仿生科技(Biomimetics)是一門結合古老的生物智慧與最新科
技而產生的有趣學問,您或許知道科學家藉由觀察到蝙蝠的飛
行與聲波使用,而發明了雷達;透過海豚高效率的回音定位,
來改良聲納技術以防止干擾。甚至,從一隻渾身沾滿植物種子
的狗兒身上,頭腦靈活的外國人取得了設計「魔鬼氈」的靈感
。然而,仿生科技不僅是一門以大自然為師,向各類生物請益
的基礎學科而已,在當前最熱門的奈米科技與航太工程、人工
智慧科技的發展上,都必須藉由仿生科技的發現,來指明未來
的研發方向,若要取得最佳研發成果,仿生科技是科技基礎研
究中值得重視的一環。

 


工研院航太中心兼量測中心顧問陳楚驤博士,是第一批受召回
國成立工研院航太中心的科學家之一,他在美國耶魯大學取得
博士學位後,浸淫在高分子複合材料領域三十年,也對航太工
程、生物醫學跟奈米科技等領域頗有見地。相對於這些熱門科
技領域人才濟濟,陳楚驤可說是國內仿生科技的唯一掌門人,
這門冷僻的學門實則橫跨了生物學、化學、物理、數學等基礎
學門,並跟紡織、航太、通信等應用科學相映成趣。在國外,
仿生科技早已經擁有十分尖端的研究成果,只是部份研究涉及
各國國防機密而未能公開,因此鮮為人知。


 

陳楚驤指出,所謂的仿生科技,就是向生物學習、模仿以取得
啟示的一門科學。生物界經過了億萬年的淘汰與演進,存留下
來的物種都有極佳的環境適應與巧妙的智慧,大自然適者生存
的激烈競賽,更使得生物在有限的能量跟資源限制之中,調理
出極高的效率。


 

人類很早就有仿生經驗,如萊特兄弟抬頭欣賞空中鳥兒的飛翔
之姿,進而依照此原理發明了最早的飛機,以完成人類飛行的
夢想。而英國的船隻更仿照魚鰭的構造,在船尾中加裝類鰭裝
置,可以降低船隻轉彎時的距離、減少轉彎時間,提昇航速與
靈巧度,在航海及軍事上都是一大突破。在日常生活中,泳裝
設計也仿鯊魚皮的設計,以便在水面前進時能如同魚兒一般順
暢無阻。近代的電腦更以仿照人腦精密的複雜運作為目標,從
最簡單的運算發展到今天的超級電腦、網路伺服器以至個人家
用電腦,為軍事、教育與日常生活上扮演著不可或缺的角色。


 

在國內,仿生科技並沒有特定的研究機構為它效命,然而這項
科技所提供的概念與思考方向,卻是我國在研發智慧型科技跟
奈米技術上不可或缺的重要研究參考。


 

例如,智慧型科技最早為一九六零至八零年代的冷戰時期中,
由美俄兩國進行科技競賽中而快速進展,許多國防用的智慧型
科技產品都在此時陸續開發。如軍機上的語音控制、視覺控制
系統、紅外線導引飛彈等。冷戰結束後,軍事與太空方面的研
發成果開始轉移到民間商用的高科技家電產品當中,如汽車防
撞系統、可精確測定所在位置的全球衛星定位系統,監控保全
的安全系統等。這些智慧型科技的開發,其基本原理都是仿照
一般生物的感測功能、分析及決定、伺動功能,而研發出相關
的家用商品,如智慧型洗衣機可自動調整水溫、水量及攪動方
式,以節省能源。在醫療方面,為糖尿病患所研發出的智慧型
胰島素,可以隨著患者的病情變化而自動釋放適量的胰島素。

 


至於最熱門的奈米科技,也可以結合仿生科技的概念,運用在
生醫工程領域。陳楚驤指出,未來奈米醫學的發展,甚至能夠
將一個極微小的偵測器放到人體血管內,去檢測體內異常病變
,達到自我診斷,甚至自我治療的功能,未來的器官移植、人
造器官防排斥等現象,也都將是相關重要課題。

 


陳楚驤認為,在全球資源有限與過度開發的危機中,仿生科技
在被遺忘的廢墟中重新發掘出來,乃是因為仿生科技能提供低
污染、高效能的生存智慧。即便像蚊子、蒼蠅等這類不討人喜
愛的昆蟲,在陳楚驤眼中也成了蘊藏無窮奧秘的生物體,從中
衍生出的飛行、嗅覺及訊息傳遞的知識,更令人神往。只盼國
內能有更多研究人才投入仿生的領域,為這既迷人又實用的科
技領域貢獻心力。

 

<原文刊於新台灣新聞週刊>

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