仿生學的案例

仿生學模仿對象例如：鷹眼、芒刺、鷗翼、蜂窩、昆蟲複眼、吸盤機制、蓮花 效應、蜘蛛絲柔韌性、蛋白質纖維、松果鱗片構造、蝙蝠回聲定位等(張雨青譯，

2013；陳玉娥譯，2014)。Biomimicry Institute(2012)在其網站提到許多仿生學案例 並將其分門別類，包括：農業(agriculture)、建築(architecture)、氣候變遷(climate change)、能源(energy)、能源效率(energy efficiency)、人類安全(human safety)、工 業設計(industrial design)、醫藥(medicine)、天然清潔(natural cleaning)、交通運輸 (transportation)等類別。

這些有趣的仿生實例，如(圖2-2、圖2-3、圖2-4)所示。包括：模仿翠鳥流線型 的鳥喙，讓日本工程人員們有效地降低新幹線列車高速行駛於狹窄車道時的噪音問 題。模仿白蟻蟻穴藉自然氣流有效調節溫度的概念，為低耗能綠建築帶來了新的革 命。模仿蓮花出淤泥而不染，歸功於其蓮葉表面奈米級的疏水性含蠟絨毛，替自潔 防汙的建築外牆、汽車烤漆或消費性電子產品捎來商機，以減少水資源的使用而能 自我潔淨。探究樹葉的排列方式，利用最少的材料來改良大劇院的構造，也能達到 堅實的結構。模仿超級強韌的蜘蛛絲，織出防彈背心或是高強度繩索與醫用縫線。

探索藻類的光合作用，發明天然的葉綠素電池…等等(Peter Forbes,2013)。自20世紀 1960年代起，隨著仿生學的建立，仿生設計進入了新的階段，由此也掀開仿生發明 的新篇章。

Zari(2010)更認為仿生學是減緩氣候變遷或適應氣候變化影響的一種手段。他 將不同的仿生設計進行了討論和分類，以及用一系列例子來說明每種方法的優點和 缺點。徹底了解生物學、生態學、建築設計的結合，創造有助於人類社會的健康的 建築環境，同時增加正常的大自然碳循環運作。因此，仿生學在因應氣候變化最能 於建築環境中體現，如(表2-1)所示。

例如：建築環境模擬生態系統過程(ecosystem process)以減少能資源的使用、減 少溫室氣體排放、減少生態系統的干擾。這些策略包括：主動和被動式太陽能設計，

可再生能源發電，工業生態學、從搖籃到搖籃的設計、樸門永續農業、生態設計，

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綠色化學、生命週期分析、碳中和策略、自願行為改變技術、分佈式能源發電等。

又如：建築環境模擬生態系統功能(ecosystem functions)以減少溫室氣體的排放、

減少廢物產生和減少生態系統的干擾、增加與維持生物多樣性、增加生態系統彈性，

讓人類能更能夠適應氣候變遷。這些策略包括：屋頂綠化、垂直農場、分解、回收 和再利用設計，可再生能源發電、主動式太陽能設計、雨水收集、灰色/黑色水回 收利用、在建築結構中的碳儲存、城市森林、高承載高透水的多孔鋪路面(海綿城 市)(柳中明，2012)、植物修復和生物修復與過濾技術，堆肥技術，從搖籃到搖籃的 設計，回收與再利用技術、野生動物走廊與綠帶、城市永續農業等。

Benyus歸納自然界有以下的特質以作為設計的基礎(Benyus,2003)：(1)大自然的 運轉有賴太陽能、(2)大自然只取所需的能源，不會浪費能源與物質、(3)大自然以 形式成就功能、(4)大自然的循環生生不息、(5)大自然讓生物之間相互合作能得到 利益、(6)大自然範圍內的生命是多樣性的且有助於生存、(7)大自然範圍內的各種 生物都各司其職、(8)大自然會自動抑制過度發展、(9)大自然擁有栓住極限的力量。

Benyus更指出生命過程的特徵是仿生設計的基礎，他更具體的歸納出來的大自 然造物的12條特徵包括(Benyus,2003)：(1)自我組裝：許多生物的結構與材質，大自 然中的各種生物是在常溫常壓下自然組裝上去。(2)植物用二氧化碳作為原料：植 物利用二氧化碳行光合作用製造養分。(3)太陽能轉換：細菌可利用太陽的能量。(4) 完美體形：生物長時間不斷的進化，所產出來適應特定環境的形狀。(5)從空氣中 取水：某些昆蟲可以直接從霧氣中抓取水。(6)無需鑽井的採礦：微生物可以從水 中直接提煉金屬。(7)綠色化學：蜘蛛強韌的絲，是生物體內的化學成分所產生。(8) 定時的自分解：生物產生的絲線與材質可以在一定時間後自動分解。(9)自我痊癒：

在乾燥的狀態中保持良好狀態，應用於不需冷藏的疫苗。(10)敏捷過人的感官與反 應：1平方公里約有8000萬隻蝗蟲，可是都不會相撞。(11)生生不息：在利用地球 時同時提高地球的生產力。(12)創造適宜自身繁衍的環境：生物為自己創造適合生 存的環境。這些永續原則成為仿生設計的指導原則。如果我們的工業和人工自然環

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境按照這些原則來設計，就能為地球上的生命共同體進行高效率與高效能的生產。

因此，如要以仿生途徑當作解決方案來面對在地或全球環境問題，那麼仿生科技並 不全然為了經濟發展，而是從經濟成長為主轉移到一個基於永續發展的思維 (Benyus,2003)。

圖 2-2 翠鳥流線型的鳥喙與日本新幹線列車車頭

圖片來源：Biomimicry Institute 仿生學案例http：//biomimicry.net/about/biomimicry/case-examples/

圖 2-3 蓮葉表面奈米現象與防污的奈米塗料

圖片來源：Biomimicry Institute仿生學案例http：//biomimicry.net/about/biomimicry/case-examples/

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圖 2-4 二級食物鏈與工業生態學

圖片來源：劉國忠(2010)。產業生態鏈趨勢與實務。中工高雄會刊，18(2)，10-24。

表 2-1 仿生學案例整理表

模仿對象 學習內涵 應用領域 效果

生物

翠鳥鳥喙 降低阻力 動力 降低能源消耗

箱魚 降低阻力 動力 降低能源消耗

鯊魚表皮 降低阻力 動力 速度提升

海豚皮膚 降低阻力 動力 速度提升

鮪魚 降低阻力 動力 速度提升

蜘蛛絲 結構組成 材料特性 高彈性、高韌性

貝類珍珠層 結構組成 材料特性 高韌性

馬腿骨 結構組成 材料特性 抗壓性高

企鵝 推進原理 動力 效率提升、躲避偵測

烏賊 推進原理 動力 速度提升

蜻蜓翅痣 減低振動 動力 穩定度提升

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資料來源：本研究整理自Biomimicry Institute(2012)仿生學案例與Zari(2010).Biomimetic design for climate change adaptation and mitigation. Architectural Science Review, 53(2), 172-183.