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許多新發(fā)明和新技術(shù)都來(lái)自對(duì)大自然的模仿,由此誕生的一門學(xué)科被稱為仿生學(xué)。珍妮·本尤斯是美國(guó)非盈利機(jī)構(gòu)“仿生學(xué)研究所”(Biomimicry Institute)的聯(lián)合創(chuàng)始人,她在1997年出版了《仿生學(xué)》一書(shū),使這一術(shù)語(yǔ)廣為人知。她寫(xiě)道:“仿生學(xué)基本上就是在面對(duì)一個(gè)設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)時(shí),找到已經(jīng)解決這一挑戰(zhàn)的生態(tài)系統(tǒng),然后嘗試模仿你了解的東西?!?/p>
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角高體金眼鯛(Anoplogaster cornuta)是一種超黑的深海魚(yú)類
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在研究自然世界的科學(xué)家們?nèi)〉眯掳l(fā)現(xiàn)的同時(shí),發(fā)明家和工程師們也不斷從這些發(fā)現(xiàn)中汲取靈感,并將自然的解決方案應(yīng)用到新技術(shù)中。無(wú)論是建造更好的機(jī)器人,還是更有效地追蹤癌細(xì)胞,抑或是改進(jìn)研究太空的望遠(yuǎn)鏡,我們都可以在生物身上找到有用的解決方案。以下就是《史密森尼雜志》公布的2020年十大可能帶來(lái)新發(fā)明的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。
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1、?魚(yú)在其他海洋生物背上“沖浪”
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?魚(yú)的“吸盤”實(shí)際上并沒(méi)有緊貼在鯨的皮膚上,而是皮膚上方盤旋,形成一個(gè)低壓區(qū),從而吸附在鯨的身邊
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?魚(yú)是海洋中最擅長(zhǎng)搭便車的動(dòng)物。據(jù)報(bào)道,這種長(zhǎng)度30至110厘米的魚(yú)類也被稱為吸盤魚(yú),頭頂具有一個(gè)能將自己固定在鯨類或鯊魚(yú)身上的吸盤,就如同“一頂黏性十足的扁平帽子”。但?魚(yú)并不只是在搭免費(fèi)便車。2020年的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)這些魚(yú)與寄主同游的時(shí)候,它們實(shí)際上可以在寄主的背上“沖浪”。也就是說(shuō),?魚(yú)會(huì)沿著寄主的身體滑行,并往往聚集在鯨的噴水孔和背鰭附近,這些位置的拖曳力較小——它們會(huì)在“沖浪”過(guò)程中啃食死皮和寄生蟲(chóng)。
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Brooke Flammang、Jeremy Goldbogen等研究者發(fā)現(xiàn),魚(yú)選擇的位置是它們保持附著的關(guān)鍵。Flammang指出,尤其是藍(lán)鯨的噴水孔和背鰭之間的區(qū)域,與往上幾厘米的區(qū)域相比,那里有著“速度低得多的液體”。事實(shí)上,?魚(yú)的吸盤也沒(méi)有緊貼在鯨的皮膚上,大多數(shù)情況下,吸盤是在皮膚上方盤旋,形成一個(gè)低壓區(qū),從而吸附在鯨的身邊。
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Flammang是新澤西理工學(xué)院的生物學(xué)家,受到魚(yú)的啟發(fā),她已經(jīng)開(kāi)始研究一款人工吸盤。她希望這個(gè)吸盤能被用來(lái)為瀕臨滅絕的海洋動(dòng)物(如藍(lán)鯨)安裝攝像機(jī)和跟蹤設(shè)備。目前,研究人員使用的普通吸盤雖然可以將相機(jī)固定在研究對(duì)象身上,但抓力只能維持24到48小時(shí)。Flammang的新設(shè)備預(yù)計(jì)能持續(xù)使用數(shù)周,并能有效減少阻力。目前,她的團(tuán)隊(duì)正在柔性表面上測(cè)試這款吸盤,并準(zhǔn)備為相機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)?魚(yú)形狀的外殼。最終,他們將在活體動(dòng)物上實(shí)地測(cè)試該設(shè)備,包括鯨、海豚、鯊魚(yú)和蝠鲼。
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“Flammang博士的實(shí)驗(yàn)室在依戀方面取得的生物啟發(fā)進(jìn)展,將徹底改變我們?cè)趧?dòng)物身上植入標(biāo)簽的方式,使其更成功、更有效,”斯坦福大學(xué)的海洋生物學(xué)家Goldbogen寫(xiě)道,“也許未來(lái)的生物標(biāo)簽不僅可以附著,還能像魚(yú)一樣在生理取樣的理想位置‘沖浪’和‘爬行’。”
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2、魚(yú)鰭就像指尖一樣靈敏
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芝加哥大學(xué)神經(jīng)科學(xué)家亞當(dāng)?哈迪團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),魚(yú)鰭不僅僅能用來(lái)游泳和操縱方向,還能像靈長(zhǎng)類動(dòng)物的指尖一樣靈敏。研究人員通過(guò)對(duì)黑口新蝦虎魚(yú)(Neogobius melanostomus)的研究得出了這一結(jié)論。這是一種廣鹽性的底棲性魚(yú)類,原產(chǎn)于黑海和里海,但早已入侵歐洲多條河流,甚至遠(yuǎn)至北美洲的五大湖區(qū)。這些小魚(yú)通常棲息在巖石上,腹鰭已經(jīng)愈合成吸盤狀。
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黑口新蝦虎魚(yú)(Neogobius melanostomus)通常棲息在巖石上,其魚(yú)鰭“像靈長(zhǎng)類動(dòng)物的手指一樣靈敏”
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為了確定這種蝦虎魚(yú)的鰭有多敏感,研究小組將魚(yú)安樂(lè)死,然后注射鹽水,以保證它們的神經(jīng)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中正常運(yùn)作。接著,他們使用一個(gè)特殊裝置來(lái)記錄魚(yú)鰭掃過(guò)一個(gè)固定輪時(shí)的神經(jīng)電脈沖模式。該研究的合著者、芝加哥大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)家梅琳娜·黑爾指出,測(cè)量結(jié)果表明魚(yú)鰭能夠感知“非常微小的細(xì)節(jié)”。研究人員希望這一發(fā)現(xiàn)能啟發(fā)機(jī)器人感知技術(shù)的研究,尤其是在水下機(jī)器人領(lǐng)域。
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3、堅(jiān)不可摧的甲蟲(chóng)外骨骼
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這種甲蟲(chóng)被稱為“惡魔鐵錠甲蟲(chóng)”,絕對(duì)名副其實(shí)。大多數(shù)昆蟲(chóng)的壽命只有幾周,但這種甲蟲(chóng)的壽命卻長(zhǎng)達(dá)8年,大致相當(dāng)于人類活上好幾千年。為了達(dá)到如此壯舉,它們演化出了非凡的外骨骼“盔甲”。
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這種甲蟲(chóng)不到2厘米長(zhǎng),卻可以在被汽車碾過(guò)的情況下存活下來(lái)——美國(guó)加州大學(xué)歐文分校的工程師大衛(wèi)·基塞盧斯和他的團(tuán)隊(duì)就曾開(kāi)著一輛豐田凱美瑞,對(duì)一只甲蟲(chóng)碾壓了兩次,但它仍然活了下來(lái)。在進(jìn)行了幾次技術(shù)實(shí)驗(yàn)后,研究小組發(fā)現(xiàn)這種甲蟲(chóng)可以承受的壓力相當(dāng)于自身體重的3.9萬(wàn)倍。
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這種不到2厘米長(zhǎng)的甲蟲(chóng)即使被汽車碾過(guò)兩次也能存活下來(lái),被稱為“惡魔鐵錠甲蟲(chóng)”
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有若干因素促成了這一神奇的現(xiàn)象。首先,這種甲蟲(chóng)的外骨骼是扁平的,而不是像瓢蟲(chóng)那樣是圓形的。其次,它們的外骨骼內(nèi)部是富含蛋白質(zhì)的層狀結(jié)構(gòu),各層可以單獨(dú)移動(dòng)而不會(huì)破壞整個(gè)外骨骼。第三,外骨骼的兩半像拼圖一樣連在一起,各層都循著拼圖般的曲線,對(duì)接合處最薄的部分進(jìn)行加固,比如頭胸連接處的兩塊外骨骼是相互鎖住的。
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研究人員在論文中提出,通過(guò)借鑒“惡魔鐵錠甲蟲(chóng)”,可以設(shè)計(jì)一種類似性狀,但層次較少的聯(lián)鎖緊固件,用于固定飛機(jī)渦輪機(jī)等。該團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了一個(gè)3D打印的“層壓”模型。他們預(yù)測(cè),這一發(fā)現(xiàn)可以幫助開(kāi)發(fā)出新的航空緊固件,能提高強(qiáng)度并大幅增加韌性。事實(shí)上,這種設(shè)計(jì)可以用于任何需要連接兩種不同材料的情況,比如在橋梁、建筑和車輛中連接金屬和塑料。
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4、解釋了16種深海魚(yú)類的超黑色素
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凱倫·奧斯本是美國(guó)國(guó)立自然歷史博物館的海洋生物學(xué)家,有一次,她的團(tuán)隊(duì)無(wú)意中從捕蟹網(wǎng)中撈出了一條深海尖牙魚(yú)。當(dāng)他們?cè)噲D給這條烏黑的魚(yú)拍照時(shí),發(fā)現(xiàn)不管怎么努力,就是拍不到魚(yú)體的細(xì)節(jié)。他們后來(lái)發(fā)現(xiàn),這種魚(yú)確實(shí)“不上相”,因?yàn)槠浣M織吸收了照相機(jī)閃光燈99.5%的光。
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他們的研究中包括了尖牙魚(yú)(角高體金眼鯛)和其他15個(gè)物種,它們都具有超黑的色素沉著,因而能融入漆黑的深海環(huán)境。盡管光線不能到達(dá)海洋的這一區(qū)域,但有些魚(yú)是會(huì)發(fā)光的。對(duì)于狡猾的掠食性魚(yú)類來(lái)說(shuō),烏黑的體色能夠盡可能多地吸收光線,堪稱最好不過(guò)的隱形斗篷。
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穴口奇棘魚(yú)(Idiacanthus antrostomus)也是一種超黑的深海魚(yú)類,其吸收光線的能力在研究中的位列第二
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許多陸地動(dòng)物和海洋動(dòng)物都是黑色的,但是人類制造的黑色能反射大約10%的光,其他大多數(shù)黑色魚(yú)類會(huì)反射約2%的光。要突破“超黑”閾值,這16個(gè)物種需要將反射光的比例降到0.5%。為了做到這一點(diǎn),它們演化出了巨大的膠囊狀黑素體(含有黑色素的細(xì)胞),并且排列得十分緊密。在其他黑色(但不是超黑)的動(dòng)物中,黑素體的排列更為松散,形狀也更小、更圓。
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通過(guò)模仿這些超黑深海魚(yú)的黑素體的形狀、結(jié)構(gòu)和分布,材料科學(xué)家們或許能制造出人工超黑色素。這種色素可以用于覆蓋望遠(yuǎn)鏡內(nèi)部,以獲得更好的夜空視野,或者提高太陽(yáng)能板的光吸收率。凱倫·奧斯本還指出,該發(fā)現(xiàn)甚至?xí)鸷\娧芯咳藛T的興趣,“如果能制造出具有這種黑素體的鎧甲,那將非常適合進(jìn)行夜間行動(dòng)”。
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5、飛蛇會(huì)為了穩(wěn)定而產(chǎn)生波動(dòng)
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蛇不僅會(huì)在地面爬行,還會(huì)在水里游泳,但這些還不夠,世界上還有5種“會(huì)飛”的蛇。確切地說(shuō),它們的飛行更像是高度協(xié)調(diào)的降落,并且看起來(lái)還有點(diǎn)像它們?cè)陉懙厣系呐?dòng)和側(cè)彎,只不過(guò)有了重力的幫助?;蛟S正如弗吉尼亞理工大學(xué)生物力學(xué)研究者杰克·索查所描述的那樣,這些蛇在飛行時(shí)就像一個(gè)“巨大的扭動(dòng)帶狀物”。
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這些“飛蛇”屬于金花蛇屬(Chrysopelea),能將自己圓圓的軀干壓縮成扁平的三角形,以獲得更多的空氣阻力,從一棵樹(shù)上滑翔到另一棵樹(shù)上,距離可達(dá)數(shù)十米。不過(guò),對(duì)科學(xué)家來(lái)說(shuō),它們?cè)诳罩兴龅淖笥覕[動(dòng)似乎沒(méi)有什么意義。在研究中,杰克·索查的團(tuán)隊(duì)租下了弗吉尼亞理工大學(xué)四層樓高的體育館,并給7條飛蛇貼上了反射帶,用高速攝像機(jī)上記錄了它們超過(guò)150次的跳躍(不用擔(dān)心這些蛇的安全,研究團(tuán)隊(duì)必須通過(guò)安全規(guī)程,并在場(chǎng)館內(nèi)配備泡沫地板和假樹(shù))。
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研究小組借助反光膠帶,利用3D計(jì)算機(jī)模型重現(xiàn)了“飛蛇”的飛行過(guò)程
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這些蛇的飛行過(guò)程非常短暫,因此研究小組借助反光膠帶,利用3D計(jì)算機(jī)模型進(jìn)行了重現(xiàn)。他們發(fā)現(xiàn),飛蛇垂直擺動(dòng)的頻率是水平擺動(dòng)的兩倍,它們的尾巴也上下擺動(dòng)。弗吉尼亞理工大學(xué)的機(jī)械工程師艾薩克·伊頓說(shuō):“其他動(dòng)物的波狀起伏運(yùn)動(dòng)是為了推進(jìn),而我們證明了飛蛇這么做是為了保持穩(wěn)定?!?/p>
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研究小組希望他們的發(fā)現(xiàn)能有助于開(kāi)發(fā)一種類似飛蛇的搜救機(jī)器人。艾薩克·伊頓表示,這種機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)在于它們運(yùn)動(dòng)時(shí)保持穩(wěn)定和穿過(guò)狹小空間的能力。在一些非常狹窄的空間里作業(yè),可能會(huì)使典型的機(jī)器人絆倒或摔倒。他們的目標(biāo)是有朝一日開(kāi)發(fā)出能夠模仿蛇類運(yùn)動(dòng)的機(jī)器人,將所有扭動(dòng)、彎折和突然轉(zhuǎn)向的動(dòng)作集于一身。
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“將這些動(dòng)作結(jié)合在一起,你就能擁有一個(gè)可以在復(fù)雜環(huán)境中移動(dòng)的平臺(tái):機(jī)器人可以爬上一棵樹(shù)或某個(gè)建筑物,快速滑翔到另一個(gè)區(qū)域,然后滑行或游到其他地方,”艾薩克·伊頓說(shuō),“這項(xiàng)發(fā)明將遇到很多工程上的挑戰(zhàn),但這些真正會(huì)飛的蛇所表現(xiàn)出來(lái)的能力,以及近年來(lái)生物設(shè)計(jì)領(lǐng)域的進(jìn)展都讓我很受啟發(fā)。”
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6、尾海鞘制造的過(guò)濾系統(tǒng)
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尾海鞘綱動(dòng)物的形狀有點(diǎn)像蝌蚪,只有體型稍大一些;它們的體長(zhǎng)可達(dá)10厘米。這些微小的生物自由地生活在海面下數(shù)百米的地方,那里的食物十分稀少。
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研究人員使用激光掃描工具揭開(kāi)了由這種生物建造的復(fù)雜的“鼻涕宮殿”(snot palaces),這是研究作者、蒙特雷灣水族館研究所的生物工程師Kakani Katija對(duì)這種鼻涕狀黏液結(jié)構(gòu)的稱呼。尾海鞘沒(méi)有手也沒(méi)有腳,它們是用自己的分泌物建造了復(fù)雜的“黏液房”,這是一個(gè)由內(nèi)、外過(guò)濾器組成的過(guò)濾裝置,可以大大提高尾海鞘的攝食效率。
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尾海鞘用自己的分泌物建造出了復(fù)雜的黏液球囊,這是一個(gè)能攝食有機(jī)顆粒的過(guò)濾系統(tǒng)
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就像蜘蛛結(jié)網(wǎng)捕獵一樣,尾海鞘也利用這些黏性結(jié)構(gòu)來(lái)捕捉經(jīng)過(guò)的細(xì)小而稀疏的食物顆粒。它們的微小身體就位于“黏液房”中央,通過(guò)尾部擺動(dòng)將水流從迷宮般的管道送入口中。在黑暗的深海,任何錯(cuò)誤的舉動(dòng)可能都會(huì)導(dǎo)致死亡,而這個(gè)黏液球囊還可以為它們提供保護(hù)。
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Kakani Katija希望從這些小動(dòng)物身上汲取靈感,有朝一日開(kāi)發(fā)出一種仿生可充氣過(guò)濾系統(tǒng)。考慮到這些動(dòng)物可以過(guò)濾出比病毒更小的顆粒,也許醫(yī)用級(jí)或HEPA過(guò)濾器可以采用這種設(shè)備加以改進(jìn)。她說(shuō):“我們?nèi)蕴幱谶@個(gè)項(xiàng)目的探索階段,我希望其他研究人員能接著走下去?!?/p>
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7、鱗沙蠶的發(fā)光藍(lán)色黏液
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發(fā)光生物(如螢火蟲(chóng))的閃光通常持續(xù)不到1秒,最多10秒。但海洋中的磷沙蠶(Chaetopterus sp。)卻有些“天賦異稟”,它們能產(chǎn)生一種亮藍(lán)色的黏性物質(zhì),可以在任何地方發(fā)光16到72小時(shí)。由于黏液在體外一直發(fā)光,因此不會(huì)浪費(fèi)生物體的能量,這對(duì)磷沙蠶的生存很有好處。這也引出了一個(gè)問(wèn)題:這種黏液是如何在這么長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)一直發(fā)光的?
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美國(guó)加州大學(xué)圣地亞哥分校的研究人員Evelien De Meulenaere、Christina Puzzanghera和Dimitri D。 Deheyn檢查了磷沙蠶黏液的復(fù)雜化學(xué)成分,發(fā)現(xiàn)其中含有一種能夠釋放離子或帶電原子的鐵蛋白(ferritin)。這種形式的鐵蛋白能與藍(lán)光發(fā)生反應(yīng),觸發(fā)產(chǎn)生更多的離子,這就形成了一個(gè)不斷發(fā)光的反饋回路。
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多毛類動(dòng)物鱗沙蠶的黏液能在體外發(fā)光,因此不會(huì)浪費(fèi)生物體的能量
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研究小組希望復(fù)制鱗沙蠶這種獨(dú)特的含鐵光蛋白(與生物熒光有關(guān)的蛋白),在手術(shù)中照亮癌細(xì)胞。Deheyn還表示,他們可以開(kāi)發(fā)一種可以在停電的緊急狀況下使用的合成生物電池,就類似于在黑暗中發(fā)光的貼紙。
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“發(fā)光貼紙之所以能一直發(fā)光,是因?yàn)樗鼈冊(cè)诎滋旆e累陽(yáng)光,晚上再釋放出來(lái),”Deheyn說(shuō),“現(xiàn)在想象一下,你不需要陽(yáng)光,只需要添加鐵元素,這些貼紙就可以作為便攜式生物燈,在緊急情況下使用,比如在可能需要照明的直升機(jī)或飛機(jī)停機(jī)坪上。”
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8、熊蜂可能知道自己有多大
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熊蜂又被稱為大黃蜂,相比常見(jiàn)的蜜蜂,它們身軀碩大,顯得十分笨手笨腳。不過(guò),這種印象可能并不準(zhǔn)確。今年夏季的一天,澳大利亞新南威爾士大學(xué)堪培拉校區(qū)的工程師斯里達(dá)爾·拉維觀察到,熊蜂在樹(shù)枝和灌木叢中可以自如地穿梭。他感到十分震驚,一個(gè)大腦如此之小的有機(jī)體居然能夠克服這些挑戰(zhàn)。
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當(dāng)缺口小于熊蜂的翼展時(shí),它們會(huì)停下來(lái)打量一番,然后側(cè)身穿過(guò)缺口而不損傷翅膀
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為了對(duì)熊蜂進(jìn)行測(cè)試,拉維的團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室里設(shè)置了一條隧道和一個(gè)蜂箱。他們?cè)谒淼览锓胖昧艘粋€(gè)狹窄的缺口,作為障礙物,隨著時(shí)間的推移,這個(gè)缺口越來(lái)越小。他們發(fā)現(xiàn),當(dāng)缺口小于熊蜂的翼展時(shí),它們會(huì)停下來(lái)打量一番,然后側(cè)身穿過(guò)缺口而不損傷翅膀。對(duì)熊蜂來(lái)說(shuō),它們需要從不同角度了解自身有多大,才能完成這種看似微不足道的行為,而這是許多昆蟲(chóng)都不具備的能力。
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斯里達(dá)爾·拉維表示,如果大腦體積很小的熊蜂都能處理這種問(wèn)題,那么機(jī)器人可能不需要太過(guò)復(fù)雜的處理器就能更好地進(jìn)行導(dǎo)航。他說(shuō):“復(fù)雜的感知并不一定需要大而精細(xì)的大腦,也可以用更少的神經(jīng)元在小尺度上實(shí)現(xiàn)?!蓖ㄟ^(guò)借鑒熊蜂大腦的工作模式,研究人員或許能開(kāi)發(fā)出更加靈巧的機(jī)器人,甚至具有更高的飛行或游泳能力,而不是像現(xiàn)在看上去的那么笨拙?!皬谋粍?dòng)探測(cè)到主動(dòng)感知,這種提升將帶來(lái)機(jī)器人領(lǐng)域的新紀(jì)元,”拉維說(shuō)道。
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9、切葉蟻外骨骼的礦物質(zhì)“盔甲”
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寧波大學(xué)植物病毒學(xué)領(lǐng)域研究員李鴻杰與美國(guó)威斯康辛大學(xué)麥迪遜分校的研究者合作,發(fā)現(xiàn)一種中美洲切葉蟻的外骨骼具有一層薄薄的礦物質(zhì)“盔甲”。
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為了進(jìn)一步研究切葉蟻的外骨骼,需要將這一類似盔甲的涂層除去,但如何除去呢?李鴻杰在接受《科學(xué)新聞》采訪時(shí)表示,他在刷牙時(shí)頓悟了。漱口水可以在不損傷臉頰、牙齦和舌頭的情況下清除牙齒上的物質(zhì)。他的預(yù)感是對(duì)的,漱口水溶解了這一礦物涂層,但沒(méi)有損傷切葉蟻的外骨骼。通過(guò)更傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn),研究小組確定了該礦物涂層由鎂含量很高的方解石構(gòu)成。在海膽中,這種由方解石和鎂組成的混合物使它們的牙齒能夠磨穿堅(jiān)硬的石灰質(zhì)。
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研究人員發(fā)現(xiàn),這種切葉蟻外骨骼上的礦物涂層是由鎂含量很高的方解石構(gòu)成的
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研究作者卡梅倫·柯里和普帕·吉爾伯特解釋道:“將鎂融入方解石對(duì)任何涉及方解石的納米技術(shù)領(lǐng)域,比如塑料、粘合劑、建筑砂漿和牙科材料等,都能帶來(lái)很多的好處?!贝送猓@種礦物涂層并不是切葉蟻生來(lái)就有的,而是它們?cè)谛枰獣r(shí)可以迅速制造出來(lái)的東西,并且會(huì)隨著切葉蟻的成熟而增加硬度,幾乎覆蓋全身。
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“令人難以置信的是,這種切葉蟻能夠通過(guò)快速形成一層薄而輕的納米晶體涂層來(lái)大幅改善外骨骼的強(qiáng)度,”卡梅倫·柯里說(shuō),“這凸顯了這種納米材料涂層在改善防彈衣方面的應(yīng)用潛力?!?/p>
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10、聽(tīng)覺(jué)不佳的飛蛾卻有“隔音斗篷”
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對(duì)一只飛蛾來(lái)說(shuō),想要躲開(kāi)靠聲音搜尋獵物的捕食者并不容易。不過(guò),有些飛蛾卻演化出了令人稱奇的特征,來(lái)保護(hù)自己免受蝙蝠的攻擊。
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2020年早些時(shí)候,研究人員發(fā)現(xiàn),兩種聽(tīng)不見(jiàn)聲音的飛蛾除了具有能夠柔化聲音的絨毛,其翅膀上還具有非常薄的叉狀鱗片層,可以吸收蝙蝠的超聲。每只飛蛾的翅膀上都覆蓋著成千上萬(wàn)個(gè)這樣的小鱗片,其長(zhǎng)度不足1毫米,厚度只有數(shù)百微米。每一個(gè)鱗片都會(huì)扭曲翅膀發(fā)出的聲音,降低聲能,從而減少反射回蝙蝠的聲音。這些鱗片似乎會(huì)以不同的頻率產(chǎn)生共鳴,并且作為整體,它們“至少可以吸收3個(gè)八度的聲音”。
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飛蛾的翅膀上覆蓋著成千上萬(wàn)個(gè)這樣的小鱗片,每一個(gè)都不到1毫米長(zhǎng),厚度只有幾百微米
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研究報(bào)告的作者、布里斯托大學(xué)的馬克·霍爾德里德說(shuō):“這些鱗片在納米尺度上高度結(jié)構(gòu)化,頂部和底部有多孔的波紋層,由微小的柱狀網(wǎng)絡(luò)相互連接?!睋?jù)他估計(jì),在這種結(jié)構(gòu)的啟發(fā)下,未來(lái)我們或許能開(kāi)發(fā)出“吸聲效率提高10倍”的隔音材料。他設(shè)想的是一種涂有納米尺度結(jié)構(gòu)的吸音墻紙,可以貼在住宅和辦公室里的墻壁上,取代現(xiàn)在常用的巨大面板。
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霍爾德里德還認(rèn)為,這一發(fā)現(xiàn)在許多行業(yè)也會(huì)有廣泛的應(yīng)用?!拔覀兇_實(shí)對(duì)這種材料的廣泛應(yīng)用前景感到非常興奮,”他說(shuō),“從建筑到機(jī)械,再到交通聲學(xué)設(shè)計(jì)等眾多領(lǐng)域,都可以借鑒這些飛蛾的解決方案,開(kāi)發(fā)出更薄的吸聲材料?!?br>
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