仿生學（Bionics）上

Posted on 2013/10/24 in 生命科學, 生命科學與生活科技 with 沒有迴響 11,610 views

仿生學（Bionics）上
臺中市雙十國中自然領域王淑卿教師

地球上各種生物經過數百萬甚至數十億年的演化，不斷適應環境變化而存活下來，其生存的獨特本領各有所長，大自然常是人類靈感的來源。人類研究自然界不同生物的特殊本領，藉由大自然啟發創新思維。

1958 年美國空軍部航空局召開全球第一次仿生會議，由史提爾（J. E. Steele）少校首先提出仿生學（bionics）一詞，是由拉丁文 bios（生命的）和 nic（具有…的性質）組合而成。所謂仿生學（或稱biomimics、biomimetics、bioinspiration）或稱仿生系統學（biomimicry），是一種是以生物系統的結構與功能為工程設計模型的人工系統科學，集合生命科學、物理學、材料科學、資訊科學、腦神經與認知科學、工程學、數學、力學及系統學等領域之統整科學。

仿生學是以生物科學和工程技術為基礎而設計發展出的邊緣科學（borderline science），應用仿生技術學習模仿各種不同生物系統所具有的特殊現象，如生物構造、器官功能、生理原理、能量供給、訊息傳導、記憶與行為等各種生物系統的協調與控制，模仿後作成生物模型，進行研究，以啟發新的設計，稱為仿生設計（biologically inspired design），並啟迪新的工作原理和系統框架。最後人類以創新的工程技術，設計並製造出適合人類需求的新型儀器或機械等產品。

簡而言之，仿生學是人類利用大自然所啟發的最佳靈感來創新技術或設計產品，不過其產品不一定是綠色環保或天然的。仿生學所帶來的生活挑戰從能源到材料的模仿與創新，目的就是為了使生活便利。

例如機翼模仿鳥類翅膀的結構與起飛與下降原理；義肢模仿人類骨骼與肌腱、關節間的附著、彎曲與運動等功能；手機機殼（mobile phone shell）模仿蝴蝶翅膀光子晶體（photonic crystals）的彩蝶效應（the butterfly effect）；壁虎膠帶（gecko tape）模仿壁虎腳底剛毛（seta）的不需黏膠還可重複使用並且容易撕開的壁虎效應；人工淚液（artificial tears）–多功能溶液模仿人類眼睛產生的淚液能清潔、滋潤並抗菌的天然溶液；自潔材料（self–cleaning material）模仿蓮葉的超疏水性與自潔功效的蓮葉效應（lotus effect）；智慧型衣服（smart clothing）內的導頻調節器（pilot regulator）模仿松樹毬果（pinecone）於極端天氣時能幫助調節體內的溫度。

建築設計也可應用仿生學使設計熵（entropy）更低，使建築物變得更簡單有序而環保，甚至成為綠建築。誠如 Albert Einstein 所言“Look deep into nature, and then you will understand everything better.”「深入研究大自然，你將明白一切會更美好。」

2012 年 You The Designer 選出全球十大仿生建築設計：臺北101大樓仿生竹子的節節高升、柔韌有餘的結構，採用雙層隔熱玻璃帷幕牆、垃圾運送及減量系統、中水系統、能源管理和樓宇管理控制系統，並於 2009 年獲得美國環保署 LEED-EBOM（Leadership in Energy and Environmental Design – Existing Building Operation and Maintenance ）的白金認證，成為全球最高的綠建築。2008 年奧運會會場北京國家體育場–俗稱鳥巢，因仿生鳥巢設計而聞名，採用先進的鋼鐵建築技術以自然採光達到節能減碳的環保目的。