“偷師”大自然，ISEL來(lái)幫忙

論仿生學(xué)

對人類(lèi)進(jìn)步的促進(jìn)作用

       庚子年初，世紀蝗災由也門(mén)興起，4000億只生存能力極強的沙漠蝗蟲(chóng)以每天150公里的速度迅速卷亞非多國，東非、紅海地區和西亞各國都無(wú)法幸免，據聯(lián)合國糧農組織估算，2020年中，多國將因此面臨糧食安全問(wèn)題，預計1900萬(wàn)人類(lèi)將遭遇大饑荒，其中也包括阿三哥印度和中國的鐵哥們-巴基斯坦；而在國內，新冠病毒（SARS-CoV-2）來(lái)勢洶洶，新冠肺炎的確認病例激增，已突破7萬(wàn)人，盡管中國政府反應迅速，出手果斷，武漢“封城”，全國人民集體“家里蹲”過(guò)年，但仍需數月才能結束這場(chǎng)沒(méi)有硝煙的人與病毒之戰。這兩起事件的罪魁禍首就是令人又愛(ài)又恨的蝗蟲(chóng)和蝙蝠。大自然又一次向人類(lèi)展示了他的威嚴和不可侵犯。盡管如此，種種事實(shí)又證明大自然是人類(lèi)最好的老師，人類(lèi)許多高尖精技術(shù)都是從自然界“偷學(xué)”而來(lái)的。由此還產(chǎn)生了一門(mén)學(xué)科-仿生學(xué)。

       仿生學(xué)，通俗講，就是從大自然中、從生物體上“偷師”，尋找思想靈感。將生物體的結構、功能原理，廣泛應用到軍事、工業(yè)、設計、醫學(xué)、建筑等領(lǐng)域。為了證明我們觀(guān)點(diǎn)的正確性，今天我們就來(lái)列舉幾個(gè)生動(dòng)的例子。

蜻蜓--直升飛機

圖1：蜻蜓與中國直20系列直升機

      飛機的發(fā)明，并不是來(lái)源于蜻蜓，但卻靠蜻蜓改善了飛機的安全性能。在空氣動(dòng)力學(xué)中有一種“顫振”現象，如果飛機飛行時(shí)不能消除這種現象，快速飛行時(shí)就會(huì )使機羽折斷，招致機毀人亡。蜻蜓翅端前緣有一塊色深加厚的部分，叫翅痣，它是保護薄而韌的蜻蜓翅膀快速震動(dòng)卻不折損的關(guān)鍵，人們仿照翅痣，在飛機機羽上設計了加厚部分，于是戰勝了顫振，保證了快速型飛機的安全。

翠鳥(niǎo)--高速鐵路列車(chē)

圖2：翠鳥(niǎo)與高速鐵路列車(chē)

      在日本新干線(xiàn)高速列車(chē)最初高速行駛時(shí)，原有的子彈型頭部設計，因音爆效應產(chǎn)生的噪音超過(guò)了環(huán)境標準。日本工程師從翠鳥(niǎo)的嘴巴上得到了靈感。翠鳥(niǎo)的長(cháng)嘴呈流線(xiàn)型，向后部直徑逐漸增加，水流可以順暢地向后流動(dòng)，扎向水中捕魚(yú)時(shí)只會(huì )濺起很少的水花。工程師據此對子彈車(chē)頭進(jìn)行重新改造后，車(chē)速比起原有設計提升了10%，而電力消耗卻降低了15%，同時(shí)噪音水平也有了顯著(zhù)下降。

游隼--美國B-2隱形戰略轟炸機

圖3：游隼與美國B-2隱形戰略轟炸機

       綽號“幽靈”的B-2隱形戰略轟炸機是一種執行戰略核/常規打擊任務(wù)的低可偵測性飛翼式轟炸機。這款正面呆萌、背面科幻的大殺器究竟應用了多少仿生學(xué)原理，可能只有美國軍方自己知道。但你看它的側面（見(jiàn)圖3），跟游隼的相似度達到驚人的99.99%。

       在這些領(lǐng)域的研究過(guò)程中，都涉及到空氣動(dòng)力學(xué)方面的測量，通過(guò)獲取詳細的速度和相關(guān)的流動(dòng)特性可幫助工業(yè)設計師對飛行器或車(chē)輛的外型結構（從飛機、高鐵、船舶、汽車(chē)到微型設備）進(jìn)行優(yōu)化。在這方面ISEL的粒子圖像測速（PIV）專(zhuān)用位移坐標系統可提供專(zhuān)業(yè)化的服務(wù)。除此之外，伴隨著(zhù)新的實(shí)驗測量需求（長(cháng)距離測量、定向追蹤測量，多點(diǎn)位測量、超高速測量、弧面、曲面測量及同步測量等），isel不斷開(kāi)發(fā)新的位移坐標系統（一維、二維、三維、多維和非標）。

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