昆虫指南针和消防藤蔓：2023 年受自然启发的技术

尽管人为造成的气候变化威胁着环境，但大自然仍在继续激发我们的技术进步。爱丁堡大学研究员埃夫里皮迪斯·格卡尼亚斯 (Evripidis Gkanias) 表示：“大自然提供的解决方案已经进化了数十亿年，并且从一开始就每天都经过反复测试。”格卡尼亚斯对大自然如何培养人工智能特别感兴趣。他告诉法新社：“人类的创造力可能令人着迷，但它无法达到大自然的稳健性，工程师们也知道这一点。”从模仿昆虫眼睛的罗盘到行为像藤蔓的森林消防机器人，以下是今年基于自然的技术精选。

昆虫指南针

一些昆虫（例如蚂蚁和蜜蜂）根据阳光的强度和偏振进行视觉导航，从而使用太阳的位置作为参考点。研究人员复制了他们的眼睛结构，构建了一个指南针，即使在阴天也能估计太阳在天空中的位置。普通指南针依靠地球的弱磁场进行导航，很容易受到电子设备噪音的干扰。领导这项发表在《通信工程》杂志上的研究的格卡尼亚斯说，光探测罗盘的原型“已经运行良好”。他补充说，“有了适当的资金，这可以很容易地转变为更紧凑、更轻量的产品”，并且可以免费使用。通过进一步调整，昆虫指南针可以在任何可见大型天体光源的星球上工作。

集水网

受蜘蛛网丝线启发、能够从晨雾中收集饮用水的织物很快就会在缺水地区发挥重要作用。人造丝取自羽腿蜘蛛，其复杂的“纺锤结”允许大水滴移动并聚集在其网上。该研究发表在《先进功能材料》上的合著者郑永梅告诉法新社，一旦这种材料可以大规模生产，收集的水可能会达到“实际应用的相当大的规模”。

消防藤蔓

动物并不是大自然的唯一灵感来源。科学家们创造了一种充气机器人，它可以沿着光或热的方向“生长”，就像藤蔓爬上墙壁或穿过森林地面一样。这种大约两米长的管状机器人可以使用充满液体的袋子而不是昂贵的电子设备来自行驾驶。加州大学圣巴巴拉分校的研究人员表示，随着时间的推移，这些机器人可以找到热点并提供灭火剂。“这些机器人速度很慢，但对于扑灭阴燃火灾来说还可以，例如泥炭火灾，这可能是碳排放的主要来源，”合著者查尔斯·肖告诉法新社。但在机器人能够攀爬地形之前，它们需要更加耐热和敏捷。

康普茶电路

布里斯托尔西英格兰大学非常规计算实验室的科学家们找到了一种方法，使用粘稠的康普茶垫（在流行的茶饮料发酵过程中由酵母和细菌产生）来制造“康普茶电子产品”。科学家们将电路印刷到干燥的垫子上，这些垫子能够照亮小型 LED 灯。

干康普茶垫具有纺织品甚至皮革的特性。但作者说，它们是可持续的、可生物降解的，甚至可以在水中浸泡数天而不会被破坏。主要作者安德鲁·阿达马茨基（Andrew Adamatzky）和实验室主任告诉法新社，“康普茶可穿戴设备有可能将传感器和电子设备整合到材料本身中，从而提供技术与人体的无缝且不引人注目的集成”，例如心脏监测器或步数追踪器。这些垫子比塑料更轻、更便宜、更灵活，但作者警告说，耐用性和大规模生产仍然是重大障碍。

有鳞机器人

穿山甲类似于松果和食蚁兽的杂交体。这种身体软体的哺乳动物全身覆盖着爬行动物的鳞片，它们会蜷缩成一个球来保护自己免受捕食者的侵害。根据《自然通讯》发表的一项研究，现在，微型机器人可能会采用相同的设计来完成可能挽救生命的工作。它的目的是滚动通过我们的消化道，然后展开并输送药物或阻止人体难以到达的部位的内出血。

马克斯·普朗克智能系统研究所的第一作者任浩顺在观看 YouTube 视频时，“偶然发现了这只动物，发现它很合适”。很快就需要一种不会对人体内造成伤害的软材料，同时具有硬材料的优点，例如可以导电。穿山甲独特的结构堪称完美。这些微型机器人仍处于初始阶段，但每个机器人的制造成本可能低至 10 欧元。“向大自然寻求解决这类问题是很自然的事情，”苏恩说。“动物的每一个设计部分都有特定的功能。非常优雅。”

来源 ： 科威特时报