賴承亮

海洋篇：魚類簡(jiǎn)單的沉浮系統(tǒng)，啟發(fā)人類發(fā)明了潛艇。這種能夠在水下潛伏的工具，不僅改變了人類傳統(tǒng)的海洋作戰(zhàn)方式，也改變了世界的格局；

天空篇：人類通過模仿鷹、蝙蝠等飛行動(dòng)物，創(chuàng)造出了飛機(jī)、雷達(dá)等眾多偉大的發(fā)明，書寫了人類史上偉大的一頁(yè)；

走獸篇：中國(guó)人曾創(chuàng)造性地將仿生學(xué)運(yùn)用到城市建設(shè)，河南開封的臥牛城，龍盤虎踞的古南京城都是仿生學(xué)建造技術(shù)的典范；再如那傳奇的五禽戲，更是將仿生學(xué)運(yùn)用到了醫(yī)療中……

仿生學(xué)是人類歷史上最偉大的一門學(xué)科。

自古以來，自然界總是在為人類的發(fā)明創(chuàng)造提供靈感來源：看到魚能在水里游，人們就模仿魚的體形制造了船，仿照魚鰭做了槳，仿照魚尾做了櫓和舵；受到鳥兒在樹上筑巢的啟發(fā)，人們開始在樹上修筑“樹屋”以躲避洪水猛獸；看到蜘蛛織網(wǎng)捕獵，人們于是學(xué)著編織漁網(wǎng)打魚……

這些源于對(duì)自然的模仿，不僅改變了社會(huì)現(xiàn)狀，還催生出了眾多影響人類文明進(jìn)程的重大發(fā)明：如讓美國(guó)告別殖民時(shí)代的潛艇，再如那改寫大不列顛之戰(zhàn)戰(zhàn)史的雷達(dá)聲納……而本次策劃中，通過對(duì)中科院數(shù)位學(xué)者的走訪，我們不僅見識(shí)到了眾多有趣的案例與圖片，更對(duì)仿生學(xué)的未來有了更大期待：無線電技術(shù)部門在進(jìn)行對(duì)于人腦的神經(jīng)細(xì)胞、感覺器官和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模擬；計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)于人類大腦的模擬以及人工智能的研究也在廣泛進(jìn)行……

海洋篇：魚的靈感

改變世界的武器——潛艇

在自然萬物中，人類在魚身上得到了眾多發(fā)明創(chuàng)造的靈感。為什么它們能自由自在地在水里穿梭呢？人類對(duì)魚的內(nèi)部構(gòu)造展開研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，魚類擁有一種非常簡(jiǎn)單的沉浮系統(tǒng)，它們只需一個(gè)充氣的魚鰾——依靠分泌氧氣充滿魚鰾，或重新吸收鰾內(nèi)的部分氧氣，調(diào)節(jié)魚鰾中的氣體含量，就能在水中自由沉浮。

這一發(fā)現(xiàn)，讓改變美國(guó)歷史的武器——潛艇出現(xiàn)在了歷史舞臺(tái)上。

實(shí)際上，早在1578年，英國(guó)科學(xué)家威廉·伯恩就已經(jīng)提出了潛艇的設(shè)想，他在《發(fā)明》一書中構(gòu)思出一艘“能潛到水下，并能在水下劃行的船”。40年后，物理學(xué)家科尼利斯·德雷布爾決定把威廉·伯恩的設(shè)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)——在英國(guó)國(guó)王的支持下，他很快就造出了能在水中任意沉浮，并能劃行的小艇。這種艇的外形像一個(gè)大皮囊，艇體是一個(gè)木頭架子，在架子外蒙上一層涂油的牛皮，艇內(nèi)可以容納劃手和乘客。

不過，自從科尼利斯·德雷布發(fā)明了世界上最早的潛艇之后，在一個(gè)半世紀(jì)的時(shí)間里，潛艇都未能得到更多的重視，直到美國(guó)獨(dú)立戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期那個(gè)叫達(dá)韋·布什內(nèi)爾的技術(shù)兵士的出現(xiàn)。

1775年，北美獨(dú)立戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)。英軍在海上作戰(zhàn)的優(yōu)勢(shì)遠(yuǎn)超美國(guó)，使美軍傷亡慘重，銳氣大減，技術(shù)兵士布什內(nèi)爾更是因?yàn)槎嗝榈年囃龆蠲疾徽?。?dāng)他在海邊散步時(shí)，見到水里有一群小魚正在覓食，突然，一條大魚游到那群小魚的下方，然后猛地朝上一躍，成功捕食了小魚。

此情形讓布什內(nèi)爾醍醐灌頂：如果能造一艘潛在水中的船，神不知鬼不覺地鉆到英國(guó)戰(zhàn)艦底下去放水雷，那該有多痛快！

就這樣，他開始仿照魚的外形制造潛艇，但成品出來后卻像烏龜——因此他為它取了個(gè)代號(hào)叫海龜艇。海龜艇底部有個(gè)類似魚鰾的水艙，水艙內(nèi)安有兩個(gè)水泵，船在水面若要下沉?xí)r，就往艙里灌水；船在水下若要上浮時(shí)，就把艙里的水排出，把空氣壓進(jìn)水艙。仿照魚的鰭，海龜艇外部還安裝了兩臺(tái)螺旋槳：一臺(tái)管進(jìn)退，一臺(tái)管升降。此外，海龜艇尾部還有舵，可以控制航向。

這是注定要寫進(jìn)歷史的一幕：1776年9月7日，布什內(nèi)爾帶著幾個(gè)士兵，駕著海龜艇悄悄向英國(guó)戰(zhàn)艦駛?cè)?，打算在英?guó)戰(zhàn)艦底下放水雷——由于海龜艇的技術(shù)還不夠完善，他們的水雷只是炸傷了英軍軍艦。雖然這場(chǎng)戰(zhàn)斗沒有取得大的戰(zhàn)果，卻揭開了潛艇用于海戰(zhàn)的序幕。

到了19世紀(jì)后期，潛艇已經(jīng)成為一種非常重要的海戰(zhàn)工具。1898年，法國(guó)“古斯塔夫·齊德”號(hào)潛艇用魚雷擊沉了英國(guó)海軍主力戰(zhàn)列艦“馬琴他”號(hào)，顯示了潛艇的巨大威力，至此，各國(guó)海軍紛紛大力生產(chǎn)潛艇——二戰(zhàn)中，德國(guó)人兇猛的潛艇編隊(duì)，在英吉利海峽中讓英國(guó)海軍吃夠了苦頭……

天空篇：飛翔的夢(mèng)想

鷹與蝙蝠的秘密

從人類看到天空中自由翱翔的雄鷹開始，飛翔之夢(mèng)就誕生了。

早在2000多年前，中國(guó)人就曾模仿鳥的樣子發(fā)明了風(fēng)箏。雖然不能把人帶上天空，可它卻被用于作戰(zhàn)。楚漢相爭(zhēng)時(shí)期，韓信曾令人制作大型風(fēng)箏，在上面掛上竹笛，夜間漂浮到楚營(yíng)使其發(fā)出聲響騷擾楚軍，使楚軍兵士認(rèn)為“見鬼”而瓦解士氣——這稱得上是“空軍”的鼻祖。

到了18世紀(jì)，人類關(guān)于飛翔的夢(mèng)想才得以真正實(shí)現(xiàn)——讓這個(gè)夢(mèng)得以圓滿的人是兩個(gè)技術(shù)工人：奧維爾·萊特和威爾伯·萊特，他們?cè)谑澜顼w行史上有個(gè)共同的名字：萊特兄弟。

當(dāng)時(shí)，德國(guó)航空先驅(qū)奧托·李林達(dá)爾剛剛在一次飛行試驗(yàn)中遇難，熟悉機(jī)械裝置的萊特兄弟認(rèn)為，李林達(dá)爾的試驗(yàn)并非完全失敗，發(fā)生意外只是因?yàn)闆]發(fā)現(xiàn)操縱的訣竅。他們對(duì)李林達(dá)爾的失敗進(jìn)行一番總結(jié)后，滿懷激情地投入到對(duì)動(dòng)力飛行的專研中。同時(shí)，他們不僅學(xué)習(xí)前人的研究成果，還開始觀察“天空霸主”——鷹，經(jīng)常一連幾個(gè)小時(shí)仰面朝天，仔細(xì)觀察著鷹在空中的飛行動(dòng)作，研究和思索它們起飛、升降和盤旋的機(jī)理。終于，他們發(fā)現(xiàn)了飛行的秘密：翅膀與氣流。

1900年，萊特兄弟成功制成了第一架滑翔機(jī)。但是，用什么動(dòng)力才能把寵大的滑翔機(jī)和人運(yùn)到空中呢？正當(dāng)他們苦無對(duì)策之時(shí)，有人向他們借修理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的工具，這讓兄弟倆靈機(jī)一動(dòng)——為什么不試著用發(fā)動(dòng)機(jī)來推動(dòng)飛行？經(jīng)過無數(shù)次的試驗(yàn)和試飛后，他們成功把一臺(tái)改裝的大功率發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在了滑翔機(jī)上。

1903年12月17日，注定是一個(gè)不平凡的日子——萊特兄弟制成的人類歷史上第一架載人飛機(jī)順利起飛。之后兩年里，他們又相繼制造出兩架飛機(jī)，而且都試飛成功。兄弟倆的功績(jī)被世界廣泛承認(rèn)，飛機(jī)的問世，也標(biāo)致著人類航天事業(yè)進(jìn)入了新的歷程。

除了鷹外，人類通過模仿那些飛行的動(dòng)物，還產(chǎn)生過眾多偉大的發(fā)明。其中最為著名的，當(dāng)屬蝙蝠與雷達(dá)聲納的傳奇——這項(xiàng)發(fā)明，曾改變整個(gè)二戰(zhàn)歷史與世界格局。

意大利科學(xué)家斯帕拉捷發(fā)現(xiàn)，蝙蝠總是夜間出來覓食，而且能在黑暗中靈巧地躲避各種障礙物。當(dāng)他用布蒙住蝙蝠的雙眼，發(fā)現(xiàn)它們依然能在黑暗中飛行自如，直到堵住了蝙蝠的耳朵，它們才開始難以行動(dòng)。通過一系列的研究他得到了答案：蝙蝠的喉頭是一個(gè)聲波發(fā)射器，耳朵則是聲納系統(tǒng)探測(cè)儀。

通過這項(xiàng)研究，一項(xiàng)偉大的發(fā)明登上歷史舞臺(tái)：人們通過模仿蝙蝠的回聲制作出雷達(dá)和聲納，它最初被廣泛運(yùn)用到交通、通訊等方面。

第二次世界大戰(zhàn)期間，納粹德國(guó)占領(lǐng)法國(guó)后，希特勒開始著手對(duì)付海峽對(duì)岸的英國(guó)，他于1940年7月下達(dá)全面入侵英國(guó)的“海獅計(jì)劃”——此次作戰(zhàn)需要首先殲滅英國(guó)的空中力量，以保障登陸行動(dòng)的順利。受命殲滅英國(guó)皇家空軍的德軍開始對(duì)英國(guó)本土進(jìn)行了大規(guī)模的連續(xù)空襲——但令希特勒沒有想到的是，皇家空軍此時(shí)裝備了世界上最先進(jìn)的雷達(dá)系統(tǒng)，德機(jī)來襲時(shí)，皇家空軍的“颶風(fēng)”與“噴火”戰(zhàn)機(jī)總是可以提前列陣迎擊，最終，1700多架德機(jī)被這些“倫敦上空的鷹”阻擊，墜毀于英吉利海峽……

陸地篇：走獸的奇跡

城市傳奇與神奇的“五禽戲”

不僅只有大海與天空的動(dòng)物贈(zèng)予了人類靈感，那些奔跑于大地上的走獸，也在仿生學(xué)中占據(jù)了重要一翼。

中國(guó)人曾創(chuàng)造性地將走獸與城市建設(shè)結(jié)合起來：河南開封的臥牛城，龍盤虎踞的古南京城，都是仿生學(xué)與建筑學(xué)融合的典范。其中最為著名的，還有伍子胥修建的姑蘇古城。

春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期戰(zhàn)爭(zhēng)不斷，最初的吳國(guó)都城很小，防御功能也不強(qiáng)。伍子胥接到建城任務(wù)后登高遠(yuǎn)望，發(fā)現(xiàn)有一片凸起的平地，看起來就像一只搖首曳尾的山龜。平地被密布的水網(wǎng)分割成了大大小小的方塊，就像是龜背上的紋路——于是，他決定仿照龜背造型興建城池，中國(guó)歷史上赫赫有名的姑蘇古城——“龜城”就此誕生。

建好后的姑蘇古城由于布局復(fù)雜，易守難攻，讓別國(guó)不敢輕易圖之。得以修養(yǎng)生息的吳國(guó)逐漸壯大，在后來的戰(zhàn)爭(zhēng)中大敗越國(guó)，擊破楚國(guó)，蕩平齊國(guó)，成為“春秋五霸”之一?，F(xiàn)今，那歷經(jīng)了3000余年風(fēng)雨的龜城仍然屹立不倒，成為眾多建筑學(xué)家研究的范本……

關(guān)于走獸的奇跡，還存在于人們的生活之間，它也被用于健身及醫(yī)療——如那流傳千年的五禽戲，就是其中的代表。

“五禽戲”是中國(guó)一種傳統(tǒng)的健身方法，由模仿五種動(dòng)物的形態(tài)、動(dòng)作和神態(tài)組成，由東漢時(shí)的名醫(yī)華佗發(fā)明。東漢末年，戰(zhàn)爭(zhēng)不斷，瘟疫流行，名醫(yī)華佗除專研醫(yī)術(shù)，救死扶傷外，還通過多年觀察，創(chuàng)作了一套健身戲法：模仿虎撲動(dòng)前肢，鹿伸轉(zhuǎn)頭頸，熊伏倒站起，猿縱橫跳躍，鳥展翅飛翔的動(dòng)作，使人體全身肌肉、關(guān)節(jié)都得到運(yùn)動(dòng)?！逗鬂h書·華佗傳》中記載，這套健身之法讓華佗即使年近百歲，仍然保持著壯年時(shí)的容貌，當(dāng)時(shí)的人都把他當(dāng)做神仙，他的弟子吳普也因練五禽戲，活到90歲還耳聰目明……