源自动物的仿生技术

　　塑料涂层（偷学对象：鲨鱼）

　　细菌感染恐怕是最令医院头疼的一件事：无论医生和护士洗手的频率有多高，他们仍不断将细菌和病毒从一个患者传递到另一个患者身上，尽管不是故意的。事实上，美国每年有多达10万人死于他们在医院感染的细菌疾病。但是，鲨鱼却可以让自己的身体长久保持清洁。

　　与其他大型海洋动物不同，鲨鱼的身体不会积聚黏液、水藻和藤壶（藤壶是一种有极强吸附能力的小型甲壳动物）。这一现象给工程师托尼?布伦南带来了无穷的灵感，在对鲨鱼皮展开进一步研究以后，他发现鲨鱼整个身体上覆盖着一层凹凸不平的小鳞甲，就像是一层由小牙织成的毯子。黏液、水藻在鲨鱼身上失去了立足之地，而这样一来，大肠杆菌和金黄色葡萄球菌等细菌也就没有了栖身之所。

　　一家叫Sharklet的公司对布伦南的研究很感兴趣，开始探索如何利用鲨鱼皮的研究开发一种排斥细菌的涂层材料。该公司后来基于鲨鱼皮开发出了一种塑料涂层，目前正在医院患者接触频率最高的一些地方进行实验，比如开关、监控器和把手。迄今为止，这种技术看上去确实可以赶走细菌。

　　音波手杖（偷学对象：蝙蝠）

　　这听上去就像一个糟糕的玩笑的开头：一位大脑专家、一位生物学家和一位工程师走进了同一家餐厅。然而，这种事情确实发生在英国利兹大学，几个不同领域的专家的突发奇想，最终导致音波手杖的问世。这是一种供盲人用的手杖，在靠近物体时会振动。这种手杖采用了回声定位技术，而蝙蝠就是利用同样的感觉系统去感知周围环境的。音波手杖能以每秒6万赫兹的频率发送超声波脉冲，并等待它们返回。

　　当一些超声波脉冲返回的时间超过别的超声波脉冲时，就表明附近有物体，引起手杖产生震动。利用这种技术，音波手杖不仅可以“看到”地面物体，如垃圾桶和消防栓，还能感受到头顶的事物，比如树枝。虽然音波手杖的信息输出和反馈都不会发出声音，使用者依旧能“听”到周围发生的事情。尽管音波手杖并未出现顾客排队购买的景象，但美国和新西兰的几家公司目前正试图利用同样的技术，开发出适销对路的产品。

　　新干线列车（偷学对象：翠鸟）

　　日本第一列新干线列车在1964年建造出来的时候，它的速度达到约193千米/小时。但是，如此快的速度却有一个不利影响，即列车驶出隧道时，总会发出震耳欲聋的噪音。乘客抱怨说“有一种火车被挤到一起的感觉”。

　　这时，日本工程师中津英治介入了这件事。他发现新干线列车总在不断推挤前面的空气，形成了一堵“风墙”。当这堵墙同隧道外面的空气相碰撞时，便产生了震耳欲聋的响声，这本身就对列车施加了巨大的压力。中津英治在对这个问题仔细分析之后，意识到新干线必须要像跳水运动员入水一样“穿透”隧道。为了获取灵感，作为一位业余鸟类爱好者，他开始研究善于俯冲的鸟类——翠鸟的行为。翠鸟生活在河流湖泊附近高高的枝头上，经常俯冲入水捕鱼，它们的喙外形像刀子一样，从水面穿过时几乎不产生一点涟漪。

　　中津英治对不同外形的新干线列车进行了实验，发现最能穿透那堵风墙的列车外形几乎同翠鸟喙的外形一样。现在，日本的高速列车都具有长长的像鸟喙一样的车头，令其相对安静地离开隧道。除此之外，外形经过改进的新干线列车的速度比以前快了10％，能效利用率高出15％。

　　风扇叶片（偷学对象：驼背鲸）

　　美国宾夕法尼亚大学西切斯特分校流体动力学专家、海洋生物学家弗兰克?费什教授表示，他从海洋深处找到了解决当前世界能源危机的办法。费什注意到，驼背鲸的鳍状肢可以从事一些看似不可能完成的任务。驼背鲸的鳍状肢前部具有垒球大小的隆起，它们在水下可以帮助鲸轻松地游动。但是，根据流体力学的原则，这些隆起应该会是鳍的累赘，但在现实中却帮助鲸游动自如。

　　于是，费什决定对此展开调查。他将一个3．65米长的鳍状肢模型放入风洞，看它如何挑战我们对物理学的理解。费什发现，那些名为结节的隆起使得鳍状肢更符合空气动力学原理：它们排列的方式可以将从鳍状肢上方经过的空气分成不同部分，就像是毛刷穿过空气一样。费什的发现现在被称做“结节效应”，不仅能用于各种水下航行器，还被应用于风机的叶片和机翼。

　　根据这项研究，费什为风扇设计出边缘有隆起的叶片，令其空气动力学效率比标准设计提升了20％左右。费什技术的更大用途也许是用于风能开发。他认为，在风力涡轮机的叶片上增加一些隆起，将使风力发电产业发生革命性的变革。

　　在水面行走的机器人（偷学对象：蛇怪蜥蜴）

　　蛇怪蜥蜴常常被称为“耶稣蜥蜴”，这种称呼还是有一定道理的，因为它能在水上行走。很多昆虫具有类似的本领，但它们一般身体很轻，不会打破水面张力的平衡。体形更大的蛇怪蜥蜴之所以能上演“水上漂”，是因为它能以合适的角度摆动两条腿，令身体向上挺、向前冲。2003年，卡内基梅隆大学的机器人技术教授梅廷?斯蒂正从事这方面的教学工作，重点是研究自然界里的机械力学。当他在课堂上以蛇怪蜥蜴作为奇特的生物力学案例时，突然受到启发，决定尝试制造一个具有相同本领的机器人。

　　这是一项费时费力的工作。机器人发动机的重量不仅要足够轻，腿部还必须一次次地与水面保持完美的接触。经过几个月的努力，斯蒂教授和他的学生终于造出了第一个能在水面行走的机器人。尽管如此，斯蒂的设计仍有待进一步完善，因为这个机械装置偶尔会翻滚并沉入水中。在他克服了重重障碍以后，一种能在陆地和水面奔跑的机器人便可能看到光明的未来。我们或许可以用它去监测水库中的水质，甚至在洪水期间帮助营救灾民。