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在线报导

德国高校特殊专业(10):仿生学

鲨鱼怎么游动?鸟类如何飞翔?研究自然界的原理,以其为样本进行技术创新,这就是仿生学的内涵。而且迄今为止,人类颇有收获——从擦地的拖把,到汽车的座椅,都借鉴了大自然。那么,究竟怎样进行仿生学研究呢,到不来梅应用科技大学即可略窥一二。

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在不来梅仿生

Internationaler Studiengang Bionik an der Hochschule Bremen

不来梅仿生学学生Sebastian Moeller

塞巴斯蒂安·默勒(Sebastian Moeller)想干一番事业--借助鲨鱼尾翅干番事业。今年24岁的默勒是不来梅应用技术大学(Hochschule Bremen)的学生,他干事业的实验室在一栋教学楼的地下室。实验室的墙上和地面都铺了瓷砖,就像一个游泳池,而这间实验室也确实和水打交道:实验室里有一条水道--由钢件和玻璃件构成的一个两米长的大容器,一个水泵不停运行,保证水流不停地流过水道。

水道里的鲨鱼尾翅是硅酮做的

默勒登上板凳,把一个粉红色的鲨鱼尾翅挂进容器透明部分的水流中。这个鲨鱼尾翅不是真的,而是默勒自己用硅酮设计制作的简化模型。默勒说,这正是他做实验需要的模型,因为这个模型的功能和一个真正的鲨鱼尾翅的功能一样。

默勒的学士论文就和鲨鱼尾翅有关。他想知道,为什么鲨鱼尾翅上半部分的尖端还垂着一片软皮。"我这个问题,专家都回答不了。"因此默勒决定自己寻找答案。做完学士论文,他也就完成了在不来梅应用技术大学的仿生学专业课程。该大学是德国目前唯一一个把仿生学当作一门独立专业来开设的大学,培养仿生学学士、硕士。

鲨鱼尾翅上的一片软皮是干什么的?

Internationaler Studiengang Bionik an der Hochschule Bremen

埋头实验室的无数光阴没有白费,默勒找到了答案。瞧他的自豪样儿!

就像默勒钻研鲨鱼尾翅一样,仿生学就是刨根问底研究自然界各种现象的原理的学科,旨在利用这些原理开发新的技术产品。因此,仿生学者一开始都是先进行生物学方面的基础研究。不来梅应用技术大学仿生学专业负责人安东尼娅·克泽尔教授(Prof. Antonia Kesel)介绍说:"仿生学就是首先要搞清楚,某种动物为什么样子是这样而非那样,某种植物为什么这样长而不是那样长。"

生物学加工程学等于仿生学

自2003年起,不来梅应用技术大学就推出了国际仿生学专业(ISB),其课程设计紧紧围绕实际而且是跨学科的,学制7个学期,把生物学内容和工程科学内容密切结合在一起。头几个学期,默勒除生物、物理、化学、计算机和数学以外,还要学材料学。

上世纪70年代开始,德国高校就开设了仿生学课程,但它一般都是附属于其它专业,作为其深造的一个方向,或只是研究生院的进修专业。不莱梅的仿生学专业则"在全德独一无二",BIOKON经理赖纳·埃尔布博士(Dr. Rainer Erb)表示。BIOKON是一个仿生学网络,把仿生学领域的学者和企业联络到一起。

不来梅的仿生学专业起了典范作用

Internationaler Studiengang Bionik an der Hochschule Bremen

塞巴斯蒂安·默勒在实验室jfd 做实验

埃尔布告知,由于不来梅的仿生学专业办得很成功,很受大学生青睐,报名人数很多,因此,现在德国其它高校也开始设立仿生学专业,譬如今年冬季学期,下莱茵应用科技大学(Hochschule Rhein-Waal am Niederrhein)就将推出仿生学硕士专业,而盖尔森基兴应用科技大学将推出仿生学学士专业。

学仿生学的都是"双语"能手

"仿生学专业毕业的人,即可以和生物学专家沟通,也可以和工程技术人员沟通。"不莱梅的仿生学专业负责人克泽尔教授如是说。她告知,恰恰因为仿生学毕业生了解两个学科,掌握两门"语言",因此,毕业后在各种科研领域、在各种新技术开发领域,如航空航天、造船、机器人、能源等领域都有很好的就业机会。

那么,研究硅酮鲨鱼尾翅,会带来什么样的对未来具有指导意义的新认识呢?在实验室埋头无数时光后,默勒发现,那片软皮的作用是保持鲨鱼在水中游动的高度,即便鲨鱼为了快速前进而使劲儿摆动尾翅时,借助那片软皮,它还是能保持高度不变。

鲨鱼--潜艇的模仿对象?

除研究软皮的功能外,默勒的学士论文还探讨了使用不同柔性的硅酮做出的鲨鱼尾翅,其推进性能如何。他说如今的船舶推进系统一般都是刚性的,使用的是合金制的螺旋桨,或许某些时候,柔性推进系统还更合适。他希望,他的实验结果能引起企业界技术研发部门,譬如开发设计船舶或潜艇推进系统的部门的兴趣。但默勒现在还不想马上到公司工作,而是希望先在本校攻读硕士。硕士论文的方向他已经想好了:继续研究动物在水中的运动。

作者:Heike Zeigler / Svenja Ueing 编译:施彦

责编:平心