“偷师”大自然

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  蜜蜂是一个神奇的群体,它们似乎没有思维,智力也不高,但是却本能地知道自己应该扮演什么角色,需要完成什么工作。蜜蜂之所以能做到分工明确,高效率地工作,是因为背后有一只“无形的手”——蜂群思维。

  蜂群思维是指由不同组成部分高度连接形成的非常灵活的系统,采用分布式管理,没有控制中心,各部分之间相互沟通,主动判断自己需要做什么,工作效率极高。具有蜂群思维的个体蜂,可以相互交流与沟通,明确自己的角色,然后开始忙碌地工作。
  美国的雷根能源公司就运用了蜂群思维,建造了没有控制中心的电力分配系统,提高了电力资源分配的效率。这个系统虽然没有控制中心,但是有很多区域控制器。像蜂群中的个体蜂一样,每个区域控制器都能像个体蜂一样互相传递信息,不同的是控制器通过无线通信传递信息。控制器传递信息的同时自主判断出自己需要负责的区域,当自己负责的区域电力不足或有剩余时,可以独立分配电力资源,无须通过中央控制,既可节省时间,又能提高效率。
  1941年,瑞士电气工程师乔治·德·梅斯特拉尔兴致勃勃地去阿尔卑斯山打猎,打猎回来他发现自己的衣服上粘了许多牛蒡果。回家后,他花了很长时间也没能清除干净。这勾起了他的好奇心,牛蒡果怎么会有这么强大的附着力呢?他将牛蒡果放在显微镜下观察,发现牛蒡果的表面有无数个小钩子,他不禁想,如果制作这种结构的搭扣,会不会既方便又牢固呢?
  以牛蒡果的小钩子为灵感,乔治·德·梅斯特拉尔经过长期试验后发明了“魔术贴”。这种新型搭扣分为两部分,一部分是一块布满环状小毛球的布,另一部分布满小钩子形状的钩毛,当钩毛和小毛球贴在一起时,钩毛从小毛球的环状部位穿过,钩子就能钩住小毛球,要想拉开钩毛和小毛球,需要极大的力,“魔术贴”就此诞生。
  我们惊讶于壁虎能抵抗地心引力,在天花板上游走;也对壁虎能轻而易举攀爬光滑表面感到诧异,因为我们无法做到这些事情。研究发现,壁虎不惧地心引力,可在光滑表面灵活地爬行的秘密在于壁虎爪上的一排刚毛。大量刚毛和物体表面接触时会产生强大的黏附力,就像黏合剂一样,可将壁虎和物体表面牢固地粘在一起。
  以刚毛结构为灵感,科学家和工程师们成功使用硅胶模拟了属于人类的刚毛结构。模拟壁虎刚毛结构的吸盘,可以让人类在光滑的物体表面上行走,就像蜘蛛侠一样。可以说,壁虎让“蜘蛛侠”在现实中出现了。
  海洋中,有许多生命进行着各类生命活动,因此会遗留许多生命活动的产物,如粪便、遗体等,它们在海洋中沉积下来。这些沉积物和海洋里的泥炭等混合,形成生物淤积物。当运输货物的船只行驶时碰到生物淤积物,那这些生物淤积物就非常容易黏附在船只表面,对行驶造成阻力,降低运输效率。
  研究人员发现,鲨鱼的皮肤上好像不会沉积任何淤积物,这是为什么呢?原来,鲨鱼的皮肤上有微小的鳞片,鳞片凹凸不平,沉积物在这些鳞片上没有“立足之地”,自然不会沉积在鲨鱼皮肤上面。于是研究人員根据鲨鱼皮肤的特点,开发了一种用于船只的涂层,用其给船只“贴膜”后,航运的效率大大提高了。
  当列车经过隧道时,会发出震耳欲聋的声音,冲击我们的耳膜,让我们无法忍受。同时,列车的速度还会因为阻力而下降,这是为什么呢?
  原来,当列车高速驶过隧道时,车头会不断挤压空气,形成高压墙,高压墙和隧道里的空气发生碰撞,会发出极大的声响,同时,高压墙还会给列车增加阻力。
  来自日本的中津英治发现,翠鸟高速俯冲进入水中时,水面几乎不产生一点涟漪,这是因为翠鸟鸟喙呈流线型,从喙尖到头部的直径是逐渐增大的。当翠鸟穿越水面,水会顺着鸟喙流向鸟身,从而减少了水花的产生。在翠鸟的启发下,工程师们将列车头做成了翠鸟鸟喙的形状,这样一来,噪声大大地减小了,而且列车的速度也不会因为过大的阻力而降低。(莫难荐自《大科技·科学之谜》)
  (编辑 牧 童)
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