粘在墙上也不掉？仿生学技术研发里藏着大自然的作弊密码
去年9月23号在南京国展逛自动化展，人挤得转不开身。远远就看见一群人围着玻璃幕墙举着手机拍，我凑过去看，巴掌大一个灰黑色机器人，正顺着玻璃往天花板爬，停在天花板角落的时候，整个身子悬着都不掉。
我当时鞋被踩了一脚，都没顾得上揉。谁能想到，这么小一个玩意儿，核心技术抄的是壁虎。
就说这个壁虎机器人的脚，你知道人类搞懂壁虎为什么能爬墙花了多少年吗？上千年来，有人说壁虎脚有吸盘，有人说壁虎脚上有粘液，直到上世纪电子显微镜分辨率够了，才看清真相——壁虎脚掌上没有吸盘，也没有粘液，整整齐齐长了上百万根直径不到1微米的刚毛，每根刚毛末端，还分叉出几十个更小的铲状末梢。
这些小末梢离墙面够近的时候，分子之间会产生一种微小的吸引力，叫范德华力。单根刚毛的力可以忽略不计，上百万根加起来，能拉住相当于壁虎体重一百倍的重量。这才是壁虎飞檐走壁的秘密。
说实话，搞懂原理只是第一步，真要落地研发，坑能绕你三圈。最早做出来的人造刚毛，要么硬得像针，爬两次就全断了，要么粘得上去拿不下来，粘一次废一次。研发团队改材料配方改了快十五年，才搞出现在这种既有足够粘性，又能反复撕下来不损坏的弹性复合材料。
哪有什么天降灵感，都是蹲在实验室对着显微镜数刚毛数到眼晕的苦逼活儿。
仿生壁虎脚纳米刚毛电子显微镜图
你看，从看到现象到搞懂原理，再到做出能用的产品，整个过程根本不是抄个形状就行，是把大自然几百万年试出来的底层逻辑扒出来，再改成适合人类用的样子。
我前两年跟风电行业的朋友聊天，才知道现在不少新风电叶片，前缘都做了一排凸起来的小疙瘩。你猜这仿的是什么？座头鲸的胸鳍。座头鲸胸鳍前缘天生就长了一排这样的结节，水流过的时候，不容易在鳍的表面形成分离的乱流，能大幅提升升力，降低阻力。把这个结构用到风电叶片上，哪怕风速不高的时候，也能转得动，发电效率能提好几个百分点。
整个叶片还是长条形，根本不像鲸鳍，但就是把这个几亿年进化出来的减阻逻辑用上了。
带结节仿生结构风电叶片实物图
还有最近挺火的柔性触觉传感器，有一款做的特别好，就是仿的捕蝇草。捕蝇草抓虫子，不是碰一下就关，必须同一根触发毛被碰两次，或者两根不同的触发毛先后被碰，达到动作阈值才会闭合，这样就能避免被风吹过来的落叶杂物误触发，浪费能量。现在把这个逻辑用到机器人的触觉传感器上，抓鸡蛋的时候不会用力过度捏碎，抓光滑的螺丝也能刚好给到足够的抓力，不会掉。
整个传感器长得跟捕蝇草半毛钱关系都没有，但核心的触发逻辑，完完整整抄了大自然的作业。
医院现在用的仿生人工骨也是这个路子，不是做成骨头形状就完事，是把材料做成跟天然骨骼一样的多孔结构，孔洞大小刚好能让人体自身的骨细胞和血管长进去，长好了跟自己的骨头几乎没区别，比实心的钛合金排异反应小多了，稳定性也更好。
说实话，我以前也觉得仿生学都是实验室骗经费的花架子，现在跑的地方多了见得多了才发现，好多你没注意到的地方，早就用上仿生技术了。
仿生学研发绕不开的坑，很少有人提前说
当然，这行也不是一帆风顺，踩坑的多了去了。我见过不少团队，为了仿生而仿生，最后做出来个样子货，中看不中用。
第一个大坑，就是大自然的设计从来不是为人类服务的，适配不了人类的需求。刚才说壁虎爬墙靠范德华力，这个力是分子层面的，你按比例放大，做一个一百公斤重的爬墙机器人，就算把全身都铺满刚毛，也拉不住你的重量，分子力不会跟着你放大体积一起涨，这个就是边界，搞不清这点，累死也做不出来东西。
还有一个坑，就是过度追求形似。之前见过一个团队做仿生扑翼飞行器，把鸟翅膀的羽毛、关节全都做的跟真鸟一模一样，光开模就花了几十万，做出来飞是能飞，重量比普通固定翼重三倍，续航还不到十分钟，除了拍宣传片好看，根本没用。说白了就是走歪了，忘了我们做仿生是为了解决自己的问题，不是做出来给大自然当复刻品。
不过话说回来，还有一个更深的误区，很多人觉得仿生就是限制了人类的想象力，什么都跟着大自然走，会错过更好的方向。这话对一半，大自然是老师，不是考官，它用几亿年的试错给我们指了一条肯定走得通的路，但我们不需要把它的答案当标准答案。比如最早人类造飞机就是仿鸟扑翼，走了无数弯路之后，才搞出来固定翼喷气式，比任何鸟飞的都快都远，这不就是站在大自然的肩膀上自己走出了新路吗？
现在火得一塌糊涂的人工神经网络，本质上也算仿生，仿的是人脑神经元连接的逻辑，可现在AI的运作逻辑跟人脑差了十万八千里，我们只是拿了大自然的一个灵感，发展出了完全属于人类自己的技术路径，这不就是仿生学研发最棒的样子吗？
那天展会上的壁虎机器人转了个圈，掉下来一张名片大小的宣传单，刚好落在我鞋上。我捡起来看，背面印了一行小字，说大自然做了三亿年的闭卷考试，人类现在，才刚偷瞄到第一页的答案。
挺对的。仿生学技术研发这条路，长着呢。
我当时鞋被踩了一脚，都没顾得上揉。谁能想到，这么小一个玩意儿，核心技术抄的是壁虎。
仿生学研发不是抄形状，是扒底层逻辑
很多人对仿生学的印象还停留在“造个鱼形船就是仿生”“做个鸟翅膀就是飞行器”，说白了就是抄作业，还是抄外形的那种。错得离谱。就说这个壁虎机器人的脚，你知道人类搞懂壁虎为什么能爬墙花了多少年吗？上千年来，有人说壁虎脚有吸盘，有人说壁虎脚上有粘液，直到上世纪电子显微镜分辨率够了，才看清真相——壁虎脚掌上没有吸盘，也没有粘液，整整齐齐长了上百万根直径不到1微米的刚毛，每根刚毛末端，还分叉出几十个更小的铲状末梢。
这些小末梢离墙面够近的时候，分子之间会产生一种微小的吸引力，叫范德华力。单根刚毛的力可以忽略不计，上百万根加起来，能拉住相当于壁虎体重一百倍的重量。这才是壁虎飞檐走壁的秘密。
说实话，搞懂原理只是第一步，真要落地研发，坑能绕你三圈。最早做出来的人造刚毛，要么硬得像针，爬两次就全断了，要么粘得上去拿不下来，粘一次废一次。研发团队改材料配方改了快十五年，才搞出现在这种既有足够粘性，又能反复撕下来不损坏的弹性复合材料。
哪有什么天降灵感，都是蹲在实验室对着显微镜数刚毛数到眼晕的苦逼活儿。
仿生壁虎脚纳米刚毛电子显微镜图
你看，从看到现象到搞懂原理，再到做出能用的产品，整个过程根本不是抄个形状就行，是把大自然几百万年试出来的底层逻辑扒出来，再改成适合人类用的样子。
现在的仿生学技术研发，早就跳出外形限制了
放在二十年前，仿生学确实大多停留在外形模仿。现在不一样，很多研发已经直接抄大自然的功能逻辑，连外形都不需要像。我前两年跟风电行业的朋友聊天，才知道现在不少新风电叶片，前缘都做了一排凸起来的小疙瘩。你猜这仿的是什么？座头鲸的胸鳍。座头鲸胸鳍前缘天生就长了一排这样的结节，水流过的时候，不容易在鳍的表面形成分离的乱流，能大幅提升升力，降低阻力。把这个结构用到风电叶片上，哪怕风速不高的时候，也能转得动，发电效率能提好几个百分点。
整个叶片还是长条形，根本不像鲸鳍，但就是把这个几亿年进化出来的减阻逻辑用上了。
带结节仿生结构风电叶片实物图
还有最近挺火的柔性触觉传感器，有一款做的特别好，就是仿的捕蝇草。捕蝇草抓虫子，不是碰一下就关，必须同一根触发毛被碰两次，或者两根不同的触发毛先后被碰，达到动作阈值才会闭合，这样就能避免被风吹过来的落叶杂物误触发，浪费能量。现在把这个逻辑用到机器人的触觉传感器上，抓鸡蛋的时候不会用力过度捏碎，抓光滑的螺丝也能刚好给到足够的抓力，不会掉。
整个传感器长得跟捕蝇草半毛钱关系都没有，但核心的触发逻辑，完完整整抄了大自然的作业。
医院现在用的仿生人工骨也是这个路子，不是做成骨头形状就完事，是把材料做成跟天然骨骼一样的多孔结构，孔洞大小刚好能让人体自身的骨细胞和血管长进去，长好了跟自己的骨头几乎没区别，比实心的钛合金排异反应小多了，稳定性也更好。
说实话，我以前也觉得仿生学都是实验室骗经费的花架子，现在跑的地方多了见得多了才发现，好多你没注意到的地方，早就用上仿生技术了。
仿生学研发绕不开的坑，很少有人提前说
仿生学研发绕不开的坑，很少有人提前说
当然，这行也不是一帆风顺，踩坑的多了去了。我见过不少团队，为了仿生而仿生，最后做出来个样子货，中看不中用。第一个大坑，就是大自然的设计从来不是为人类服务的，适配不了人类的需求。刚才说壁虎爬墙靠范德华力，这个力是分子层面的，你按比例放大，做一个一百公斤重的爬墙机器人，就算把全身都铺满刚毛，也拉不住你的重量，分子力不会跟着你放大体积一起涨，这个就是边界，搞不清这点，累死也做不出来东西。
还有一个坑，就是过度追求形似。之前见过一个团队做仿生扑翼飞行器，把鸟翅膀的羽毛、关节全都做的跟真鸟一模一样，光开模就花了几十万，做出来飞是能飞，重量比普通固定翼重三倍，续航还不到十分钟，除了拍宣传片好看，根本没用。说白了就是走歪了，忘了我们做仿生是为了解决自己的问题，不是做出来给大自然当复刻品。
不过话说回来，还有一个更深的误区，很多人觉得仿生就是限制了人类的想象力，什么都跟着大自然走，会错过更好的方向。这话对一半，大自然是老师，不是考官，它用几亿年的试错给我们指了一条肯定走得通的路，但我们不需要把它的答案当标准答案。比如最早人类造飞机就是仿鸟扑翼，走了无数弯路之后，才搞出来固定翼喷气式，比任何鸟飞的都快都远，这不就是站在大自然的肩膀上自己走出了新路吗？
现在火得一塌糊涂的人工神经网络，本质上也算仿生，仿的是人脑神经元连接的逻辑，可现在AI的运作逻辑跟人脑差了十万八千里，我们只是拿了大自然的一个灵感，发展出了完全属于人类自己的技术路径，这不就是仿生学研发最棒的样子吗？
那天展会上的壁虎机器人转了个圈，掉下来一张名片大小的宣传单，刚好落在我鞋上。我捡起来看，背面印了一行小字，说大自然做了三亿年的闭卷考试，人类现在，才刚偷瞄到第一页的答案。
挺对的。仿生学技术研发这条路，长着呢。