《仿生学》中写道“和工业革命不同,仿生学革命带来的不是一个我们从自然界中掘取什么的时代,而是我们从自然中学习什么的时代。”美国生理学研究人员证实,当人仿猫打吨,大脑和肌肉立即呈松弛状态,脑频率从每秒10次降至每秒1次,这非常有益于精神和体力的恢复。他们对一组大学生的测试也证明,一天中只要有多次瞬息的打吨,一个人完全可以连续工作而不觉困倦。

正如中科院院长路甫院士在香山科学会议做报告时所说:“ 经过数十亿年的进化和自然选择,自然界的生物为人类的创新提供了天然的宝库。”仿生学的发展态势如何,必将影响到一个国家的综合实力和竞争力。在美国,有一项长期研究计划与仿生科技紧密相关, 其优先发展先进制造、先进材料和先进军事装备。在德国,其研究与技术部已就“21世纪的技术”为题在自适应电子技术、仿生材料、生物传感器等投入相当大的人力和财力。此外,英、日、俄等国都制订了相应的中长期规划,准备在仿生学研究领域展开源头创新竞争。

社会或许会拥抱基因工程, 或许认为它太危险而抛弃它。但是无论怎样,自然世界仍将激励设计师、科学家和其他一些创新者。现在,科学家们正带着定向、导航、探测、能量转换、信息处理、生物合成、结构力学和流体力学等众多的科学难题,到自然界中去寻找启示和答案。而且仿生学正被逐步应用到人类生活的各个领域,影响和改变着人与自然的关系的同时,也给我们的生存方式带来了巨大的影响。

《仿生学中受自然启发的设计和创新》一书于2020年由Wiley Blackwell出版,作者是Sandy B. Primrose

《仿生学中受自然启发的设计和创新》一书中,专家研究人员介绍了仿生学中受自然启发的设计和创新,讨论的主题主要包括八个部分,仿生学的开端,运输、运动和能量,色彩和光线,建筑环境,智能材料,智能设备,生物学对计算机科学的影响,仿生学的未来。《仿生学中受自然启发的设计和创新》一书从各个方面讲解了仿生学中受自然启发的设计和创新,旨在为想要进一步了解仿生学的人员提供简明易懂的介绍以及方法技术指导。

《仿生学中受自然启发的设计和创新》一书作为仿生学专业研究读物,观点新颖独到,内容饱满详实、语言浅显易懂,除此之外,还包括一些其他的特点:

1、本书分为七章,提供了一个专业的、当代的、对仿生学的当前知识和进展的简明的回顾。本书涵盖了仿生学领域研究人员试图模仿植物或动物的方面,以解决航空航天,船舶,建筑,电子,光学等问题。它呈现了仿生学的最新发展,并给读者提供充分的基础知识,以帮助他们理解当前复杂的技术。

2、本书充分详细地介绍每个主题,以使读者理解原始的科学论文。强调了那些将仿生学应用到产品中的例子。给出特征文本框为没有物理背景的生物学家提供有关物理或工程原理的信息。涵盖了很新的科学文献,截至20197月。

总的说来,《仿生学中受自然启发的设计和创新》一书为想要了解仿生学的人员提供了清晰的导读路径,作为仿生学领域的一本前沿研究图书,是一本值得为想要涉足该领域的人员推荐的专业书籍。

 

本书目录:

1. 仿生学的开端

2. 运输,运动和能量

3. 色彩和光线

4. 建筑环境

5. 智能材料

6. 智能设备

7. 生物学对计算机科学的影响

8. 仿生学的未来

索引

 

 

胡萌欣 武汉大学生命科学学院 博士