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【Gene思書齋】大黃蜂真的飛得比波音747還快?

有本具有革命性概念的好書《從搖籃到搖籃》Cradle to Cradle: Remaking the Way We Make Things),要試圖從工業設計的角度,來真正解決地球資源有限又髒亂的環保問題〔請參見〈從搖籃到搖籃(Cradle to Cradle)〉〕。《從搖籃到搖籃》試圖提出,利用充滿巧思創意的方式,可以改變傳統的工業設計,讓消費者在享受新產品之餘,廠商能夠有效地回收舊商品,把絕大部分原料充分回收使用來製造更新的產品,創造一個雙贏的局面。

《從搖籃到搖籃》中, 作者德國化學家麥克.布朗嘉(Michael Braungart)和美國建築師威廉.麥唐諾(William McDonough)提出一種全新的解決方式,他們各自從自己的專業領域提出各種各樣,他們實際參與的解決之道和經驗。「從搖籃到搖籃」的概念非常棒,試 圖在資本主義的消費社會中創造企業、消費者和環保三贏的永續發展。除了《從搖籃到搖籃》裡頭提到的實際案例,還有什麼其他方法也能夠達到永續發展的目標呢?

我想,最簡單又實際的方式,就是向其他生物學習!畢竟,人類應該是地球上唯一會製造垃圾和污染的生物,只有人類會大量製造出沒有任何其他生物可以分解的廢 棄物!在自然界,一種生物的廢物,就是另一種生物的寶。要不然我們的屎尿怎麼能種出各種鮮美的蔬果呢?今人陶醉的美酒,基本上也就是酵母菌的尿液啊!如果 我們也學生物一樣設計和運作,或許我們將不再製造任何垃圾!

而且,人類的智商再高,實驗室和工廠再先進和尖端,能夠進行的實驗次數和時間畢竟有限,而各種生物在大自然中,有長達上億年,最短也有幾十萬年,能夠演化出應對環境中各種各樣問題,更有效的解決方案!我們或許能夠從其他生物中,學到許多寶貴無比的經驗。

仿生學(biomimicry),或者稱為生物啟發科技,就是一種應用仿效大自然經驗,籍了解生物的結構和功能原理,來研製新的科技,或解決科技的難題。 仿生學基本上,主要是觀察、研究和模擬自然界生物各種各樣的特殊本事,包括生物本身結構、原理、行為、各種器官功能、體內的物理和化學過程、能量的供給、 記憶與傳遞等。從而為科學技術中利用這些原理,提供新的設計思想、工作原理和系統架構的應用科學。

要瞭解仿生學的最新進展,可以參加2013年11月12日至13日在台大舉辦的「2013台灣仿生學國際研討會-向大自然學習」(2013 International Biomimetics Symposium in Taiwan-Learn from the Nature)。什麼?已經錯過了?那就參加泛科學主辦的「微型點子對撞機(M.I.C. XX):仿生」;啥?又錯過了?那就只好讀讀這本泛科學選書--《大黃蜂飛得比波音747還快?:仿生科技-來自大自然的下一波工業革命》The Shark’s Paintbrush: Biomimicry and How Nature is Inspiring Innovation)吧 🙂

和許多科普書作者是來自學界或媒體不同的,《大黃蜂飛得比波音747還快?》作者杰.哈爾曼(Jay Harman)是創業家,他創立並迅速發展了幾家資金達數百萬美元的研究與製造公司,進行各種創新產品的開發、專利與授權,從得獎的水上交通工具到建築連鎖磚、飛航引擎後燃氣,和非侵入性血液葡萄糖與其他電解質測量技術等。

《大黃蜂飛得比波音747還快?》指出,現代仿生學才短短15年左右的歷史,但仿生產品已經創造了數十億美元的銷售成果。透過仿生學,創意科學家、工程師和商務人士正在創造革新的、高效的、而且能賺錢的企業與產品。

和眾多科普書更不同的,《大黃蜂飛得比波音747還快?》花了大約三分之一的篇章探討利用仿生學的研究和成果來創業之酸甜苦辣。雖然仿生產品的絕佳銷售業績,正建立在它們提供顧客更好的性能、更低的能源需要、更少的廢料、與更微乎其微的毒性,而且售價可以與市場上既有產品競爭上。

不幸的是,仿生的好產品不見得輕易就被大企業接受,因為他們原本的工程師要嘛本位主義,要嘛忙到沒有時間瞭解新方案,要不然就是不曉得該如何好好行銷新產 品等等。加上投資人急功進利,或者創業者沒有足夠經驗,導致經營權被奪走,所以挫敗也不算少。我們也曉得,有許多大企業壟斷市場後,就日趨保守而縮減研 發,甚至打壓新技術突破的產生(請參見〈到底是誰控制了總開關?〉)。

不過,任何優異的產品和新創公司,在創業過程中都會遭遇到類似的問題,諸多困難並非是仿生產品的專利,《大黃蜂飛得比波音747還快?》揭示出的各種問題,讓仿生創業家能夠有更多準備,是件好事。而且,作者仍對仿生產品的前景充滿樂觀和信心。

《大黃蜂飛得比波音747還快?》裡頭舉了許多有趣的仿生學案例,從仿擬葉子的太陽能板、魚鱗的龍鱗防彈衣、到以蜥蜴生物學為本發現的治命醫藥突破、到仿製鯊魚皮的抗菌塗料、就連魔鬼氈也是實際應用仿生學的典型例子。

中華民國科技部首任部長張善政在揭牌典禮上說,未來科技部鼓勵學界在研究上以需求導向(demand-pull)取代科技導向(technology-push),要把科學研究有限的經費花在刀口上,研究必須入世,要對產業有所幫助,不要只是做好玩的。

可是,《大黃蜂飛得比波音747還快?》舉了許許多多生物學的研究啟發的應用科技,有哪一項是科學家是為了需求導向而研究的?姑且不論,科學研究在人類文明上的知性角色(請參見〈燒大錢的大科學研究,應該嗎?〉),如果要說得功利的話,極少基礎科學研究,是為了解決應用的問題而產生的,極大多數都僅是為了滿足人類的求知慾和好奇心而產生的,而應用性的發現是在蒐集了足夠多的知識後產生的。

例如過去研究鯊魚的學者是為了設計協助破世界記錄的泳衣?研究鯨魚的學者是為了解決船隻的流體力學問題?是為了設計更良好的過濾系統?設計更快更省油的快 艇?研究壁虎的學者是為了設計黏性材料?研究鳥類的學者是為了設計飛機和子彈列車?研究蜜蜂是為了建築設計?研究白蟻是為了節能減碳?研究黏菌是為了解決交通問題?

基礎科學的知識對科技的進展之重要,可以再參見這幾篇文章〈基礎科學為什麼重要?〉〈冷僻研究 救了多年後的產業〉〈科技部殺了台灣科學研究?〉,我們過去確實很難預料生物學過去百年累積的知識,對工業設計會有啥幫助。如果回到廿卅年前,那些生物學知識沒有在科學家努力不倦的發現、記錄和整理之下,幾乎就不會有任何《大黃蜂飛得比波音747還快?》提到的科技之出現,然後我們的科技也可能會走到一個瓶頸甚至侷限。

《大黃蜂飛得比波音747還快?》裡頭提到的各種各樣的案例,只是仿生學的開始而已,有個不錯的網站「AskNature」,可供詢問並提供各種大自然的解答,其母機構「Biomimicry 3.8」,是推廣仿生學不餘餘力的團體,有許多有趣的案例可供參考 🙂

大自然給了我們美好的生命,又給了我們巧妙的解答,我們怎麼能錯過呢?

 

本文原刊登於The Sky of Gene

關於作者

Gene Ng

來自馬來西亞,畢業於台灣國立清華大學生命科學系學士暨碩士班,以及美國加州大學戴維斯分校(University of California at Davis)遺傳學博士班,從事果蠅演化遺傳學研究。曾於台灣中央研究院生物多樣性研究中心擔任博士後研究員,現任教於國立清華大學分子與細胞生物學研究所,從事鳥類的演化遺傳學、基因體學及演化發育生物學研究。過去曾長期擔任中文科學新聞網站「科景」(Sciscape.org)總編輯,現任台大科教中心CASE特約寫手Readmoo部落格【GENE思書軒】關鍵評論網專欄作家;個人部落格:The Sky of Gene;臉書粉絲頁:GENE思書齋