仿生设计，向大自然学习

图/马 峰

科普文更生动的秘密

文/寒 石

《夜间飞行的秘密》是一篇标准的科普说明文，从中大家可以学会提问的策略与技巧。其实，我们还可以通过这篇课文来学习一些基本的写作方法，让科普文变得更生动。

方 法 运用描述性的开头

示例：清朗的夜空出现两个亮点，越来越近，才看清楚是一红一绿的两盏灯。作用：描述性的文字把我们带到文章发生的时空场景，让开头更具吸引力。

方 法 运用曲笔

示例：在漆黑的夜里，飞机是怎么做到安全飞行的呢？……蝙蝠是在夜里飞行的，还能捕捉飞蛾和蚊子；而且无论怎么飞，从来没见过它跟什么东西相撞，即使一根极细的电线，它也能灵巧地避开。难道它的眼睛特别敏锐，能在漆黑的夜里看清楚所有的东西吗？

作用：曲笔，就是故意设置疑团，让读者去猜测，然后随着情节的发展，再逐一将疑团解开。曲笔的运用，让科普文显得波澜曲折，更容易吸引读者的注意力。

方 法 运用故事

欧洲美元市场出现后，随着国际投资的增加，国际贸易规模进一步扩大⑰(见图3)，货币用黄金的数量日显不足，美元的黄金基础越来越不稳定。1960年之后，整个国际货币体系都在为解决美国的黄金储备而努力，先后建立了黄金库并设计出了特别提款权来维持美元和黄金的比价，但是这些努力都没有消除国际金融市场做空美元的投机行为。这种做空美元的资金流向是从美国往西欧国家的流动，这是典型的贸易逆差国向顺差国的失衡性流动。

示例：为了弄清楚这个问题，两百多年前，科学家做了一次实验。在一间屋子里横七竖八地拉了许多绳子，绳子上系着许多铃铛。他们把蝙蝠的眼睛蒙上，让它在屋子里飞。蝙蝠飞了几个钟头，铃铛一个也没响，那么多的绳子，它一根也没碰着。

作用：用讲故事的方式展示实验过程，把原本枯燥的实验过程描述得栩栩如生，读起来有趣、有味。

真正了不起的是科学家！是他们经过反复实验，找到了蝙蝠夜里飞行的秘密。

高校辅导员的主要工作任务是以学生为中心，为学生服务，而在现代大学生活中，一部分辅导员缺乏对自身职责的准确定位，严重背离了辅导员的职责，影响学生的管理工作，更有甚者，对于自己所带的学生还认不全。为了避免这种现象的发生，高校辅导员必须准确定位自身职责，努力做好学生管理工作。

示例：从雷达的荧光屏上，驾驶员能够清楚地看到前方有没有障碍物，所以飞机飞行就更安全了。

作用：结尾既回答了文章开头提出的问题，又对文章做了总结，简洁又实用。

小学习作是学生学习写作的基础，为今后的作文课程的开展做良好的铺垫，小学生写作时，由于缺乏写作的经验，不可避免会出现许多问题，但这些问题都可以通过后期的监督和指导慢慢改正，因此，教师不必对学生的习作太过苛求，应该对学生的习作报以欣赏、理解的态度，认真发现学生习作中值得发扬的部分，通过多种方式对学生进行激励式评价，常见的激励式评价语言方式如下：

有了人类，便有了仿生设计

文/魏玉保（中科院生物学博士，科普作家）

蝙蝠真是了不起，启发科学家给飞机装上雷达，让我们都能乘坐飞机安全出行！

方 法 采用呼应开头的结尾

袁安、李离、上官星雨等三人早早起来，梳洗后，即踏着朝霞，在关关鸟啼中，来到仙迹岩一一拜访诸圣的码头。苏雨鸾在二十余级石阶之上的琴台抚琴相候，命三人由她春秋冬三季的琴曲里辨别物候，她又命袁安由《阳春白雪》、李离由《听松》、上官星雨由《平湖秋月》里，分别依律自创一段剑法，三位小友左劈右砍，一文一武，宫商角徵羽，也算有模有样，雨鸾还特别赞许李离，说他的听松剑里，有隐隐龙吟，不妨具体而微，更进一步。

像这种从自然界、生物身上获得灵感，从而进行创造发明的科学，就是仿生学。

我们一起来看看在仿生学诞生前，人类历史上几个比较经典的仿生设计。

(5) 方案评价.在方案评价之前需要构建设备模块配置方案评价体系,包括评价指标拟定、评价指标权重值确定和指标评分值的确定等.在方案评价时，对可能满足设计需求的多个配置方案进行综合评价,并将评价结果输出,作为改进设计或选择配置方案的依据.

阿基米德的螺旋泵

随后，达·芬奇制作了模型，也就是飞机的“祖先”——扑翼机。这种扑翼机设计得相当精巧，翅膀的骨架由几根弯曲的金属杆组成，通过一套轮子和连杆，使每一根金属杆都能产生多种弯度，从而模仿鸟的扑翼动作。

夏天的烈日下，尼罗河边，阿基米德目睹农民辛辛苦苦提上来的一桶水，却只能浇灌脚下的方寸之地。他们只好反反复复地到河边提水，效率非常低下。阿基米德寻思着该如何解决这一问题。

冥思苦想之际，一只螺壳引起了他的注意。螺壳螺旋形的线条给了阿基米德启发：如果做一个大螺旋，把它放在一个圆筒里，摇动手柄让螺旋转起来，水不就可以沿着螺旋从圆筒下面升到圆筒上面了吗？

于是，阿基米德画了设计草图，请木匠把螺旋做了出来。如他所愿，只要摇动手柄，河水便从低处被抽到了高处，干涸的土地很快就得到了滋润。这种水泵被后人称为阿基米德螺旋泵，至今在很多地方依然能看到它的影子。

达·芬奇的扑翼机

提起飞机的发明者，大家第一时间想到的是莱特兄弟，却很少有人知道飞机的真正奠基人是500 年前意大利文艺复兴时期的“科学大咖”达·芬奇。

为了适应环境，生物的形态不断发生变化。比如，气候的变化导致树越长越高，为了吃到顶端的嫩叶，那些脖子比较长的长颈鹿就存活了下来，并繁衍了更多的后代。

“给我一个支点，我就能撬动地球。”这句话出自古希腊著名科学家阿基米德，他的杠杆原理深刻影响着世界。不仅如此，他还是仿生设计的先驱呢。

作为一个模型，扑翼机最终没能成功上天，但达·芬奇把它写进了科学论文《论鸟的飞行》，他深信飞行器总有一天会发明成功并把人类带上天空。

锯子的发明

部编本小学语文二年级上册《鲁班造锯》一文中写到，鲁班的手指被小草划破而流出血来，他仔细观察，发现小草的叶子边缘有许多小齿，由此发明了锯子。很多人便以为锯子是鲁班根据小草叶片进行的仿生设计。

为达到热氮吹硫工艺的要求，对20×104 t/a硫磺回收装置及尾气处理系统进行技术改造。在一级反应器进料加热器入口分别增加1条氮气管线和1条工厂风管线，同时，在氮气和工厂风管线上各增加1台流量计，便于准确控制吹扫气量。三级硫冷凝器出口管线上增加1条直接去急冷塔的管线，跨过加氢单元，以免钝化后期含氧过程气进入加氢反应器床层，对加氢催化剂造成不可逆的影响。急冷塔出口增加1条去尾气焚烧炉的管线，用于控制克劳斯系统吹硫钝化压力。具体改造流程如图1所示。

生态文明建设强调要正确处理经济社会发展与生态环境保护的关系，节水增粮行动项目的实施在提高农业生产力的同时也存在一定的资源与环境状况恶化风险隐患。因此，对于生态环境保护的重视必须贯穿于项目规划、设计、建设、管理和维护的全过程，水资源论证作为项目落地的决定性环节，更要充分发挥其促进和约束作用，最大限度降低对生态环境的影响。

那么锯子最早可追溯到什么时期呢？在陕西北刘遗址出土的新石器时代的遗物中，一件由蚌壳制作的蚌锯，是我国发现的最早的锯，距今有5 000 多年的历史。

2000 多年前，我国先秦古书《韩非子》记载了鲁班用竹木做成的鸟“成而飞之，三日不下”；1000 多年前的《三国志》里记载了诸葛亮设计的“木马流牛”……历史记载中的仿生设计，不胜枚举。

瞧！仿生学有多样魔法

文/魏玉保

我大概弄清楚仿生学是怎么回事了。比如，潜水艇的外形模仿了鲨鱼，而它上浮下潜的原理模仿了鱼鳔。我吸收新知识的能力很强吧？

综上所述，CABG联合MVR治疗CAD伴MMI，可显著改善患者心功能，提高患者生活质量。但临床上应根据患者实际情况选择最合适的手术方案，提高临床疗效以及安全性。

哈哈，的确不错。但是，你看到的都是树木，还没看到森林！仿生学可是包罗万象呢，它包含了形态仿生、结构仿生、功能仿生、材料仿生、力学仿生等众多方面的内容。说它有魔法可一点都不为过。

形态仿生：“鸟巢”

达·芬奇对鸟类飞行非常着迷，想象着人类也许可以像鸟一样飞翔。他不仅敢想，还进行了长期的观察，发现了许多有趣的现象：鸟在飞行时运用翅膀和尾巴的方式，类似于游泳者在水中运用双臂和双腿；鸟在飞行中采取收缩一边翅膀长度的方法来调整方向；鸟在高速飞行时，双腿收拢以减少阻力，而在慢速飞行或降落时，双腿垂下以增大阻力并减速。

形态仿生吸收了进化论的优点，在模仿生物形态的时候，既会考虑美观，又会考虑实用性。国家体育场——“鸟巢”，就是形态仿生的代表作。“鸟巢”结构精巧，模仿自然界中鸟巢的多支架结构，采用“钢枝条”相互搭接、大跨度的曲线结构和太阳能光伏发电系统。无论是稳固的外形，还是 “绿色”的设计理念，都跟自然界中的鸟巢一脉相承。

20 世纪60 年代末，科学家借助高倍显微镜，弄清楚了荷叶表面无尘的内在原因。德国科学家在此基础上做了进一步的研究，发现荷叶表面的乳突是一种纳米结构，能让水滴在上面滚动并滴落，把表面的灰尘等颗粒带走，这就是荷叶的疏水性。

形态仿生，对自然界生物外在形态的模仿，它是仿生学领域最基本的一项。人类通过观察自然现象和自然界生物，从它们的外形上获得灵感，进行模仿，并设计出符合人类审美的物品。形态仿生在建筑和家居领域运用得比较多。

结构仿生：“大壁虎”

能在墙上爬行的不止有“蜘蛛侠”，还有壁虎。壁虎能够在墙面或天花板上爬行而不会掉下去，是源于它的脚趾底部有细微的纤毛，这些纤毛具有非常大的吸附力。科学家估计，一只壁虎脚趾上的纤毛可以提起100 多千克的重量。受此启发，研究人员研发出类似壁虎脚趾的黏合剂，它可以承受非常大的重量。

运用MRI常规序列评估新生儿缺氧缺血性脑损伤的预后研究较少，本研究发现，T1 flair、T2 flair 和SWI图在短期评价其预后方面作用可以优先考虑使用，而中远期价值仍有待于下一步深入研究。

为了认识壁虎运动的各种生物特性和力学原理，我国南京航空航天大学的科研团队养殖了许多壁虎，并进行了经年累月的观察、计算，研发出了可以爬墙的仿生壁虎机器人——“大壁虎”。他们还对鸽子、树蛙以及10 多种昆虫翅膀进行了研究，以改进相关材料的结构和特性，不断改进“大壁虎”的运动协调能力、续航能力等问题，实现了“大壁虎”的90°自由爬行。

事实上，在鲁班之前，锯子早已有之。20 世纪70年代，在陕西周原的遗址，考古工作者发现了西周中期的6 把青铜锯和1 把骨锯。我们知道，鲁班是春秋时期的人，这些锯子的历史比鲁班要早好几百年。而且这些锯子制作精良，显然也不是锯子的最初形态。

结构仿生是通过研究生物肌体的构造，建造类似结构的机械装置，并通过结构相似实现功能相近。如昆虫仿生是模仿昆虫独特的形体结构和运动方式，人体仿生是模仿人体的高度灵活性和功能复杂性等。

材料仿生：聚氨酯泡沫

材料仿生是指模拟生物的各种特点、特性进行各种材料开发的仿生技术。

无论看不看得见，生物体都呈现出一系列的结构，具有一些独特的性能，例如荷叶因为表面布满乳突而具有自我清洁的功能，猪笼草的“嘴唇”具有连续搬运液体的能力，从而能够保持“嘴唇”湿滑，让昆虫站不稳而落入“虎口”。科学家经过多年努力，对这些有趣现象背后的原理了解得越来越清楚。

除此之外，武汉的马蹄莲大厦，迪拜的棕榈岛、水母酒店，印度的莲花寺都是形态仿生在建筑领域的佳作。

受到荷叶疏水性的启发，中国科学院化学研究所的江雷院士研制出了具有超疏水性的聚氨酯泡沫。它密度低、质量轻，并且超疏水，因此能轻松地漂浮在水上。它还具有自清洁功能和油水分离功能，在很多场合都“大有作为”。

力学仿生：悉尼歌剧院

模仿贝壳造型的悉尼歌剧院，是大跨度的薄壳建筑，既是形态仿生，又是力学仿生。它用最少的建材承受了最大的载荷。

费尔克拉夫的三维模式分为三个维度，描述(description)、解读(interpretation)和解释(explanation)。(Fairclough 1995)因此，本研究将分三个阶段进行：第一阶段文本分析，主要分析新闻语篇的词汇选择和及物性；第二阶段话语实践分析，主要分析新闻的报道模式；第三阶段社会实践分析，主要从政治、经济的角度阐释两家报纸中嵌入意识形态的异同以及产生差异的原因。

这些天，我和阿花又跑来了四五笔订单。每跑来一笔订单，我们都很兴奋，把那事发挥得淋漓尽致。完事了，阿花说，我还要。吓得我的腿都软了。我说有个笑话你没听说过吗，男人喜欢女人说我要，最怕女人说我还要。阿花一逗就乐，笑得弯下了腰，笑够了用拳头来捶我，说什么呀，人家还要的是订单，才不要你呢。于是我提起裤子，穿好西装领带，又跟着阿花四处奔波，跑淡水，跑横岗、观澜、公明，还有东莞的长安、凤岗等地。太阳热气腾腾像要把人的汗水烤干似的，那些树草花木早就烤得服服帖帖了，动都不动一下。我说阿花你把空调打到最低，大汗淋漓去见客户，人家肯定说咱俩没干好事。

一支粉笔，轻轻一掰，很容易就断了。试着掰一只贝壳，是不是很难掰断？粉笔和贝壳的主要成分都是碳酸钙，为什么性能差异这么大呢？科学家研究发现，粉笔是一种无序的结构，而贝壳是一种有序的微结构。

为确保悉尼歌剧院的10 个大海贝造型不会崩塌，工程人员模仿贝壳的微结构，进行了反复的力学计算，光这项工作就耗费了整整5 年时间，然后用了整整17 年才完成整体工程——那10个大海贝形的尖屋顶，由2 194 块弯曲的混凝土预制件用钢缆拉紧拼成，每块重15.3 吨，外表覆盖着105万块白色的瓷砖。高低不一的尖顶壳，在阳光映照下，远远望去，既像竖立着的贝壳，又像两艘巨型白色帆船，是20 世纪建筑史上的奇迹。

力学仿生，是研究并模仿生物体结构的静力学性质，以及生物体各组成部分在体内相对运动的动力学性质。

功能仿生：义肢

自从1993 年苏格兰的生物医学工程师们制造出第一只人造机械手臂后，这项技术已经取得了很大的发展，现在机械手臂甚至可以把感觉重新传导回患者的神经组织。当郎朗和林安露在央视节目上联弹《乘着歌声的翅膀》时，林安露的义肢在琴键上灵活地移动，大家都被震惊了。功能仿生帮助林安露实现了她的音乐梦。

美国麻省理工学院的研究人员开发出一种用意念就可以控制仿生义肢的技术。这种技术于2016 年首次在人类身上试验。它重建截肢部位附近的肌肉，并把它们连接起来，使肌肉能够自如地收缩和伸展。

无论是酯、酸酐还是酰氯，其与有机锂试剂反应而生成的中间产物是不稳定的，在过程中即可分解为酮，所以在产物中常是酮和3°ROH的混合物。

为了解决导流装置内腔不易被阳极氧化和电解着色的问题，根据其形状设计了导流装置快速阳极氧化和电解着色专用装置，如图2所示。

功能仿生是使人造的机械能够部分地实现思维、感知、运动和操作等高级动物功能的仿生技术。它以结构仿生为基础，在仿生义肢、智能机器人的研究中具有重大意义。

向大自然学习，我们永远不会有思维枯竭的一天。各类仿生设计都可以在自然界中找到原型，科学家以此不断地进行优化和更新。仿生学涉及数学、物理、生物、化学、计算机、工程、设计等领域，研究内容非常丰富。可可豆们努力学习，打好这些学科知识的基础，长大后也许就可以进行仿生学领域的研究或产品开发了。