仿生学:从自然中获取线索

Bio-what吗?

尽管“仿生学”(“bios”意为生命，“mimesis”意为模仿)这个词是在20世纪70年代被发明出来的，但直到1997年生物学家Janine Benyus写了一本书，题为“仿生学”仿生学:受自然启发的创新．一年后，她共同创立了生物仿生公会与戴娜·鲍迈斯特博士一起为广大客户提供咨询服务。2006年，他们成立了生物仿生研究所(Biomimicry Institute)，这是一个非营利性组织，提供K-12和大学教育服务，并监督一个生物仿生认证项目和为实践专业人士举办的各种研讨会。这些组织在…的保护伞下联合起来3.8生物仿生．

生物学家在设计桌上

仿生学协会咨询了几家建筑和设计公司，包括HOK他们已经合作了超过25个项目。塔林·米德是设计表Biomimicry Guild解释了仿生学对设计过程的影响:

“每个自然系统都有特定的功能——固碳、循环氮或水、稳定土壤——所有这些在系统中流动的营养物质都可以被量化。想象一下，一片森林里满是树木，然后砍倒五棵树，在它们的地方建一座建筑:现在这些功能不一定能实现。我们的目标是了解其背后的指标，如以前的树木的光反射率和水过滤率，并将这些相同的标准应用于建筑，使其以与树木一样的方式参与生态系统。这不是说‘没有影响’，而是要有同样的影响——与本土系统相同的标准。”

Mead解释说，在设计过程中有三种基本的方法来使用仿生学:在界定阶段、创建阶段或评估阶段。当她的团队尽可能早地参与到设计过程中时，她获得了最大的成功。与设计团队和客户会面，他们可以制定目标，并确定自然如何最好地指导设计。如果生物学家在项目后期加入，那么他或她仍然可以帮助设计机械系统，寻找仿生材料，并为长期结果制定操作计划。

建筑形式:案例研究

仿生学在建筑中的典型代表是津巴布韦哈拉雷的Eastgate中心该项目由建筑师米克·皮尔斯(Mick Pearce)和工程师共同设计奥雅纳的同事．中高层结构的通风系统受到白蚁丘的启发，使建筑在炎热的气候中保持内部舒适，尽管它没有空调。它所消耗的能源是同等规模的传统建筑所需能源的10%。

标志性的设计伦敦的瑞士再保险大厦(Swiss Re Insurance Tower)因其独特的形状而被称为“小黄瓜”，实际上是基于玻璃海绵的形状。由于硅酸盐(玻璃)组成的多层结构，这些深海生物即使没有光也能生存下来。这些丝线从七个不同的方向包裹和分层，形成了一种既坚固又美丽的结构，使海绵能够过滤水和隔离食物。在瑞士再保险大厦中，楼层围绕作为通风室的内芯交错排列，从而减少了40%的能源消耗，用于建筑的加热和冷却。

另一个生物模拟应用于建筑的引人注目的例子是海滨广场-在新加坡海湾的剧院设计的,DP建筑师和Michael Wilford & Partners．该结构的特点是具有响应性立面，其光反应器可以根据太阳光线的强弱来开启和关闭，控制进入建筑的光线量。外观类似叶子或鳞片，被当地人亲切地称为“大榴莲”。

仿生建筑材料

基于仿生学的新材料的种类正在不断扩大。这里有几个突破性的例子，可以改变我们建造和改造的方式。

环保混凝土

混凝土的生产是能源密集型的，在建筑能耗中占很大比例。主要成分?石灰石(又名碳酸钙)。clara是一种模仿海洋生物生产碳酸钙方式的产品。燃煤电厂的烟道气通过盐水泵送，使碳被隔离，并放入稳定的混凝土中。

光伏“树叶”

想象一个爬满常春藤的建筑。现在想象一下，树叶可以从太阳能和风能中获取能量，为建筑提供动力。这正是SMIT的太阳能常春藤产品Does:这些光伏树叶覆盖在立面上，同时收集太阳能。SMIT还研究了在“茎干”上使用光伏电晶体，当风吹过立面时产生电能。其结果是外观既美观又实用——很像自然本身。

想了解更多关于仿生材料和系统的知识吗?与专家交流意见AskNature.org这是一个由Biomimicry Institute开发的免费开源平台和社区。