참치는 해양 어류에서 가장 빠르게 움직이는 동물 중 하나이다. 참치는 먹이를 잡을 때 시속 80 킬로미터에 달할 수 있다. MIT 에서 과학자들은 참치를 모델로 1.2 미터 길이의 기계어' 찰리' 라는 물고기를 만들어 싱크대에서 테스트를 시작했다. 과학자들은 이 발견을 기술의 응용으로 밀었다.
물고기의 꼬리 지느러미는 추진력과 가이드로 사용될 수 있다. 이 특징을 고려해 컴퓨터에서 참치의 외형을 분석한 결과 수면함선에 지느러미 추진 방법을 제공했다. 그리고 로봇 지느러미의 동작도 개선되어 구석에서 자유롭게 헤엄칠 수 있다. 과학자들은 더 나은 유선형 특징을 얻기 위해 참치의 피부도 연구했다.
연어 연어는 빠르게 흐르는 물에서 살 수 있다. 그들의 운동 시스템은 참치와 비슷하지만 차이가 있다. 연어는 자신을 자유롭게 조절할 수 있을 뿐만 아니라 번개같은 속도로 시작할 수 있어 14 km/h 의 속도에 도달할 수 있다. 그들은 왜 이렇게 할 수 있습니까? 꼬리를 흔드는 빈도를 제외하고, 보통 물고기가 클수록 길수록 더 빨리 수영한다. 과학자들은 연어가 가속할 때 초당 꼬리 15 회 흔들릴 수 있다는 것을 발견했다. 그래서 생체 공학적 가치가 매우 높습니다.
펭귄 펭귄은 육지에서는 어색해 보이지만 물속에서는 매우 유연합니다. 이상적인 유선형 모델을 찾기 위해 과학자들은 펭귄의 등에 미니어처 측정기를 설치해 매일의 운동 거리, 깊이, 속도를 기록했다. 사진을 찍기 위해 과학자들은 남극에 특수 수로를 설치했다. 더 많은 실험을 통해 펭귄의 운동은 어류와는 달리 지느러미에 의존해 자신을 추진한다는 사실이 밝혀졌는데, 이는 펭귄의 몸이 이미 부피가 크고 저항이 적은 최적화된 모델로 진화했다는 것을 보여준다. (윌리엄 셰익스피어, 펭귄, 펭귄, 펭귄, 펭귄, 펭귄, 펭귄, 펭귄) 게다가, 그것의 몸은 물속에서 거의 모양을 바꾸지 않기 때문에 모형 실험은 매우 간단하다.
상어 상어는 이미 바다에서 3 억 5 천만 년을 살았으며 시속 70 여 킬로미터의 고속에 이를 수 있다. 과학자들은 현미경으로 심해 상어의 피부를 검사했을 때 상어 비늘이 부채꼴 모양으로 작은 홈이 있는 것을 우연히 발견했다. 그러나 전통적인 관념에서 표면이 매끄러울수록 저항이 적다. 따라서 과학자들은 서로 다른 각도에서 수백 개의 모델 비율을 조립하여 인공 테스트 표면을 형성했다. 테스트 결과 마찰 손실이 매끄러운 표면보다 10% 적은 것으로 나타났습니다. 이 새로운 발견은 즉시 기술 응용을 발견했습니다. 이런 생체모방 피부는 항공객 비행기의 외부 표면을 감싸는 데 쓰이며, 각 비행기의 연간 기름 소비를 350 톤 줄였다. 매년 전 세계를 여행하는 비행기에 이런 피부를 설치한다면, 절약된 연료의 가치는 수십억 달러에 달할 수 있으며, 온실효과를 일으키는 이산화탄소와 질소 산화물도 크게 줄어들 것이다.
수많은 해양 생물들이 수억 년 동안 바다에서 정성껏 일한 끝에 해양 생활에 적응하는 기묘한 기술을 단련하였다. 그것들은 인류의 훌륭한 스승이자 친구이며, 사람들에게 큰 계몽을 줄 수 있다. 그들의 신비를 깊이 탐구하는 것은 더욱 선진적인 기술의 발전을 위한 끝없는 원천을 제공할 것이다. 해양 생체 공학의 연구 성과를 충분히 활용하면 인류 과학 기술 산업의 진보와 사회 발전의 역사적 과정을 크게 가속화할 것이다.
사실, 고대부터 사람들은 이미 생물을 모방하는 방법을 알고 있었다. 배, 키, 노는 고대인들이 물고기의 모양과 어미지느러미에 따라 발명한 것이다. 인간의 수영 기술조차도 해양 생물에서 나온다. 지금까지 사람들은 평영과 돌고래 수영을 하는 것에 익숙하지 않았나요?? 물론, 이것은 단순한 모방일 뿐, 바이오닉스 연구는 아니다. 과학기술이 고도로 발달한 오늘에야 생물학의' 비법' 을 진정으로 파악해 신기술을 개발하는' 좋은 책' 이 될 수 있다.
조개 껍데기는 사람들에게 거대한 껍데기 지붕을 짓도록 영감을 주었고, 오징어는 분수예인선의 제조에 영감을 주었다. 눈의 측면 억제 원리는 눈 전자 모형의 탄생을 촉진시켰다. 따라서 다양한 사진을 처리하여 선명한 이미지를 얻을 수 있습니다. 돌고래의 체형과 피부 구조 특성에 따라 잠수함 어뢰 소형 함정의 수중 부분은 저항을 20 ~ 50% 낮출 수 있다. 더욱이, 해양 생물의 장기 생활 해양에 대한 적응성은 종종 가장 경제적이고 효과적이며 신뢰할 수 있는 수준에 이르기 때문에 인간 공학 기술의 개조에 큰 호소력을 가지고 있다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 과학명언) 예를 들어, 해양 동물이 바닷물을 담수화하는 능력, 생물 발광과 생물 농축 능력, 다이빙, 통신, 위치, 내비게이션의 능력은 모두 인간의 생체 공학 개발의 중요한 과제가 되었다.
바이오닉스는 젊은 과학이다. 그 역사는 36 년밖에 되지 않았지만 강한 생명력을 보여 많은 귀중한 공헌을 했다. 인류의 과학기술이 발전함에 따라 그녀의 미래는 무한할 것이라고 예견할 수 있다.
생물학적 진화는 이미 35 억년이 넘는 역사를 가지고 있다. 바다는 지구 생명의 요람이다. 해양 생물을 포함한 광대한 바다는 인류가 밝혀지기를 기다리고 있는 끝없는 신비를 가지고 있다. (아리스토텔레스, 니코마코스 윤리학, 지혜명언) 바다에 진출하는 것은 오늘날 우리의 매우 긴박한 임무이다. 해양 생체 공학 연구는 인류가 바다에 진출하는 새로운 방법을 제공하고, 해양 연구에 새로운 방법을 제공하며, 인류의 개발 및 해양 활용을 위한 새로운 도구를 제공할 것이다. (존 F. 케네디, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 해양명언)
현재, 바이오닉스는 점점 더 사람들의 중시를 받고 있다. 예언 2 1 세기는 생물과학 성취의 두 배가 되는 세기가 될 것이며, 생물과학과 다른 과학기술이 밀접하게 결합되고, 상호 침투하고, 상호 촉진되는 시대이다. 현재 물리학은 이미 물질의 원자핵과 기본 입자까지 깊숙이 파고들어 있으며, 더 깊이 들어가고 있다. 생물 과학에서, 아직 그것의 본질에 깊이 들어가지 못했고, 많은 신비들이 사람들이 밝혀주기를 기다리고 있다. (윌리엄 셰익스피어, 템페스트, 과학명언)
인류의 역사와 업적, 자연과학의 발전과 응용 추세를 보면 생물과학과 기술과학의 결합은 필연적이다. 생명과학의 발전을 촉진할 뿐만 아니라, 과학 기술의 발전에 만능 열쇠를 제공하여 생물의 각종 신비하고 무궁무진한 기능을 인류 과학 기술의 보고로 만들 수 있다. 바이오닉스, 특히 해양 바이오닉스는 이 방면에서 매우 중요한 역할을 할 것이다.
우리는 가까운 장래에 해양 생체모방이 더 많은 즐거움을 주는 기이한 화초를 만들어 더욱 눈부신 광채를 방출할 것이라고 믿는다. (윌리엄 셰익스피어, 햄릿, 희망명언)
해파리는 거의 완전히 물로 이루어져 있는데, 그 안에 있는 물은 실제로 98% 를 차지한다. 그 몸을 구성하는 분자 사이에는 대량의 액체가 있는데, 그중에서 추출한 후에 일용 고분자 접착제를 얻을 수 있다.
재료 과학자의 관점에서 볼 때, 바다에는 많은 새로운 생물 물질이 있다. 예를 들어 해삼은 평소에는 부드럽고 탄력이 있지만 위협을 받으면 몸이 딱딱해진다. 어떤 요인이 그것을 이렇게 만들었습니까?
해삼에는 대량의 젤, 즉 단백질과 지방이 있다. 지방도 우리를 포함한 다양한 동물의 체내에 존재하는 젤이다. 젤은 하나의 재료로 흔히 볼 수 있지만, 다른 재질이 제공할 수 없는 특성을 가지고 있다. 예를 들어 젤은 자신의 부피보다 30 배나 많은 물을 흡수한 후 단단하고 건조한 느낌을 유지할 수 있다. 이제 과학자들은 젤을 움직이는 방법을 연구하고 있습니다. 보시다시피 이것은 젤로 구동되는 폴리머 다리입니다. 골키퍼는 젤의 운동으로 공을 구하려고 노력하고 있습니다. 그들의 운동은 약한 전류에 의해 제어된다. 전극을 바꾸면 젤이 반대 방향으로 이동합니다.
이것은 게임처럼 보이지만, 미래에는 이 부드러운 재료를 사용하여 모터, 펌프, 밸브를 구동할 수 있다. 바느질 바늘, 리벳 또는 용접이 자연을 함께 유지하는 것이 아닙니다. 사실 모든 것이 풀로 연결되어 있다. 접착제는 좋은 절연을 제공할 뿐만 아니라 더 중요한 것은 빠르고 쉽게 사용할 수 있으며 기계적 연결보다 더 큰 응력을 견딜 수 있다는 것입니다.
잔디는 몸에서 분비되는 접착제를 이용하여 신속하게 알을 안전한 높이에 붙였다. 그가 사용한 접착제는 몇 초 안에 경화되었고, 계란은 거의 여전히 공중에 걸려 있었다. 인공접착제에 비해 이 접착제는 유독용제의 휘발성이 없어 절대적으로 친환경적이다.
흰개미는 접착제를 사용하여 개미 언덕을 만들 뿐만 아니라 머리의 작은 관을 통해 적에게 접착제를 뿌립니다. 그래서 사람들은 같은 원리에 근거하여 작업 무기인 마른 고무 껍질을 만들었다. 바다의 홍합은 더 놀라운 접착 특허를 가지고 있다. 그 자신의 합성족사는 닻처럼 바위와 모래에 자신을 고정시킬 수 있는데, 이것은 홍합 생명의 보험이다. 이 접착제는 매우 질겨서 수중에서 경화될 수 있다. 우리 인류에게 그 역할은 자명하기 때문에 과학자들은 그것을 연구했다.
과학자들은 고무줄로 홍합을 유리 상자의 한쪽에 고정시키지만, 홍합은 자신의 천연 닻으로 발에서 합성 발을 뻗는 것을 선호한다.
홍합이 충분한 족사를 형성할 때, 채집하면 홍합에게 손실이 심각하지 않다. 왜냐하면 홍합은 2 시간 안에 새로운 족사를 생산할 수 있기 때문이다.
홍합 족사와 접착점을 분석해 결국 홍합의 접착단백질을 분리해 새로운 접착제를 만들었다. 우리가 준비한 바이오 접착제로 금속판을 붙일 때, 우리는 의외로 이 접착제의 또 다른 특징을 발견했는데, 그것은 마치 보이지 않는 갑옷처럼 금속판을 침식으로부터 보호하는 것이다. 얼마나 신기한가! 자연특허국이 제공하는 교묘한 방법은 놀라울 정도다. 비록 나는 끊임없이 자연으로부터 배우지만, 자연은 그것의 모든 비밀을 내놓지 않을 것이다. 모든 생물의 숨겨진 비밀은 우리가 예상하지 못한 재산이다.
해양 동물 생체 공학
10 마리의 물고기를 이끌고 불투명한 바다에서 물줄기에 대항하고 장애물을 정확하게 찾아내 올바른 방향을 결정할 수 있다. 이런 직책들은 매우 이상하다. 과학 연구에 따르면, 이러한 행위들은 물고기가 신체의 측선을 이용하여 완성한 것으로 나타났다. 그것은 물고기의' 제6감' 시스템으로, 수천 개의 작은 털세포로 이루어져 있어 온몸에 퍼져 있다. 완전히 어두운 바닷물에서도 옆선은 물고기 몸 주위의 물흐름에 반응하여 물 속의 장애물과 동물을 정확하게 탐지한다.
얼마 전 일리노이 주립대 바이오닉 연구팀은 로봇이' 제6감' 을 가질 수 있는 인공측선을 개발했다. 물고기의 측선 시스템과 비슷하다. 이 인조측선은 표면에 배열된 많은 작은 실리콘으로 이루어져 있는데, 이 실리콘은 머리띠와 비슷하며 각 실리콘은 마이크로체인을 통해 전자센서에 연결되어 있다. 물의 흐름이 실리콘 빔과 접촉할 때, 물의 속도가 다르기 때문에 실리콘 빔이 휘어지므로 센서가 실리콘 빔의 구부리기 각도와 방향을 감지할 수 있어 로봇이 원하는 방향을 찾을 수 있습니다.