跟着动物学发明
大自然不仅为人类提供了生存必须的资源，有的时候还是向人类传授设计灵感的超级设计师和发明家。
苍蝇的复眼结构启发了人类，使人类发明了一次能拍摄1000多张高清晰照片的蝇眼照相机。防水自洁产品，来自于莲叶效应，这些莲叶表面具有微米级的突起细胞，细胞上又覆盖着一层纳米级的蜡状结晶，这些结构使得莲叶具有疏水性，出淤泥而不染。事实上，人们取材于生物的结构与功能的发明还有更多。
子弹头列车与翠鸟
1964年，在东京奥运会开幕前，日本推出了世界第一列子弹头列车，这是当时最快的列车之一，时速能达到210千米，当时欧洲火车的最快速度为每小时160千米，子弹头列车的成功运行，重新推动了世界各国修建高速铁路的兴趣。所以，今天高速铁路系统如此发达，还得感谢日本当年的这一发明。
然而，最初由于这辆列车发出的巨大噪音远超环境标准，招致大量日本居民投诉。当时车头是圆形的子弹头形状，当列车高速驶进狭窄的隧道后，车头周围的空气会“推挤”前方的空气，从而形成压力波。在火车驶出隧道的那一刻，压力波会撞击出口外的空气，发出一声巨大的轰鸣声，在隧道400米开外的地方都能听到这种噪音。
根据日本法律，居住用途区域附近的噪音不能超过75分贝，如果解决不了子弹头列车产生的噪音问题，列车只能在经过居民区时减速行驶，这显然非常不方便。然而，怎么解决呢？一种解决方案是改进隧道，但这项工程十分浩大，成本过于高昂。那么只有一种方法：改进车头。
当时设计子弹头列车的工程师也是鸟类观察员，他想到了翠鸟。翠鸟捕鱼时，会从阻力较小的空气中冲入阻力较大的水中，也会经历阻力的急剧变化，却只溅起很小的水花。奥秘就在于翠鸟拥有一个流线形的长长尖喙，越靠近脸部，喙越宽，这样水流可以顺畅地向后流动。
借鉴翠鸟喙的形状，研究者们重新设计了车头，并于1997年投入使用。实践证明，改进过的列车车速比起原有设计提升了10%，而电力消耗降低了15%，噪音水平也达到了75分贝的标准。
像鱼群一样“行驶”
在中国的高速路上，车速超过每小时100千米时，同车道的车就得保持100米以上的距离，而低于这一车速时，最小间距要保持在50米以上。然而，在大海中，高速行进的鱼群，可不需要这样。鱼儿们彼此挨得非常近，还会模仿周围鱼的动作，保持集体同步运动，它们怎么就不担心撞车呢？
这是因为鱼能凭借长测线器管察觉出周围水压的微小变化。这种线型的传感器非常灵敏，能够将环境变化信息，迅速传递到中枢神经系统，使鱼迅速反应。鱼的这项高超本领启发了日本科学家们，他们发明了叫做EPORO的机器人。
EPORO机器人用激光和无线电波测量彼此的距离，同时分享彼此之间的位置信息，能在近距离的高速行进过程中，不与其他机器人、环境中的障碍物发生碰撞，非常灵活。在未来，这项技术还有一个更大的用途——自动驾驶汽车。
全球每年死于交通事故的人数是130万，除了造成人员伤亡外，道路养护成本、保险索赔和应急救助服务还会花费数十亿美元，大多数交通事故是由于驾驶人操作不当所引起的。假如将EPORO机器人的这种技术运用到无人驾驶汽车上，红绿灯和路标将没有存在的必要，而交通事故和交通拥堵发生的概率也都将大大降低。
鲸鱼的鳍能“发电”
美国生物学家克·费什在波士顿的一家礼品店中，看到了一座座头鲸雕塑，让这位生物学家吃惊的是座头鲸雕塑的胸鳍。胸鳍是鱼鳍的一种，是鱼的游泳器官，相当于高等脊椎动物的前肢。大部分鲸鱼和其他鲸目动物的鳍肢，前缘都是平滑的，这种结构更符合空气动力学设计，因为物体表面越光滑，粒子摩擦会越小，越好通过。
然而，座头鲸的胸鳍却非常不同，其胸鳍长度达到6米，相当于身体长度的三分之一，在行进过程中发挥着至关重要的作用。在座头鲸的胸鳍上长着一些叫做结节的特殊凸块，并不光滑，这是为什么呢？
研究者通过反复测试，发现座头鲸凹凸不平的胸鳍其实可以有效减小阻力，帮助水分子快速通过。原因就在于鱼鳍前缘的结节创造了低压区域，导致水或者空气流过这个低压区域时，形成许多小漩涡，这种小漩涡既能减小阻力，也能给座头鲸提供更多浮力。
受此启发，研究者们发明了鲸鱼鳍叶片，运用于风力发动机。现在，虽然风力涡旋机遍布世界，为人类提供源源不断的风能，但问题也不少。首先其生产效率并不高，而且还会制造噪音污染，鸟类也会成为旋转叶片的受害者。而新型的风力涡轮机，涡旋叶片被改造成像座头鲸胸鳍一样隆起的结构，既能增加气流的流动效率，又能在强大的气流中更好地保持稳定性，减少噪音污染。
现在，费什还建造了一个“鲸鱼动力”工厂，正运用这个原理制造效能更高的船用方向舵、水轮机和直升机的旋翼。
蝴蝶启发了电子阅读
电子阅读器改变了大家的阅读方式。这些设备电力持久，存储量大，方便携带，人们不需要去图书馆，就能阅读海量书籍。然而，目前为止，大多数的电子阅读器还需要内嵌LCD灯发光，屏幕文字色彩单调，而且在耀眼的阳光下，往往没法阅读。
不过，现在这些问题已经迎刃而解。高通推出了一款显示屏，它不仅可以让你在阳光下阅读显示屏，并且屏幕色彩缤纷，能够充分还原画面的颜色。而研究者们的灵感来源正是蝴蝶。
我们知道蝴蝶的翅膀往往颜色绚烂，但这并不是因为它们翅膀上有色素，而是来自“结构色”。蝴蝶的翅膀鳞片中隐藏着一组纳米级的板状结构组合，这些板状结构互相之间严格按照一定间距有序排列，能改变光的波长，反射出不同颜色的光。高通这款显示屏的显示技术与蝴蝶翅膀上的鳞片结构相同，有两片相距非常近的反射薄膜，中间有很小的空隙。当光线入射后，两片薄膜间的反射会随着空隙大小不同，对不同波长的光线产生干涉。最后，只有特定波长的光才能被反射出，被人眼看到。比如，距离远的两片薄膜会产生红色，近一点会产生绿色，再远一点会产生蓝色，更近的话会是紫外线，对人眼来说是黑色。
由于能反射自然光，高通这款显示屏屏幕不仅颜色绚丽，而且不需要经常充电，能将液晶屏占整体设备耗电的比例从50%以上降为仅有6%左右。
壁虎的脚与胶粘剂
1968年，在美国3M公司工作的工程师史宾塞·席佛试图研发一种强力粘剂，最终他发明了一种粘性非常弱的粘合剂，这种粘合剂能重复粘贴，还不会留下痕迹。随后，另一位3M公司的工程师将这种粘合剂与纸条结合，第一个便利贴诞生。
然而，自此之后，粘合剂的技术并没有根本性的进步，如何将两件物品长久地黏在一起，对于人类来说依旧是个难以解答的谜题。不过，壁虎显然不会为这件事头疼，它们轻松地飞檐走壁，即便物体表面多么光滑，它们也能牢牢黏住。而奥秘就在于它们的脚底有几百万根次纳米级的细毛，能操纵负电子和正质子之间的引力，利用分子间作用力粘贴在物体表面。所以壁虎不用用力抓物体表面，并且脚一挪开，就能去除粘性。
现在，工程师们利用类似的工作原理，发明了一个可控的粘合剂。这个粘合剂由垂直排列的微小纳米管组成，末端还有无数弯曲交织在一起的纤维，能起到与壁虎刚毛相似的功能。其粘附性甚至超越了壁虎的脚，每平方厘米达到100牛顿，是壁虎足部粘性强度的10倍之多，而且也能轻易地从物体表面去除，能够重复使用。
现在这一技术主要用于小型零部件的粘贴，可以在没有人在场的情况下，实现由机器人进行的全自动化拼接，工厂将能因此降低成本。
在未来，还会有更多的类似发明，比如反重力靴子，能使人们像蜘蛛侠一样飞檐走壁。
本文源自大科技&科学之谜& 2017年第7期杂志文章 欢迎读者们关注大科技官微：hdkj1997
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哪些发明是由根据动物发明的
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1.由令人讨厌的苍蝇,仿制成功一种十分奇特的小型气体分析仪.已经被安装在宇宙飞船的座舱里,用来检测舱内气体的成分. 2.从萤火虫到人工冷光； 3.电鱼与伏特电池； 4.水母的顺风耳,仿照水母耳朵的结构和功能,设计了水母耳风暴预测仪,能提前15小时对风暴作出预报,对航海和渔业的安全都有重要意义. 5.人们根据蛙眼的视觉原理,已研制成功一种电子蛙眼.这种电子蛙眼能像真的蛙眼那样,准确无误地识别出特定形状的物体.把电子蛙眼装入雷达系统后,雷达抗干扰能力大大提高.这种雷达系统能快速而准确地识别出特定形状的飞机、舰船和导弹等.特别是能够区别真假导弹,防止以假乱真. 电子蛙眼还广泛应用在机场及交通要道上.在机场,它能监视飞机的起飞与降落,若发现飞机将要发生碰撞,能及时发出警报.在交通要道,它能指挥车辆的行驶,防止车辆碰撞事故的发生. 6.根据蝙蝠超声定位器的原理,人们还仿制了盲人用的“探路仪”.这种探路仪内装一个超声波发射器,盲人带着它可以发现电杆、台阶、桥上的人等.如今,有类似作用的“超声眼镜”也已制成. 7.模拟蓝藻的不完全光合器,将设计出仿生光解水的装置,从而可获得大量的氢气. 8.根据对人体骨胳肌肉系统和生物电控制的研究,已仿制了人力增强器——步行机. 9.现代起重机的挂钩起源于许多动物的爪子. 10.屋顶瓦楞模仿动物的鳞甲. 11.船桨模仿的是鱼的鳍. 12.锯子学的是螳螂臂,或锯齿草. 13.苍耳属植物获取灵感发明了尼龙搭扣. 14.嗅觉灵敏的龙虾为人们制造气味探测仪提供了思路. 15.壁虎脚趾对制造能反复使用的粘性录音带提供了令人鼓舞的前景. 16.贝用它的蛋白质生成的胶体非常牢固,这样一种胶体可应用在从外科手术的缝合到补船等一切事情上. 17.乌贼和鱼雷诱饵 乌贼体内的囊状物能分泌黑色液体,遇到危险时它便释放出这种黑色液体,诱骗攻击者上当.潜艇设计者们仿效乌贼的这一功能读者设计出了鱼雷诱饵.鱼雷诱醋似袖珍潜艇,可按潜艇的原航向航行,航速不变,也可模拟噪音、螺旋节拍、声信号和多普勒音调变化等.正是它这种惟妙惟肖的表演,令敌潜艇或攻击中的鱼雷真假难辩,最终使潜艇得以逃脱. 18.蜘蛛和装甲 生物学家发现蜘蛛丝的强度相当于同等体积的钢丝的5倍.受此启发,英国剑桥一所技术公司试制成犹如蜘蛛丝一样的高强度纤维.用这种纤维做成的复合材料可以用来做防弹衣、防弹车、坦克装甲车等结构材料. 19.长颈鹿和“抗荷服” 长颈鹿是目前世界上最高的动物,其大脑和心脏的距离约3米,完全是靠高达160~260毫米汞柱的血压把血液送到大脑的.按一般分析,当长颈鹿低头饮水时,大脑的位置低于心脏,大量的血液会涌入大脑,使血压更加增高,那么长颈鹿会在饮水时得脑充血或血管破烈等疾病而死.但是裹在长颈鹿身上的一层、厚皮紧紧箍住了血管,限制了血压,飞机设计师和航空生物学家依照长颈鹿皮肤原理,设计出一种新颖的“抗荷服”,从而解决了超高速歼击机驾驶员在突然加速爬升时因脑部缺血而引起的痛苦.这种“抗荷服”内有一装置,当飞机加速时可压缩空气,也能对血管产生相应的压力,这比长颈鹿的厚皮更高明了. 20.鲸鱼和潜艇的“鲸背效应” 当代核潜艇能长时间潜航于冰海之下,但若在冰下发射导弹,则必须破冰上浮,这就碰到了力学上的难题.潜舴专家从鲸鱼每隔10分钟必须破冰呼吸一次中得到启迪,在潜艇顶部突起的指挥台围壳和上层建筑方面,作了加强材料力度和外形仿鲸背处理,果然取得了破冰时的“鲸背效应”. 21.蝴蝶和卫星控温系统 遨游太空的人造卫星,当受到阳光强烈辐射时,卫星温度会高达200摄氏度；而在阴影区域,卫星温度会下降至零下200摄氏度左右,这很容易烤坏或冻坏卫星上的精密仪器仪表,它一度曾使航天科学家伤透了脑筋.后来,人们从蝴蝶身上受到启迪.原来,蝴蝶身体表面生长着一层细小的鳞片,这些鳞片有调节体温的作用.每当气温上升、阳光直射时,鳞片自动张开,以减少阳光的辐射角度,从而减少对阳光热能的吸收；当外界气温下降时,鳞片自动闭合,紧贴体表,让阳光直射鳞片,从而把体温控制在正常范围之内.科学家经过研究,为人造地球卫星设计了一种犹如蝴蝶鳞片般的控温系统. 还有这些： 生物学家通过对蛛丝的研究制造出高级丝线,抗撕断裂降落伞与临时吊桥用的高强度缆索.船和潜艇来自人们对鱼类和海豚的模仿. 响尾蛇导弹等就是科学家模仿蛇的“热眼”功能和其舌上排列着一种似照相机装置的天然红外线感知能力的原理,研制开发出来的现代化武器. 火箭升空利用的是水母、墨鱼反冲原理. 科研人员通过研究变色龙的变色本领,为部队研制出了不少军事伪装装备. 科学家研究青蛙的眼睛,发明了电子蛙眼. 白蚁不仅使用胶粘剂建筑它们的土堆,还可以通过头部的小管向敌人喷射胶粘剂.于是人们按照同样的原理制造了工作的武器—一块干胶炮弹. 美国空军通过毒蛇的“热眼”功能,研究开发出了微型热传感器. 我国纺织科技人员利用仿生学原理,借鉴陆地动物的皮毛结构,设计出一种KEG保温面料,并具有防风和导湿的功能. 根据响尾蛇的颊窝能感觉到0.001℃的温度变化的原理,人类发明了跟踪追击的响尾蛇导弹.人类还利用蛙跳的原理设计了蛤蟆夯.人类模仿警犬的高灵敏嗅觉制成了用于侦缉的“电子警犬”.科学家根据野猪的鼻子测毒的奇特本领制成了世界上第一批防毒面具. 1、球型宫殿：非洲文鸟用喙和脚巧妙编织而成的圆巢,它从一个圆支架做起,形成一个圆球最后再将其悬挂在树枝上. 2、稳定的轻质结构：田蜂筑造的纸盒型巢十分精致,它虽然是一种轻质结构,但有令人难以置信的稳定性. 3、完美的胶合：织网蚁的巢是用树叶粘合而成.它们的幼虫能够吐出粘合剂,是理想的"胶水瓶". 4、树上圆塔住宅：楼群居雀的居所看起来就像架在树上的一个摇摇欲坠的柴草堆,但其结构十分牢固,能够维持几十年,经常是到树不堪重负被压断为止. 5、树杈上的"灶"灶：鸟的巢是用粘土砌成的,一般选在较为安稳的树杈上.一个巢大约需要2500粒粘土,都是灶鸟用喙衔来的. 6、平台建筑群：热带无刺蜂用蜂蜡建筑蜂巢,层层叠叠结合在一起,通常有40层,外表看起来就像是电影《星球大战》中的航天飞船,能够安置10万户"居民". 7、带空调的古堡：白蚁能够通过一种匪夷所思的管道系统改善巢内的温度状况,白天制冷,夜里供暖. 水母几乎全部由水构成,它身体中的水分实际上占到了百分之九十八,组成它身体的分子之间,有着大量的液体,经过提炼就能从中获得日常用的聚合胶 我国古代著名工匠鲁班,上山伐树时,被丝矛草割破了手.他觉得奇怪,一棵小草怎么会这样厉害?经过仔细观察,他发现丝茅草叶子的边缘长着许多锋利的细齿.于是鲁班发明了木工用的锯子. 苍蝇并没有“鼻子”,它靠什么来充当嗅觉的呢? 原来,苍蝇的“鼻子”——嗅觉感受器分布在头部的一对触角上.仿制成功一种十分奇特的小型气体分析仪.这种仪器已经被安装在宇宙飞船的座舱里,用来检测舱内气体的成分.也可测量潜水艇和矿井里的有害气体.利用这种原理,还可用来改进计算机的输入装置和有关气体色层分析仪的结构原理中. 早在40年代,人们根据对萤火虫的研究,创造了日光灯,近年来,科学家先是从萤火虫的发光器中分离出了纯荧光素,后来又分离出了荧光酶,接着,又用化学方法人工合成了荧光素.由荧光素、荧光酶、ATP(三磷酸腺苷)和水混合而成的生物光源,可在充满爆炸性瓦斯的矿井中当闪光灯.由于这种光没有电源,不会产生磁场,因而可以在生物光源的照明下,做清除磁性水雷等工作. 19世纪初,意大利物理学家伏特,以电鱼发电器官为模型,设计出世界上最早的伏打电池.因为这种电池是根据电鱼的天然发电器设计的,所以把它叫做“人造电器官”. 建筑上模仿贝壳修造的大跨度薄壳建筑,模仿股骨结构建造的立柱,既消除应力特别集中的区域,又可用最少的建材承受最大的载荷.军事上模仿海豚皮肤的沟槽结构,把人工海豚皮包敷在船舰外壳上,可减少航行揣流,提高航速； 在搞清森林害虫舞毒蛾性引诱激素的化学结构后,合成了一种类似有机化合物,在田间捕虫笼中用千万分之一微克,便可诱杀雄虫；
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自古以来，自然界就是人类各种科学技术原理及重大发明的源泉。生物界有着种类繁多的动植物及物质存在，它们在漫长的进化过程中，为了求得生存与发展，逐渐具备了适应自然界变化的本领。人类生活在自然界中，与周围的生物作“邻居”，这些生物各种各样的奇异本领，吸引着人们去想象和模仿。人类运用其观察、思维和设计能力，开始了对生物的模仿，并通过创造性的劳动，制造出简单的工具，增强了自己与自然界斗争的本领和能力。 <b...
雷达、飞机
鲸鱼---轮船
青蛙---电子蛙眼
苍蝇---小型气体分析仪
螳螂---镰刀
水木的耳朵---水水母耳风暴预测仪
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集　　数：5集
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首播频道：CCTV-10科教
产　　地：中国大陆
年　　份：2011
来　　源：科技之光
语　　种：中文
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