仿生学助力日本列车迈向高效可持续
2025-01-05 10:00
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仿生学是一种以自然为灵感来解决人类挑战的方法,其概念在 20 世纪 90 年代末开始广为人知。生物学家兼作家 Janine Benyus 认为,自然是人类最古老和明智的导师,生物过程经过数十亿年的进化,具有很强的适应性和效率。
仿生学解决方案的开发分为五个主要阶段:确定挑战并理解背景和需求;将问题转化为生物语言,寻找自然中的类似情况;研究具有相似解决方案的自然模型;开发能够复制自然生物原理的设计;分析解决方案以确保其与生物模型一致且高效可持续。
日本新干线列车就是一个著名的仿生学实例。工程师兼鸟类观察者 Eiji Nakatsu 发现翠鸟鸟喙的形状有助于其在水中快速捕鱼,阻力和噪音极小,于是他在列车车头采用了类似设计,结果显著降低了噪音,速度提高了 10%,能耗降低了 15%。此外,猫头鹰翅膀和企鹅腹部的特征也被纳入设计,提高了空气动力学性能,降低了噪音。这一改进使新干线 500 系列的时速可达 300 公里,能耗降低 30%,为乘客和周边居民带来了更舒适安静的旅程,每年为日本节省约 189 亿雷亚尔(5000 亿日元)。
除新干线外,还有许多仿生学应用,如魔术贴和 LED 屏幕等。在环境和资源问题日益受到关注的当下,仿生学为实现更平衡和可持续的未来提供了可行且必要的策略。
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