“偷師”大自然，ISEL來(lái)幫忙

論仿生學(xué)

對(duì)人類進(jìn)步的促進(jìn)作用

       庚子年初，世紀(jì)蝗災(zāi)由也門興起，4000億只生存能力極強(qiáng)的沙漠蝗蟲以每天150公里的速度迅速卷亞非多國(guó)，東非、紅海地區(qū)和西亞各國(guó)都無(wú)法幸免，據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織估算，2020年中，多國(guó)將因此面臨糧食安全問(wèn)題，預(yù)計(jì)1900萬(wàn)人類將遭遇大饑荒，其中也包括阿三哥印度和中國(guó)的鐵哥們-巴基斯坦；而在國(guó)內(nèi)，新冠病毒（SARS-CoV-2）來(lái)勢(shì)洶洶，新冠肺炎的確認(rèn)病例激增，已突破7萬(wàn)人，盡管中國(guó)政府反應(yīng)迅速，出手果斷，武漢“封城”，全國(guó)人民集體“家里蹲”過(guò)年，但仍需數(shù)月才能結(jié)束這場(chǎng)沒(méi)有硝煙的人與病毒之戰(zhàn)。這兩起事件的罪魁禍?zhǔn)拙褪橇钊擞謵塾趾薜幕认x和蝙蝠。大自然又一次向人類展示了他的威嚴(yán)和不可侵犯。盡管如此，種種事實(shí)又證明大自然是人類最好的老師，人類許多高尖精技術(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(jié)構(gòu)、功能原理，廣泛應(yīng)用到軍事、工業(yè)、設(shè)計(jì)、醫(yī)學(xué)、建筑等領(lǐng)域。為了證明我們觀點(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(jī)

圖1：蜻蜓與中國(guó)直20系列直升機(jī)

      飛機(jī)的發(fā)明，并不是來(lái)源于蜻蜓，但卻靠蜻蜓改善了飛機(jī)的安全性能。在空氣動(dòng)力學(xué)中有一種“顫振”現(xiàn)象，如果飛機(jī)飛行時(shí)不能消除這種現(xiàn)象，快速飛行時(shí)就會(huì)使機(jī)羽折斷，招致機(jī)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(hù)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(jī)機(jī)羽上設(shè)計(jì)了加厚部分，于是戰(zhàn)勝了顫振，保證了快速型飛機(jī)的安全。

翠鳥--高速鐵路列車

圖2：翠鳥與高速鐵路列車

      在日本新干線高速列車最初高速行駛時(shí)，原有的子彈型頭部設(shè)計(jì)，因音爆效應(yīng)產(chǎn)生的噪音超過(guò)了環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。日本工程師從翠鳥的嘴巴上得到了靈感。翠鳥的長(zhǎng)嘴呈流線型，向后部直徑逐漸增加，水流可以順暢地向后流動(dòng)，扎向水中捕魚時(shí)只會(huì)濺起很少的水花。工程師據(jù)此對(duì)子彈車頭進(jìn)行重新改造后，車速比起原有設(shè)計(jì)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下降。

游隼--美國(guó)B-2隱形戰(zhàn)略轟炸機(jī)

圖3：游隼與美國(guó)B-2隱形戰(zhàn)略轟炸機(jī)

       綽號(hào)“幽靈”的B-2隱形戰(zhàn)略轟炸機(jī)是一種執(zhí)行戰(zhàn)略核/常規(guī)打擊任務(wù)的低可偵測(cè)性飛翼式轟炸機(jī)。這款正面呆萌、背面科幻的大殺器究竟應(yīng)用了多少仿生學(xué)原理，可能只有美國(guó)軍方自己知道。但你看它的側(cè)面（見圖3），跟游隼的相似度達(dá)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(cè)量，通過(guò)獲取詳細(xì)的速度和相關(guān)的流動(dòng)特性可幫助工業(yè)設(shè)計(jì)師對(duì)飛行器或車輛的外型結(jié)構(gòu)（從飛機(jī)、高鐵、船舶、汽車到微型設(shè)備）進(jìn)行優(yōu)化。在這方面ISEL的粒子圖像測(cè)速（PIV）專用位移坐標(biāo)系統(tǒng)可提供專業(yè)化的服務(wù)。除此之外，伴隨著新的實(shí)驗(yàn)測(cè)量需求（長(zhǎng)距離測(cè)量、定向追蹤測(cè)量，多點(diǎn)位測(cè)量、超高速測(cè)量、弧面、曲面測(cè)量及同步測(cè)量等），isel不斷開發(fā)新的位移坐標(biāo)系統(tǒng)（一維、二維、三維、多維和非標(biāo)）。