仿生学技术研发:亿万年自然试卷里,抄出万亿新赛道
上个月跑了一趟国内仿生学闭门沙龙,散场的时候我站在门口吹风,脑子里只剩一个想法——我们这帮搞研发的,原来一直在跟最牛的老师偷师,居然很多人还没意识到。
仿生北极熊毛隔热纤维微观显微镜观测图
说实话,我见过太多走歪的研发团队。花了大几千万,死磕外形,结果做出来的东西一塌糊涂。之前有个创业公司做沙漠取水装置,照着纳米布沙漠甲虫的背做了一堆凹凸结构,结果出水率连设计要求的十分之一都达不到。为什么?甲虫背的凹凸是配合不同区域的疏水亲水分子层才起作用,只抄形,不抄逻辑,可不就是白忙活嘛。对吧?
大自然的答案从来都不是写在封面上的,得拆开揉碎了,懂它为什么这么长,才能拿到能用的结果。
仿生视网膜感知芯片自动驾驶路测现场图
军工和船舶领域更厉害,仿鲨鱼皮的结构化减阻涂层,现在已经用在部分国产高速舰艇和潜艇上了,减阻率能做到10%以上。别小看这10%,同样的动力输出,航程直接多跑出一百多公里,对于远洋任务来说,这就是要命的优势啊!太香了。
不过话说回来,研发哪有一帆风顺的。我认识一个做仿生跳跃机器人的团队,照着蝗虫跳跃的机理做,前前后后十年,烧了快两个亿,才做出合格的原型机,中间好几次都发不出工资,差点就散伙了。很多人只看到发布会台上光鲜的成果,看不到实验室堆着的一箱子一箱子失败的样品,那种挫败感,真的熬人。
接下来的十年,仿生学研发的风口藏在哪?
现在资本和产业界盯得紧的几个方向,每一个出来都是千亿级的市场。
第一个就是生物医药。现在已经进二期临床的仿生细胞膜药物载体,相当于给化疗药穿了一层人体自己细胞的“外衣”,不仅能骗过免疫系统,还能精准钻进肿瘤组织,副作用比传统化疗小了一半还多,不少晚期癌症病人都盼着这个药能早点上市。
第二个是柔性工业和医用机器人。仿象鼻、仿乌贼触手的柔性机器人,现在已经用在微创腹腔手术里了,比传统刚性器械灵活太多,对正常组织的损伤小,病人术后恢复时间直接砍半。还有水下勘探用的柔性机器鱼,比传统螺旋桨推进的潜器噪音小太多,不会惊扰海洋生物,勘探效率高了不止一点。
最让人期待的还是新能源方向。现在国内多个团队都在做仿树叶光合作用的人工光合产氢,现在实验室的转化效率已经达到了自然光合作用的8倍多,如果能把成本降下来,直接用太阳光和水就能产氢,那整个能源产业的结构都要被改写。
当然,问题也很多。我们能抄结构,但是很多复杂的生命机理,到现在都没搞懂。比如蝙蝠的回声定位,人类有雷达,但是蝙蝠那么小的体型,做到毫瓦级功耗,还能定位几毫米外的昆虫,这种精度和功耗控制,我们至今做不到。还有很多实验室成果卡在上游材料,比如仿壁虎脚的干粘合材料,粘性够了,反复用个几百次就失效,成本还贵得吓人,根本没法大规模用在爬壁机器人、太空抓取这些场景。
我那天在沙龙上跟一个老教授聊天,他说人类搞科技才几百年,大自然已经拿着“适者生存”的考卷,亿万年不断试错,能活到现在的生物,每个都是满分答案。我们现在很多研发方向越走越窄,不如低头看看脚下,路边的草,天上的鸟,家里爬的蟑螂,说不定就能给你指一条新路。
昨天我在小区楼下,看见一只猫从两米高的围墙跳下来,落地悄无声息,连放在边上的矿泉水瓶都没碰倒。
我站那看了五分钟。
这货身上,不知道还藏着多少没被发现的好答案。
仿生学研发不是抄外形,是抓对底层解决逻辑
很多人对仿生学的印象还停留在“模仿海豚造潜水艇”“模仿鸟造飞机”,觉得不就是抄个外形吗?太低级了。那是一百年前的玩法了。现在的仿生学技术研发,早深入到分子结构、神经感知这些最核心的层面了。 举个例子,国内哈工大团队做的仿北极熊毛隔热材料。北极熊在零下几十度的北极,能靠不到10厘米厚的毛保持核心体温,原来不是毛厚,是每一根毛都是中空的多孔结构,还能透光聚热,整体密度极低。现在他们做出来的仿生纤维,比传统的聚氨酯隔热材料轻70%,隔热率翻了两倍,现在已经用在极地科考站的可移动方舱上了。
仿生北极熊毛隔热纤维微观显微镜观测图
说实话,我见过太多走歪的研发团队。花了大几千万,死磕外形,结果做出来的东西一塌糊涂。之前有个创业公司做沙漠取水装置,照着纳米布沙漠甲虫的背做了一堆凹凸结构,结果出水率连设计要求的十分之一都达不到。为什么?甲虫背的凹凸是配合不同区域的疏水亲水分子层才起作用,只抄形,不抄逻辑,可不就是白忙活嘛。对吧?
大自然的答案从来都不是写在封面上的,得拆开揉碎了,懂它为什么这么长,才能拿到能用的结果。国内仿生学技术研发,已经冲到第一梯队了
别觉得仿生学都是欧美发达国家玩得溜,这些年国内的成果,说出来真的挺提气的。 中科院自动化所搞的仿人眼视网膜动态感知芯片,现在已经给好几家自动驾驶企业做测试了。普通车载摄像头遇到大逆光、远光灯,分分钟过曝成白板,根本看不清路。这个仿生芯片跟人眼的视网膜原理一模一样,不同区域自动调节感光敏感度,逆光下百米外的路牌数字都能清清楚,远光灯照过来也不会瞎。
仿生视网膜感知芯片自动驾驶路测现场图
军工和船舶领域更厉害,仿鲨鱼皮的结构化减阻涂层,现在已经用在部分国产高速舰艇和潜艇上了,减阻率能做到10%以上。别小看这10%,同样的动力输出,航程直接多跑出一百多公里,对于远洋任务来说,这就是要命的优势啊!太香了。
不过话说回来,研发哪有一帆风顺的。我认识一个做仿生跳跃机器人的团队,照着蝗虫跳跃的机理做,前前后后十年,烧了快两个亿,才做出合格的原型机,中间好几次都发不出工资,差点就散伙了。很多人只看到发布会台上光鲜的成果,看不到实验室堆着的一箱子一箱子失败的样品,那种挫败感,真的熬人。接下来的十年,仿生学研发的风口藏在哪?
接下来的十年,仿生学研发的风口藏在哪?
现在资本和产业界盯得紧的几个方向,每一个出来都是千亿级的市场。
第一个就是生物医药。现在已经进二期临床的仿生细胞膜药物载体,相当于给化疗药穿了一层人体自己细胞的“外衣”,不仅能骗过免疫系统,还能精准钻进肿瘤组织,副作用比传统化疗小了一半还多,不少晚期癌症病人都盼着这个药能早点上市。
第二个是柔性工业和医用机器人。仿象鼻、仿乌贼触手的柔性机器人,现在已经用在微创腹腔手术里了,比传统刚性器械灵活太多,对正常组织的损伤小,病人术后恢复时间直接砍半。还有水下勘探用的柔性机器鱼,比传统螺旋桨推进的潜器噪音小太多,不会惊扰海洋生物,勘探效率高了不止一点。
最让人期待的还是新能源方向。现在国内多个团队都在做仿树叶光合作用的人工光合产氢,现在实验室的转化效率已经达到了自然光合作用的8倍多,如果能把成本降下来,直接用太阳光和水就能产氢,那整个能源产业的结构都要被改写。
当然,问题也很多。我们能抄结构,但是很多复杂的生命机理,到现在都没搞懂。比如蝙蝠的回声定位,人类有雷达,但是蝙蝠那么小的体型,做到毫瓦级功耗,还能定位几毫米外的昆虫,这种精度和功耗控制,我们至今做不到。还有很多实验室成果卡在上游材料,比如仿壁虎脚的干粘合材料,粘性够了,反复用个几百次就失效,成本还贵得吓人,根本没法大规模用在爬壁机器人、太空抓取这些场景。
我那天在沙龙上跟一个老教授聊天,他说人类搞科技才几百年,大自然已经拿着“适者生存”的考卷,亿万年不断试错,能活到现在的生物,每个都是满分答案。我们现在很多研发方向越走越窄,不如低头看看脚下,路边的草,天上的鸟,家里爬的蟑螂,说不定就能给你指一条新路。
昨天我在小区楼下,看见一只猫从两米高的围墙跳下来,落地悄无声息,连放在边上的矿泉水瓶都没碰倒。
我站那看了五分钟。
这货身上,不知道还藏着多少没被发现的好答案。