仿生学是近30年来发展起来的,是一门生物科学与技术科学之间的边缘科学。它把 各种生物系统所具有的功能原理和作用机制作为生物模型进行研究,希冀在技术发展中 能利用这些原理和机制,实现新的技术设计并研制出新型的仪器、机械等。蛇的某些特殊 的功能,具有极其复杂和精巧的机构,其奇妙程度远过于迄今为止的人造机械。
仿生学是近30年来发展起来的,是一门生物科学与技术科学之间的边缘科学。它把 各种生物系统所具有的功能原理和作用机制作为生物模型进行研究,希冀在技术发展中 能利用这些原理和机制,实现新的技术设计并研制出新型的仪器、机械等。蛇的某些特殊 的功能,具有极其复杂和精巧的机构,其奇妙程度远过于迄今为止的人造机械。研究者奉 蛇为师,受到启迪并模拟,已取得了一定的成绩。
(一) 响尾蛇导弹等一系列“红外仪”
响尾蛇是北美洲的一种毒蛇。南美洲也产有近似种,和我国的蝮蛇属于同一科。国外 叫响尾蛇科,由于我国无响尾蛇,故科名改称蝮科。蝮科的蛇类,由于有个名叫“颊窝”的器 官,在黑夜捕食动物也甚自如。
颊窝在蝮科毒蛇如响尾蛇、蝮蛇、五步蛇、竹叶青等头部的两侧,其鼻孔和眼睛之间的 那个凹陷就是。因其位置相当于颊部,故得此名。这是一个感受红外线的器官,有人叫它 “热探测器”。颊窝是其上颌骨上的深凹,前端较宽,后端较窄,其内有一层仅只25Mm厚的 薄膜,赖这层薄膜的分隔而构成内外二室。内室保持着和环境气温相同的温度,外室则朝 向红外线发射物的方向。因此,颊窝膜两面的温度不同,由此可用于感知,其灵敏程度很 高,甚至比环境气温只差0. 003°C也能察觉出来。
响尾蛇导弹问世时,军事上曾因其无比准确地命中行进中的目标而令人震惊不已,故 国际间谍为了谋求此项技术情报而煞费心机。
响尾蛇导弹之所以有高度的命中率,是由于各种机械,如飞机、舰艇、汽车等,在行进 中必然会伴随着燃料的推动而发出红外线,而响尾蛇导弹是在导弹上配备有可以追踪红 外线的导航装置的。而该导航装置,正是从颊窝的启迪而制成的。
不仅是响尾蛇导弹,现今“红外探测仪”的应用面更为广泛。如红外夜视仪、红外辐射 拍摄仪、红外显微镜等。这些有的被用于军事,有的则用于诊断疾病,有的则用于检査某些 有缺陷的电器中的部件,等等。
(二) 蛇形机器人
机器人是代替人干活的机器,根据需要,其样式各异,干的活也多种多样。根据配备的 “电脑”中的程序,它们还可接受种种指令来操作,并可据特殊需要进行机器人的设计,去 干一些人所难以胜任的工作。对蛇进行仿生,由日本东京工业大学机器人专家梅谷阳二研 制的“蛇形机器人”即是一例。
管道复杂,危险性大的封闭环境中,让人经常探视或检测是十分困难的,用通常的机 器也无法完成任务。梅谷阳二看中了具有细长身材的蛇作为研究对象,经过对活蛇做了深 入的观察研究后,他拮取了蛇运动中的爬行和缠绕这二种功能,并将此作为研制对象。利 用“蛇形机器人”,像在管道网繁杂的核电站的核反应堆中,它尽可穿行自如。机器人的“蛇 头”是一台小巧的电视摄像机,它不仅可展现于荧屏让人看到内部,且可录像存档备查,方便非凡。
这种“蛇形机器人”在医学上还展示一幅诱人的前景。若将其微型化后,导入人体内不 仅可以观察内部情况,且可在不打开腹腔的情况下让它做外科手术。
(三)其他
由于蛇的体形、运动方式等方面的特殊性,有些发明家从中受到启迪,他们中有的公 开申明奉蛇为师,也有的并不明言,可从某些制品的性能联系到蛇的情况,乃可明其底理。 如坦克车和拖拉机行进中的履带,不是脱胎于蛇爬行时接触地面的腹鱗吗?国外报道有一 种极长的长凳,整条発子可以推移进退,这不是和蛇的肋骨和腹鱗协调活动一样的机制 吗?蛇,能予人以有益的启示。