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仿生学是科技创新的一种重要方法,大自然堪称一本博大精深的教科书。今天上午,《大自然母亲:创新的灵感》在上海自然博物馆拉开帷幕,这项展览引进自泰国国家科技馆,展期3个月。展览通过大量仿生设计案例的展示,结合精彩生动的视频、趣味盎然的互动装置、制作精良的标本及模型,展现了人类受自然启发而做出的创新设计。

展览分为“仿生法则”“创新之源”“自然启示”三个部分:第一部分以自然界的统一规律为切入点,介绍人类效仿自然进行创新的“仿生设计螺旋”法则,从概念、原理上追溯人类如何将自然转化为创新设计;第二部分通过仿生设计创新的案例,具象地表现了人类如何通过效仿自然进行创新并用以解决实际问题;第三部分列举了诸多自然策略,进一步结合“问问自然”数据库的实体展示,激发观众的创新灵感,鼓励观众在自然中探索、向大自然学习。

观众可以在现场看到许多经典的仿生发明案例,如“浮沉子与空气压载货船”装置,浮沉子内部有一个气泡,当挤压瓶子时,水压挤压了气泡,导致浮沉子下沉。据介绍,空气压载货船的设计灵感来源于鱼类体内鱼鳔的作用原理——鱼鳔能抵消鱼在水中受到的重力影响,鱼鳔内的气体量也能随时调整,从而在不同深度时保持浮力。船体上安装有一系列充气舱以提供升力,减轻货物重量的同时,能有效保持稳定。又如“完美入水”与新干线火车头展品,日本工程师中松英二通过观察翠鸟冲击入水的过程,发现了翠鸟流线型的喙减少了它入水时的冲击,翠鸟就像是划入水中,而且不会产生波浪。中松根据这种喙的形状设计了新干线列车头部,以此降低列车在高速运行时发出的轰鸣声。

“七巧板拼图与魔术贴”这一互动装置也趣味盎然,可以拼成任意不同的形状,而且每一个板块都可以在黑色底板上反复粘贴或取下。“魔术贴”创新设计的灵感来源于牛蒡散播种子的方式。牛蒡头部的毛刺能从茎上脱离,抓住粗糙的表面,如动物的皮毛。瑞士工程师乔治?德?梅斯特拉尝试模仿牛蒡种子的毛刺和它的抓取能力,经过10年探索,终于找到了合适的材料来复制钩和环,并投入机械化生产。美国国家航空航天局(nasa)采用“魔术贴”来制作宇航服,之后它也被应用到了其他行业。

此次展览的很多展项来源于一个在线数据库“问问自然”(asknature.org),其根据仿生分类法展示了不同生物的生存策略,90余张抽取式木质卡片可以让观众在充分动手参与的同时获得启发与灵感。“问问自然”数据库涵盖了数百种自然策略,由仿生学研究所于2008年完成开发并对社会开放,供世界各地的仿生学爱好者和科研人员使用。

据悉,早在2017年11月,上海科技馆与泰国国家科技馆就交换各自的原创展览《星空之境》《大自然母亲:创新的灵感》达成了合作意向。2018年10月,来自上海科技馆的《星空之境》在泰国科技馆开幕。此次《大自然母亲》来沪,彰显了两馆在馆际交流、资源整合方面更密切、更多元的合作。这也是上海科技馆响应国家“一带一路”倡议,致力于推进“一带一路”沿线国家文化与科技交流的一次有益尝试。

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