昆蟲的感覺器官和仿生學(1)-資料下載頁

　　

【正文】 cal processes that happen inside those animals, without keeping them caged up or tethered in labs. ? Bionic bugs could soon provide biologists with an unprecedented ability to study insects in their natural environment. Imagine breeding cyb moths and beetles outfitted with tiny selfsufficient GPS monitors and chemical sensors — then releasing them to the skies and forests. 110 ? ―We want to monitor body temperature, metabolic rate, flight speed — we want to map where they are going, map their life history. A lot of this is really unknown,‖ said VandenBrooks, coauthor of the Berkeley study. ―Animal tracking devices and how long they last are an important issue,‖ said Cornell’s Reissman. ―Making better, longer lasting devices would be very advantageous to understanding biological systems.‖ 111 ? Focusing on the nervous systems of insects has also proven beneficial to scientists. It might seem trivial to study the brains and behaviors of bugs, but nerves — the individual cells of the nervous system — are so plicated that researchers need to tightly concentrate their efforts to make progress. ? ―It’s a very valuable way to approach and study neuroscience,‖ the University of Utah’s Harrison said. ―It turns out biology is really, really plex. A housefly has a quarter million neurons in its brain — and that’s just a housefly!‖ 112 ? ―It’s such a scifi approach that some people see no feasibility or use for this research,‖ said Reissman, ―but the truth is that each of these research areas needs advancing. We’re going to keep seeing good science e out of this.‖ 113 不會漏氣的仿蜂巢輪胎 ? 我們的身邊日夜都陪伴著大量昆蟲和蜘蛛綱動物，它們形態不一，體型各異，但由于長相恐怖，我們幾乎不會將它們作為思考的對象。實際上，昆蟲和蜘蛛綱不僅在地球生態系統中占據重要位置，同時也是人類的一個不可思議的靈感源泉，很多富有創造性的設計靈感均來自于這些小生靈。以下盤點的是十大仿生設計，設計靈感來自蝴蝶、甲蟲、蜘蛛等昆蟲和蜘蛛綱動物，它們讓我們研制的設備進一步接近自然的完美。 114 ? 未來的輪胎不需要充氣，因此也就不存在漏氣問題，這一進步能夠挽救很多士兵的生命。按照政府提出的要求，輪胎需要具備較高的承重能力，可抵御臨時爆炸裝置襲擊并且能夠在遇襲后仍以每小時 50英里 (約合每小時 80公里 )的速度行駛。為了滿足政府的要求， Resilient技術公司和威斯康星州大學麥迪遜分校聚合體工程學中心的開發人員設計了模仿蜂巢結構的輪胎。他們知道沒有什么能夠比這種設計更完美的了。這種仿生輪胎由一系列六角形構成，擁有極高的堅固度同時可讓重量均勻分布以實現平滑行駛。 115 世界上一些嚴重缺水的地區，只有富有革新性的發明創造才能真正確保飲用水的潔凈與安全。一位設計師做到了這一點，創造性地提出了從霧氣中獲取水的想法。他就是帕克 基特，所設計的“露水庫”水壺模擬了甲蟲霧中取水的方式，水壺背部的脊狀結構能夠收集露水。這款水壺采用不銹鋼圓頂造型，早晨時的溫度低于空氣，所形成的露水會滑落至一個收集道。“露水庫”一次大約可收集一杯水，雖然聽起來不是很多，但對某些人來說，一杯水卻能夠決定他們的生死。 116 ? 這一設計與甲蟲靈感水壺類似，但個頭卻是它的 1000倍。這個圓形露天劇場名為“水劇場”，坐落于海濱地區，能夠從空氣中獲取水并有效蒸餾海水。水劇場是專為金絲雀群島的拉斯帕爾馬斯開發區設計的，它同樣從甲蟲身上獲取靈感。這座劇場利用獲取的淡水澆灌農作物，同時為炎熱的沙漠氣候送去陣陣涼意。 117 ? 令人吃驚的垂直概念農場是文森特 卡勒博為紐約設計的，長著金屬和玻璃“翅膀”，設計靈感直接來源于蜻蜓的外骨骼。這座供養動植物的農場能夠利用充足的陽光和高空的空氣流動。它共有 132層，有望在羅斯福島拔地而起。除了農場外，這座建筑的內部還建造了住宅和辦公室。 118 ? 盡管本身呈彩虹色，但不管從哪個角度觀察，巴西甲蟲L. augustus的鱗片總是呈現出綠色。雖然聽起來沒什么大不了的，但對于研制光學計算機芯片的科學家來說，這卻是解決一個困擾了他們多年的問題的關鍵。 L. augustus的鱗片含有一種晶體，內部結構與蜂巢類似，為光學計算所需的光子晶體提供了一個模型。 119 ? 如何讓津巴布韋的中高層建筑在不使用空調或者不用支付大筆電費情況下保持涼爽呢？答案是模仿自冷卻的白蟻堆。非洲白蟻堆上遍布加熱孔和冷卻孔，通過讓這些孔不斷打開和閉合，白蟻堆能夠保持內部溫度穩定。蟻堆底部的孔負責吸入空氣，頂部的孔則負責將空氣排出。津巴布韋東門中心采用的通風系統工作方式與蟻堆類似，可保持內部溫度舒適。很顯然，這是一種具有可持續性和成本效益的方式。 120 Mirasol顯示屏 ? Mirasol的低電壓顯示屏能耗低，是取代手機、平板電腦和電子閱讀器等設備所采用的電子墨水的一個理想替代品，其設計靈感來自于蝴蝶翅膀。蝴蝶翅膀上的微小鱗片能夠反射光線，上面覆蓋著透明的膜。隨著蝴蝶拍打翅膀，陽光在穿過翅膀時發生折射，由于不同波長的光折射率不同，蝴蝶的翅膀看起來呈透明狀。 Mirasol顯示屏能夠產生類似的效果，它采用兩個玻璃面板和微型鏡子，能夠將顏色反射到屏幕上。這也就意味著顯示屏能夠在強烈的陽光照射下顯示出鮮艷的色彩，使其在陽光下更容易觀看。 Mirasol顯示屏利用環境中的自然光線而不是人造照明。 121 ? 2022年，科學家發現蝴蝶翅膀上的鱗片能夠充當天然的太陽能收集器，可以極高的效率吸收陽光。研究人員利用從蝴蝶翅膀上獲得的靈感，提高染料敏化太陽能電池收集陽光的能力。在所有太陽能電池中，這種電池的光能轉化效率最高。更令人感到欣喜的是，與此前采取的方式相比，仿蝴蝶翅膀太陽能收集器的成本效益更高。 ? 122 ? 建筑公司 Ofis從蜂巢身上獲得靈感，為低收入家庭設計出圖片中展示的住宅，既可在最大程度上做到保護隱私，同時又極具美感。錯列的窗戶色彩鮮艷，能夠起到遮陽和通風的作用。與傳統的窗戶設計相比，這種仿蜂巢設計賦予建筑更有趣的外觀。 ? 123 ? 一年一度的“火人節”從來就不缺少富有藝術氣息和奇形怪異的汽車。這一年，一款仿生設計吸引了所有人關注的目光。這款單人駕駛的代步工具名為“機械蜘蛛”，有8條腿，利用液壓行進。與蜘蛛一樣，它的行進速度很慢，但用來代步已經足夠了。如果這樣一個怪異的家伙出現在街道上，一定會成為最大焦點。 124