賴承亮

海洋篇：魚類簡單的沉浮系統(tǒng)，啟發(fā)人類發(fā)明了潛艇。這種能夠在水下潛伏的工具，不僅改變了人類傳統(tǒng)的海洋作戰(zhàn)方式，也改變了世界的格局；

天空篇：人類通過模仿鷹、蝙蝠等飛行動物，創(chuàng)造出了飛機、雷達等眾多偉大的發(fā)明，書寫了人類史上偉大的一頁；

走獸篇：中國人曾創(chuàng)造性地將仿生學運用到城市建設，河南開封的臥牛城，龍盤虎踞的古南京城都是仿生學建造技術的典范；再如那傳奇的五禽戲，更是將仿生學運用到了醫(yī)療中……

仿生學是人類歷史上最偉大的一門學科。

自古以來，自然界總是在為人類的發(fā)明創(chuàng)造提供靈感來源：看到魚能在水里游，人們就模仿魚的體形制造了船，仿照魚鰭做了槳，仿照魚尾做了櫓和舵；受到鳥兒在樹上筑巢的啟發(fā)，人們開始在樹上修筑“樹屋”以躲避洪水猛獸；看到蜘蛛織網(wǎng)捕獵，人們于是學著編織漁網(wǎng)打魚……

這些源于對自然的模仿，不僅改變了社會現(xiàn)狀，還催生出了眾多影響人類文明進程的重大發(fā)明：如讓美國告別殖民時代的潛艇，再如那改寫大不列顛之戰(zhàn)戰(zhàn)史的雷達聲納……而本次策劃中，通過對中科院數(shù)位學者的走訪，我們不僅見識到了眾多有趣的案例與圖片，更對仿生學的未來有了更大期待：無線電技術部門在進行對于人腦的神經(jīng)細胞、感覺器官和神經(jīng)網(wǎng)絡的模擬；計算機技術對于人類大腦的模擬以及人工智能的研究也在廣泛進行……

海洋篇：魚的靈感

改變世界的武器——潛艇

在自然萬物中，人類在魚身上得到了眾多發(fā)明創(chuàng)造的靈感。為什么它們能自由自在地在水里穿梭呢？人類對魚的內(nèi)部構(gòu)造展開研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，魚類擁有一種非常簡單的沉浮系統(tǒng)，它們只需一個充氣的魚鰾——依靠分泌氧氣充滿魚鰾，或重新吸收鰾內(nèi)的部分氧氣，調(diào)節(jié)魚鰾中的氣體含量，就能在水中自由沉浮。

這一發(fā)現(xiàn)，讓改變美國歷史的武器——潛艇出現(xiàn)在了歷史舞臺上。

實際上，早在1578年，英國科學家威廉·伯恩就已經(jīng)提出了潛艇的設想，他在《發(fā)明》一書中構(gòu)思出一艘“能潛到水下，并能在水下劃行的船”。40年后，物理學家科尼利斯·德雷布爾決定把威廉·伯恩的設想變?yōu)楝F(xiàn)實——在英國國王的支持下，他很快就造出了能在水中任意沉浮，并能劃行的小艇。這種艇的外形像一個大皮囊，艇體是一個木頭架子，在架子外蒙上一層涂油的牛皮，艇內(nèi)可以容納劃手和乘客。

不過，自從科尼利斯·德雷布發(fā)明了世界上最早的潛艇之后，在一個半世紀的時間里，潛艇都未能得到更多的重視，直到美國獨立戰(zhàn)爭時期那個叫達韋·布什內(nèi)爾的技術兵士的出現(xiàn)。

1775年，北美獨立戰(zhàn)爭爆發(fā)。英軍在海上作戰(zhàn)的優(yōu)勢遠超美國，使美軍傷亡慘重，銳氣大減，技術兵士布什內(nèi)爾更是因為多名同伴的陣亡而愁眉不展。當他在海邊散步時，見到水里有一群小魚正在覓食，突然，一條大魚游到那群小魚的下方，然后猛地朝上一躍，成功捕食了小魚。

此情形讓布什內(nèi)爾醍醐灌頂：如果能造一艘潛在水中的船，神不知鬼不覺地鉆到英國戰(zhàn)艦底下去放水雷，那該有多痛快！

就這樣，他開始仿照魚的外形制造潛艇，但成品出來后卻像烏龜——因此他為它取了個代號叫海龜艇。海龜艇底部有個類似魚鰾的水艙，水艙內(nèi)安有兩個水泵，船在水面若要下沉時，就往艙里灌水；船在水下若要上浮時，就把艙里的水排出，把空氣壓進水艙。仿照魚的鰭，海龜艇外部還安裝了兩臺螺旋槳：一臺管進退，一臺管升降。此外，海龜艇尾部還有舵，可以控制航向。

這是注定要寫進歷史的一幕：1776年9月7日，布什內(nèi)爾帶著幾個士兵，駕著海龜艇悄悄向英國戰(zhàn)艦駛?cè)?，打算在英國?zhàn)艦底下放水雷——由于海龜艇的技術還不夠完善，他們的水雷只是炸傷了英軍軍艦。雖然這場戰(zhàn)斗沒有取得大的戰(zhàn)果，卻揭開了潛艇用于海戰(zhàn)的序幕。

到了19世紀后期，潛艇已經(jīng)成為一種非常重要的海戰(zhàn)工具。1898年，法國“古斯塔夫·齊德”號潛艇用魚雷擊沉了英國海軍主力戰(zhàn)列艦“馬琴他”號，顯示了潛艇的巨大威力，至此，各國海軍紛紛大力生產(chǎn)潛艇——二戰(zhàn)中，德國人兇猛的潛艇編隊，在英吉利海峽中讓英國海軍吃夠了苦頭……

天空篇：飛翔的夢想

鷹與蝙蝠的秘密

從人類看到天空中自由翱翔的雄鷹開始，飛翔之夢就誕生了。

早在2000多年前，中國人就曾模仿鳥的樣子發(fā)明了風箏。雖然不能把人帶上天空，可它卻被用于作戰(zhàn)。楚漢相爭時期，韓信曾令人制作大型風箏，在上面掛上竹笛，夜間漂浮到楚營使其發(fā)出聲響騷擾楚軍，使楚軍兵士認為“見鬼”而瓦解士氣——這稱得上是“空軍”的鼻祖。

到了18世紀，人類關于飛翔的夢想才得以真正實現(xiàn)——讓這個夢得以圓滿的人是兩個技術工人：奧維爾·萊特和威爾伯·萊特，他們在世界飛行史上有個共同的名字：萊特兄弟。

當時，德國航空先驅(qū)奧托·李林達爾剛剛在一次飛行試驗中遇難，熟悉機械裝置的萊特兄弟認為，李林達爾的試驗并非完全失敗，發(fā)生意外只是因為沒發(fā)現(xiàn)操縱的訣竅。他們對李林達爾的失敗進行一番總結(jié)后，滿懷激情地投入到對動力飛行的專研中。同時，他們不僅學習前人的研究成果，還開始觀察“天空霸主”——鷹，經(jīng)常一連幾個小時仰面朝天，仔細觀察著鷹在空中的飛行動作，研究和思索它們起飛、升降和盤旋的機理。終于，他們發(fā)現(xiàn)了飛行的秘密：翅膀與氣流。

1900年，萊特兄弟成功制成了第一架滑翔機。但是，用什么動力才能把寵大的滑翔機和人運到空中呢？正當他們苦無對策之時，有人向他們借修理汽車發(fā)動機的工具，這讓兄弟倆靈機一動——為什么不試著用發(fā)動機來推動飛行？經(jīng)過無數(shù)次的試驗和試飛后，他們成功把一臺改裝的大功率發(fā)動機安裝在了滑翔機上。

1903年12月17日，注定是一個不平凡的日子——萊特兄弟制成的人類歷史上第一架載人飛機順利起飛。之后兩年里，他們又相繼制造出兩架飛機，而且都試飛成功。兄弟倆的功績被世界廣泛承認，飛機的問世，也標致著人類航天事業(yè)進入了新的歷程。

除了鷹外，人類通過模仿那些飛行的動物，還產(chǎn)生過眾多偉大的發(fā)明。其中最為著名的，當屬蝙蝠與雷達聲納的傳奇——這項發(fā)明，曾改變整個二戰(zhàn)歷史與世界格局。

意大利科學家斯帕拉捷發(fā)現(xiàn)，蝙蝠總是夜間出來覓食，而且能在黑暗中靈巧地躲避各種障礙物。當他用布蒙住蝙蝠的雙眼，發(fā)現(xiàn)它們依然能在黑暗中飛行自如，直到堵住了蝙蝠的耳朵，它們才開始難以行動。通過一系列的研究他得到了答案：蝙蝠的喉頭是一個聲波發(fā)射器，耳朵則是聲納系統(tǒng)探測儀。

通過這項研究，一項偉大的發(fā)明登上歷史舞臺：人們通過模仿蝙蝠的回聲制作出雷達和聲納，它最初被廣泛運用到交通、通訊等方面。

第二次世界大戰(zhàn)期間，納粹德國占領法國后，希特勒開始著手對付海峽對岸的英國，他于1940年7月下達全面入侵英國的“海獅計劃”——此次作戰(zhàn)需要首先殲滅英國的空中力量，以保障登陸行動的順利。受命殲滅英國皇家空軍的德軍開始對英國本土進行了大規(guī)模的連續(xù)空襲——但令希特勒沒有想到的是，皇家空軍此時裝備了世界上最先進的雷達系統(tǒng)，德機來襲時，皇家空軍的“颶風”與“噴火”戰(zhàn)機總是可以提前列陣迎擊，最終，1700多架德機被這些“倫敦上空的鷹”阻擊，墜毀于英吉利海峽……

陸地篇：走獸的奇跡

城市傳奇與神奇的“五禽戲”

不僅只有大海與天空的動物贈予了人類靈感，那些奔跑于大地上的走獸，也在仿生學中占據(jù)了重要一翼。

中國人曾創(chuàng)造性地將走獸與城市建設結(jié)合起來：河南開封的臥牛城，龍盤虎踞的古南京城，都是仿生學與建筑學融合的典范。其中最為著名的，還有伍子胥修建的姑蘇古城。

春秋戰(zhàn)國時期戰(zhàn)爭不斷，最初的吳國都城很小，防御功能也不強。伍子胥接到建城任務后登高遠望，發(fā)現(xiàn)有一片凸起的平地，看起來就像一只搖首曳尾的山龜。平地被密布的水網(wǎng)分割成了大大小小的方塊，就像是龜背上的紋路——于是，他決定仿照龜背造型興建城池，中國歷史上赫赫有名的姑蘇古城——“龜城”就此誕生。

建好后的姑蘇古城由于布局復雜，易守難攻，讓別國不敢輕易圖之。得以修養(yǎng)生息的吳國逐漸壯大，在后來的戰(zhàn)爭中大敗越國，擊破楚國，蕩平齊國，成為“春秋五霸”之一?，F(xiàn)今，那歷經(jīng)了3000余年風雨的龜城仍然屹立不倒，成為眾多建筑學家研究的范本……

關于走獸的奇跡，還存在于人們的生活之間，它也被用于健身及醫(yī)療——如那流傳千年的五禽戲，就是其中的代表。

“五禽戲”是中國一種傳統(tǒng)的健身方法，由模仿五種動物的形態(tài)、動作和神態(tài)組成，由東漢時的名醫(yī)華佗發(fā)明。東漢末年，戰(zhàn)爭不斷，瘟疫流行，名醫(yī)華佗除專研醫(yī)術，救死扶傷外，還通過多年觀察，創(chuàng)作了一套健身戲法：模仿虎撲動前肢，鹿伸轉(zhuǎn)頭頸，熊伏倒站起，猿縱橫跳躍，鳥展翅飛翔的動作，使人體全身肌肉、關節(jié)都得到運動?！逗鬂h書·華佗傳》中記載，這套健身之法讓華佗即使年近百歲，仍然保持著壯年時的容貌，當時的人都把他當做神仙，他的弟子吳普也因練五禽戲，活到90歲還耳聰目明……