仿生学：从自然界中汲取设计灵感的哲学

Kalina Raskin

法国仿生学研究中心（Ceebios）执行主任、索邦大学神经科学博士、物理化学工程师

Emmanuel Delannoy

法国战略仿生学公司Pikaia 联合创办人、世界自然保护联盟法国委员会秘书长、INSPIRE研究所创始人、顾问、作家、讲师

仿生学是一门研究如何从自然界中的生物系统中获取灵感，并将其应用于设计创新的学科。借鉴自然界中生物的优秀设计和适应性，以创造出更高效、更可持续、更创新的技术和解决方案。仿生学的应用场景有哪些呢？目前，许多仿生新产品即将问世，那些宣称自己造出了“绿色仿生产品”是真正的仿生产品吗？

仿生学是一种科学理念，研究宏观和微观的生物系统，从中汲取设计灵感。

仿生学所倡导的创新注重生态环境，充分考虑节能性、适应性、可持续性。

然而，一些企业盲目追求商业利益，进行毫无科学依据的“粉饰性仿生设计”，破坏了仿生学的声誉。

目前，法国仿生学研究中心与法国国家自然历史博物馆共同制定了一项研究计划，汇集科研机构和产业合作伙伴的力量，解决实际问题。

仿生学蕴含无限可能：在大自然的启发下，科学家们正努力研发壁虎爪子般强力的粘合剂、蜘蛛丝般坚固的纤维、鲨鱼嗅觉般灵敏的分子探测器。仿生学不仅限于开发出突破想象的新颖产品，它还是一种科学理念，一种多维度的创新模式。法国仿生学研究中心（Ceebios）执行主任Kalina Raskin解释道：“这门学科基于对分子水平和宏观自然环境的生物系统的深刻理解，从中获取知识，并应用于其他领域。因此仿生主要是一种设计理念，也是一种哲学。”

法国仿生学先驱、生物多样性专家Emmanuel Delannoy 对上述观点表示认同：“仿生学从生物中汲取灵感，设计出生态友好的解决方案。当今世界多种经济和生态挑战交织，但答案或许就在生物界中。”生物都需要新陈代谢，能以最低的能耗储存二氧化碳。Raskin解释道：“生物的新陈代谢都在常温常压下进行，营养来源都是最常见的原子，且循环度非常高。” Delannoy补充道：“在漫长的进化过程中，世间万物以可持续性为导向，适应了各种各样的生存环境，克服了种种困难，与环境共同成长。”

目前，许多仿生新产品即将问世，例如模仿鱼类运动的推进系统（法国EEL Energy 公司的潮汐涡轮机[1]、FinX 公司的电机[2]和Corwave公司的心脏泵[3]）、基于微藻或昆虫的农业用品（法国CarbonWorks的二氧化碳捕获系统[4]、Immunrise的抗真菌剂[5]、Algosource的生物活性成分[6]、M2i Life Science的生物防治产品[7]），甚至还有电子产品（法国Prophesee的视网膜相机[8]、Biomemory的基于DNA的数据存储器[9]）。

“生态系统倾向于复杂化。”

尽管如此，仿生学仍然不为世人所理解。有些企业的产品设计跟自然元素只有一点点沾边，就宣称自己造出了“绿色仿生产品”。Raskin说：“我们称这种市场趋势为粉饰性仿生。”越来越多产品声称“受自然启发”，但都在讲故事卖概念，研发中并没有真正采用仿生法。“部分人滥用仿生学概念，破坏了这一学科的声誉和可信度。”

所幸，仿生学现在受ISO 18458标准的保护，标准明确了术语的使用规范。Ceebios 还与法国环境与能源控制署（ADEME）和圣艾蒂安生态设计集群合作，撰写《生态设计仿生学入门指南》。据Raskin介绍，《指南》将“解释仿生学的重要性，并引导厂家科学地衡量其产品的仿生成分”。

图片来源:PI France

Delannoy进一步指出：“生态系统倾向于复杂化。”自然形成的生态系统往往是多元的，有资源共享，也有精妙的平衡。而人类设计的工业生产流程却追求简单化、单一化。Delannoy认为，未来设计系统时应该向生态系统学习，不仅关注产出性能，还要保证足够的复杂度和多样性，用尽量少的物料实现最佳的效果。“最重要的不是输出的优化，而是系统的平衡。”例如，新型物流系统可以采用多种互补的配送方式，以适应不同地区的实际情况。

仿生学未来发展的另一个方向是扩大模仿对象。现在研究热度最高的生物是壁虎、鲨鱼、荷叶、鹰、翠鸟、日本河豚、蜘蛛丝、座头鲸的鳍。但Raskin说：“专家估计，地球上有超过2000万种物种，但为人类所知的只有200万种，而且很少有物种成为跨学科研究的对象。”

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蓬勃发展的新学科

如今，仿生学的倡导者希望将理念纳入工业设计中。Raskin说：“我们应增加可供人们参考模仿的生物模型的数量，才能让这门新兴学科融入常规设计流程中。”

目前，Ceebios 与法国国家自然历史博物馆共同制定了一项研究计划，汇集科研机构和产业合作伙伴的力量解决实际问题，计划由法国国家投资银行提供资金。Raskin说：“例如，一些客户需要新的防污涂料、机械阻力更强的材料或者新型不透明颜料。为此，我们与法国国家自然历史博物馆的学者合作，寻找适合仿生的物种。”

仿生学概念正在不断发展。然而，这门学科若想生根发芽，蓬勃发展，首先必须克服人类对高科技的过分依赖。Delannoy 解释道：“人类理所当然地认为，高科技是所有问题的解决方案，从不质疑这种思维方式，但这与仿生学的理念相悖。我们必须时刻思考，实际的需求究竟是什么？是否真的有必要通过高科技解决？未来的人类和生态环境又将面临哪些挑战？”

作者

Agnès Vernet

编辑

Meister Xia

1. https://www.eel-energy.fr

2. https://www.finxmotors.com

3. https://www.corwave.comhttps://www.corwave.com

4. https://carbonworks.bio/en/

5. http://www.immunrisebiocontrol.fr

6. https://algosource.com

7. https://www.m2i-lifesciences.com

8. https://www.prophesee.ai

9.https://www.biomemory.com