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德國高校特殊專業(10):仿生學

2010年9月30日

鯊魚怎麼游動?鳥類如何飛翔?研究自然界的原理,以其為樣本進行技術創新,這就是仿生學的內涵。而且迄今為止,人類頗有收獲——從擦地的拖把,到汽車的座椅,都借鑑了大自然。那麼,究竟怎樣進行仿生學研究呢,到不來梅應用科技大學即可略窺一二。

在不來梅仿生圖片來源: DW
不來梅仿生學學生Sebastian Moeller圖片來源: DW

塞巴斯蒂安‧默勒(Sebastian Moeller)想幹一番事業--借助鯊魚尾翅干番事業。今年24歲的默勒是不來梅應用技術大學(Hochschule Bremen)的學生,他幹事業的實驗室在一棟教學樓的地下室。實驗室的牆上和地面都鋪了瓷磚,就像一個游泳池,而這間實驗室也確實和水打交道:實驗室裡有一條水道--由鋼件和玻璃件構成的一個兩米長的大容器,一個水泵不停運行,保證水流不停地流過水道。

水道裡的鯊魚尾翅是硅酮做的

默勒登上板凳,把一個粉紅色的鯊魚尾翅掛進容器透明部分的水流中。這個鯊魚尾翅不是真的,而是默勒自己用硅酮設計製作的簡化模型。默勒說,這正是他做實驗需要的模型,因為這個模型的功能和一個真正的鯊魚尾翅的功能一樣。

默勒的學士論文就和鯊魚尾翅有關。他想知道,為什麼鯊魚尾翅上半部分的尖端還垂著一片軟皮。"我這個問題,專家都回答不了。"因此默勒決定自己尋找答案。做完學士論文,他也就完成了在不來梅應用技術大學的仿生學專業課程。該大學是德國目前唯一一個把仿生學當作一門獨立專業來開設的大學,培養仿生學學士、碩士。

鯊魚尾翅上的一片軟皮是干什麼的?

埋頭實驗室的無數光陰沒有白費,默勒找到了答案。瞧他的自豪樣兒!圖片來源: DW

就像默勒鑽研鯊魚尾翅一樣,仿生學就是刨根問底研究自然界各種現象的原理的學科,旨在利用這些原理開發新的技術產品。因此,仿生學者一開始都是先進行生物學方面的基礎研究。不來梅應用技術大學仿生學專業負責人安東尼婭‧克澤爾教授(Prof. Antonia Kesel)介紹說:"仿生學就是首先要搞清楚,某種動物為什麼樣子是這樣而非那樣,某種植物為什麼這樣長而不是那樣長。"

生物學加工程學等於仿生學

自2003年起,不來梅應用技術大學就推出了國際仿生學專業(ISB),其課程設計緊緊圍繞實際而且是跨學科的,學制7個學期,把生物學內容和工程科學內容密切結合在一起。頭幾個學期,默勒除生物、物理、化學、計算機和數學以外,還要學材料學。

上世紀70年代開始,德國高校就開設了仿生學課程,但它一般都是附屬於其它專業,作為其深造的一個方向,或只是研究生院的進修專業。不萊梅的仿生學專業則"在全德獨一無二",BIOKON經理賴納‧埃爾布博士(Dr. Rainer Erb)表示。BIOKON是一個仿生學網路,把仿生學領域的學者和企業聯絡到一起。

不來梅的仿生學專業起了典範作用

塞巴斯蒂安‧默勒在實驗室jfd 做實驗圖片來源: DW

埃爾佈告知,由於不來梅的仿生學專業辦得很成功,很受大學生青睞,報名人數很多,因此,現在德國其它高校也開始設立仿生學專業,譬如今年冬季學期,下萊茵應用科技大學(Hochschule Rhein-Waal am Niederrhein)就將推出仿生學碩士專業,而蓋爾森基興應用科技大學將推出仿生學學士專業。

學仿生學的都是"雙語"能手

"仿生學專業畢業的人,即可以和生物學專家溝通,也可以和工程技術人員溝通。"不萊梅的仿生學專業負責人克澤爾教授如是說。她告知,恰恰因為仿生學畢業生瞭解兩個學科,掌握兩門"語言",因此,畢業後在各種科研領域、在各種新技術開發領域,如航空航天、造船、機器人、能源等領域都有很好的就業機會。

那麼,研究硅酮鯊魚尾翅,會帶來什麼樣的對未來具有指導意義的新認識呢?在實驗室埋頭無數時光後,默勒發現,那片軟皮的作用是保持鯊魚在水中游動的高度,即便鯊魚為了快速前進而使勁兒擺動尾翅時,借助那片軟皮,它還是能保持高度不變。

鯊魚--潛艇的模仿對象?

除研究軟皮的功能外,默勒的學士論文還探討了使用不同柔性的硅酮做出的鯊魚尾翅,其推進性能如何。他說如今的船舶推進系統一般都是剛性的,使用的是合金制的螺旋槳,或許某些時候,柔性推進系統還更合適。他希望,他的實驗結果能引起企業界技術研發部門,譬如開發設計船舶或潛艇推進系統的部門的興趣。但默勒現在還不想馬上到公司工作,而是希望先在本校攻讀碩士。碩士論文的方向他已經想好了:繼續研究動物在水中的運動。

作者:Heike Zeigler / Svenja Ueing 編譯:施彥

責編:平心

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