機器人與仿生學是否該結合 大自然或許已經給出了答案



  【天極網家電頻道】大自然與科技,看似是兩個大相徑庭的學科,實際上卻有著千絲萬縷的關聯。1958年時,一名醫學院畢業后在空軍服役了20年的美國人斯蒂爾率先提出了將二者結合的理論,只不過當時還并未將其命名為仿生學,而是意圖通過研究生物系統和生物體,來找到解決工程問題的方法。直至1960年9月,才被正式命名為仿生學。

  然而仿生學的由來或許還可以追溯至更早,相傳在大禹時期,人們通過觀察魚類在水中的活動,發現魚尾的搖擺能夠控制魚身的前行與轉彎,因此也就出現了船尾上架置的木槳。

  再如1903年萊特兄弟建造的第一架飛機,也是借鑒了鳥類的身體結構,尤其是機翼部分,完全根據鳥類翅膀如何利用氣流上升、下降并改變方向的原理。

機器人與仿生學是否該結合 大自然或許已經給出了答案

  正如瑪特·富尼耶《當自然賦予科技靈感》一書所提到的——我們面對的許多問題,或許在千百萬年前就被自然生物遇到了,經過漫長的進化,它們形成了絕妙的解決之道。

  仿生學對人類科技的影響

  瑪特·富尼耶所說的解決之道,正是仿生學的核心課題,人們不斷通過仿照和模擬生物特性,來創造出對人類發展起到貢獻的技術。

  尤其在仿生學這一概念被提出后,這一門學科徹底被“引燃”,據2006年仿生學專家理查德·邦瑟的一項研究報告顯示,從1985-2005年之間,全球范圍內非仿生的專利設計只攀升了2.7倍,而仿生學專利則增長了93倍之多。

  現如今,仿生學這門獨立的學科,早已應用在各個領域當中。如代表性的光場相機(又名:蠅眼照相機),靈感便來源于蒼蠅的復眼,科學家通過仿效復眼小眼的蜂窩型結構,制成了用于科研的蠅眼照相機,一次能夠拍攝千余張照片,飛機地速指示器、航空照相機均是運用了這一原理。

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  再比如我們現今常接觸到的電子水墨屏,靈感便來源于蝴蝶。事實上,許多蝴蝶和一些鳥類羽毛(孔雀),翅膀上所展現的鮮艷色彩來源于化學的與物理色,化學的是自身生理代謝產生的色素顆粒,而物理色則是通過表面的棱柱狀晶體結構所呈現出的。這些光被分成各種顏色的光帶并反射到觀察者的眼睛,與彩虹的原理大致相同。

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  高通的Mirasol顯示技術正是復制了這個原理,模擬蝴蝶拍打翅膀時產生的鮮明色彩,以此實現高反射性,創造出一種“永遠在線”的視覺效果。

  當然,此類發明可謂數不勝數,如魯班觀察葉子邊緣發明的鋸、以啄木鳥頭部為原型研發的安全帽、蝙蝠原理的雷達、青蛙眼原理的電子眼、以及貝爾實驗室根據海綿結構發明出更強韌的光纖電纜等。比比皆是的案例,仿佛在告訴我們——自然,便是最好的老師。

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  仿生學與機器人

  回到機器人領域,若說哪家仿生學做的比較搶眼,非波士頓動力與費斯托莫屬。還記得馬克·雷波特在創立波士頓動力時曾說過這樣一句話——我們的長期目標,是要讓機器人更有移動性、靈活性,在感知和智能上能和人類、動物相提并論,甚至超越他們。

  馬克·雷波特之所以重視仿生學,其原因在于現今地球上所存在的物種,它們完美適應了不同的生存環境,可以說這些生物是在無數次優勝劣汰中幸存下來的佼佼者,因此如果將其運用在機械設計當中,一些現實問題或許將會迎刃而解。

  以波士頓動力早前的類似多節蟲的攀爬機器人(RISE)為例,這臺機器人的主要功能便是攀爬,“腳上”的微型爪,能夠使其緊緊吸附在墻面。其中仿生學的應用讓RISE擁有了其他仿生機器人所不具備的特殊能力。

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  而另一家從切割機以及可移位的切割床起家的費斯托,則有著更為艷驚四座的產品,他們研究過螞蟻、袋鼠、蜻蜓、水母、蝴蝶、海豚等多個物種,并將其運用在了自家機器人上。




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