2020年公務(wù)員考試常識(shí)積累:神奇的仿生學(xué)
公務(wù)員考試常識(shí)判斷模塊考查范圍廣泛,需要大家在日常多加積累,在此公考通(www.ldmfl.com)總結(jié)了仿生學(xué)的常識(shí),希望對(duì)大家備考常識(shí)模塊有幫助。
神奇的仿生學(xué)
人們發(fā)現(xiàn),一些關(guān)于植物和動(dòng)物的相類似的功能,實(shí)際上是超越了人類自身在此方面的技術(shù)設(shè)計(jì)方案的。植物和動(dòng)物在幾百萬(wàn)年的自然進(jìn)化當(dāng)中不僅完全適應(yīng)自然而且其程度接近完美。仿生學(xué)試圖在技術(shù)方面模仿動(dòng)物和植物在自然中的功能。
仿生學(xué)的定義
仿生學(xué)是研究生物系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)以為工程技術(shù)提供新的設(shè)計(jì)思想及工作原理的科學(xué)。屬于生物科學(xué)與技術(shù)科學(xué)之間的邊緣學(xué)科。
它涉及生物學(xué)、生物物理學(xué)、生物化學(xué)、物理學(xué)、控制論、工程學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域。仿生技術(shù)通過(guò)對(duì)各種生物系統(tǒng)所具有的功能原理和作用機(jī)理作為生物模型進(jìn)行研究,最后實(shí)現(xiàn)新的技術(shù)設(shè)計(jì)并制造出更好的新型儀器、機(jī)械等。
仿生學(xué)例子
蒼蠅與振動(dòng)陀螺儀
蒼蠅是聲名狼藉的“逐臭之夫”,凡是腥臭污穢的地方,都有它們的蹤跡。
蒼蠅的楫翅(又叫平衡棒)是個(gè)“天然導(dǎo)航儀”,人們模仿它制成了“振動(dòng)陀螺儀”。這種儀器已經(jīng)應(yīng)用在火箭和高速飛機(jī)上,實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)駕駛。
蝙蝠與雷達(dá)
蝙蝠會(huì)釋放出一種超聲波,這種聲波遇見(jiàn)物體時(shí)就會(huì)反彈回來(lái),而人類聽(tīng)不見(jiàn)。雷達(dá)就是根據(jù)蝙蝠的這種特性發(fā)明出來(lái)的。在各種地方都會(huì)用到雷達(dá),例如:飛機(jī)、航空等。
從螢火蟲到人工冷光
在自然界中,有許多生物都能發(fā)光、在眾多的發(fā)光動(dòng)物中,螢火蟲是其中的一類。
螢火蟲約有1500種,它們發(fā)出的冷光的顏色有黃綠色、橙色,光的亮度也各不相同。螢火蟲發(fā)出冷光不僅具有很高的發(fā)光效率,而且發(fā)出的冷光一般都很柔和,很適合人類的眼睛,光的強(qiáng)度也比較高。因此,生物光是一種人類理想的光。
早在40年代,人們根據(jù)對(duì)螢火蟲的研究,創(chuàng)造了日光燈,使人類的照明光源發(fā)生了很大變化??茖W(xué)家先是從螢火蟲的發(fā)光器中分離出了純熒光素,后來(lái)又分離出了熒光酶,接著,又用化學(xué)方法人工合成了熒光素。
人們已能用摻和某些化學(xué)物質(zhì)的方法得到類似生物光的冷光,作為安全照明用。
翠鳥(niǎo)和新干線
日本的工程師們成功地制造出了新一代新干線列車,其運(yùn)行時(shí)速超過(guò)320公里,但是當(dāng)列車高速行駛時(shí)其產(chǎn)生的噪音超過(guò)了環(huán)境標(biāo)準(zhǔn),這是由于列車高速通過(guò)狹窄的車道時(shí)將產(chǎn)生音爆效應(yīng)。
這一問(wèn)題的一部分原因是列車的車頭是子彈型,因此它會(huì)“推擠”前方的空氣而非“切穿”過(guò)去。為了解決這個(gè)問(wèn)題,工程師們從翠鳥(niǎo)的嘴巴上得到了靈感,這種鳥(niǎo)類在沖向水中捕魚時(shí)只會(huì)濺起很少的水花。
觀察發(fā)現(xiàn),翠鳥(niǎo)擁有一個(gè)流線形的長(zhǎng)長(zhǎng)鳥(niǎo)嘴,其直徑逐漸增加,以便讓水流順暢向后流動(dòng)。通過(guò)仿生學(xué)設(shè)計(jì),工程師們對(duì)子彈車頭進(jìn)行重新改造,西日本鐵路公司制造出了500系列列車,并于1997年投入使用。實(shí)踐證明這種列車的車速比起原有設(shè)計(jì)提升了10%,而電力消耗降低了15%,而噪音水平也有了顯著下降。
像鯊魚那樣對(duì)抗細(xì)菌
很多鯨類和海牛的身上會(huì)長(zhǎng)出藻類甚至藤壺,但是不知道你注意過(guò)沒(méi)有,鯊魚的身上卻從來(lái)不會(huì)出現(xiàn)這種情況。這似乎得益于鯊魚身上一種被稱為“盾鱗”的結(jié)構(gòu)。這是一種軟骨魚類特有的,與牙齒結(jié)構(gòu)近似,由表皮和真皮共同形成的鱗片,這也是鯊魚的皮膚摸上去非常粗糙的原因。
科學(xué)家們根據(jù)鯊魚皮膚的構(gòu)造啟發(fā),設(shè)計(jì)了一種被稱為“鯊魚”的表面工程設(shè)計(jì)。這種表面結(jié)構(gòu)本身不需借助任何其他手段,其本身便可以阻止細(xì)菌在其表面生長(zhǎng)。一家名為“鯊魚技術(shù)”的公司已經(jīng)將應(yīng)用這種仿生技術(shù)的貼膜銷售給許多需要防菌的用戶,并生產(chǎn)了一些有意義的新型產(chǎn)品,如不會(huì)被細(xì)菌感染的導(dǎo)尿管等等。
像蚊子那樣扎針
不管過(guò)后有多么其癢難耐,你會(huì)發(fā)現(xiàn)蚊子在咬人時(shí)你是不怎么疼的。蚊子的口器接觸人體的方式可以使它觸發(fā)盡可能少的皮膚神經(jīng),從而減少疼痛反應(yīng)。
在對(duì)這一現(xiàn)象進(jìn)行的滲入研究中,日本關(guān)西大學(xué)的工程師們制造出了一種細(xì)微的,根據(jù)蚊子口器仿生制成的鋸齒形針尖。和傳統(tǒng)的圓柱狀針管不同,在中央針尖的旁邊還設(shè)置了兩條細(xì)微的外側(cè)鋸齒條,極大地降低扎入人體的痛楚。
全天然空調(diào)系統(tǒng)
白蟻會(huì)建造這樣巨大的巢穴系統(tǒng),但是在炎熱干燥的非洲草原上,這樣一個(gè)建筑的內(nèi)部卻總是能自己保持恒溫和濕潤(rùn)。不論外界多么潮濕,干旱,高溫或寒冷,對(duì)其內(nèi)部毫無(wú)影響。為了做到這一點(diǎn),白蟻們會(huì)視情況在一天中忙著不停的打開(kāi)或關(guān)閉不同方向的通風(fēng)口。
在設(shè)計(jì)津巴布韋首都哈拉雷市的東門購(gòu)物中心和辦公大樓時(shí),設(shè)計(jì)師麥克·皮爾斯研究了白蟻巢穴的結(jié)構(gòu)。其結(jié)果是,東門購(gòu)物中心只需要傳統(tǒng)設(shè)計(jì)10%的能量消耗。這樣形成的節(jié)約使它得以降低租金,從而吸引更多商戶入駐。
尼龍搭扣和蒼耳
尼龍搭扣是由瑞士工程師德梅斯特拉爾發(fā)明的。
德梅斯特拉爾他喜愛(ài)郊游與打獵,每當(dāng)他從郊外回來(lái)后,常發(fā)現(xiàn)他的衣服上粘著一些鬼針草的種子,除去這些鬼針草的種子很費(fèi)事,這引起了他的興趣,于是從衣服上取下一顆種子放在放大鏡下仔細(xì)觀察,發(fā)現(xiàn)種子上的芒毛有一個(gè)個(gè)小鉤子,正是這些小鉤子抓住了衣服上的紗線。由此他突發(fā)奇想,如果能在帶子上也產(chǎn)生這些類似的小鉤子,它不就也可以使布帶相互搭接代替紐扣和拉鏈了嗎?
在鬼針草種子的啟示下,他經(jīng)過(guò)8年的精心研究,終于設(shè)計(jì)了定型的產(chǎn)品,這便是尼龍搭扣帶的由來(lái)。拉鏈的發(fā)明雖然使穿衣更加方便、快捷而轟動(dòng)服裝界,但搭扣的發(fā)明更勝一籌。
【刷題鞏固】
1、下列關(guān)于仿生生物學(xué)的應(yīng)用對(duì)應(yīng)關(guān)系不正確的是:
A.子彈頭列車——翠鳥(niǎo)
B.發(fā)光纖維——螢火蟲
C.維克羅尼龍搭扣——蒼耳
D.全天然空調(diào)系統(tǒng)建筑——非洲白蟻巢穴
【答案】B
【解析】
第一步,本題考查生活常識(shí)并選錯(cuò)誤項(xiàng)。
第二步,發(fā)光纖維是指受到光和放射線的照射時(shí),能發(fā)出比照射光波長(zhǎng)更長(zhǎng)的可見(jiàn)光的纖維。螢火蟲有專門的發(fā)光細(xì)胞,細(xì)胞內(nèi)部的化學(xué)物質(zhì)與氧氣發(fā)生反應(yīng)從而進(jìn)行發(fā)光。兩者的發(fā)光原理不一樣,不屬于仿生生物學(xué)的應(yīng)用。
因此,選擇B選項(xiàng)。
【拓展】
A項(xiàng):子彈頭列車設(shè)計(jì)靈感來(lái)自翠鳥(niǎo)的喙。列車在高速行駛中,列車車頭形成的風(fēng)墻不僅僅會(huì)產(chǎn)生巨大的噪音,而且還會(huì)減慢列車的速度。而根據(jù)翠鳥(niǎo)喙部形狀設(shè)計(jì)的新型列車車頭可以消除這些問(wèn)題,可以幫助列車能效提高20%。
C項(xiàng):維克羅尼龍搭扣是由瑞士發(fā)明家喬治發(fā)明的,靈感來(lái)源于蒼耳。蒼耳身上帶有一些小刺,這些小刺粘在有毛的褲子上,就會(huì)牢牢粘住,很難甩掉。喬治利用蒼耳的原理,發(fā)明了尼龍搭扣。
D項(xiàng):全天然空調(diào)系統(tǒng)建筑靈感來(lái)源于非洲白蟻的巢穴。白蟻建造的巢穴系統(tǒng),即使在炎熱干燥的非洲草原上,也可以使建筑內(nèi)部總能保持恒溫和濕潤(rùn)。設(shè)計(jì)師麥克研究了白蟻的巢穴,設(shè)計(jì)出了津布巴韋首都哈拉雷市的東門購(gòu)物中心和辦公大樓。