【科技观察】仿生技术进展年度评述（2009-2015）
仿生技术进展年度评述
Tom Mckeag著，吴文健译
国防科技大学理学院化学与生物学系
Tom Mckeag现任伯克利绿色化学研究中心常务董事、致力于仿生设计理念的《Zygote Quarterly》电子期刊的共同创始人和编辑、向少儿宣讲仿生学思想的非营利教育机构BioDreamMachine的创始人和主席。他曾任Thomas A.McKeag园林设计公司总裁、仿生学研究所教育董事，以及加州艺术学院的兼职教授，在其工业设计系开设研讨课BioWorks、交叉学科研讨课How WouldNature Do That?: Bio-inspired Design Studio，并参与讲授人文和科学系的本科生课程AppliedBiology for Designers and Artists（美国第一门有关仿生学的大学课程）。
Tom Mckeag自2009年开始在GreenBiz公司的网站上开设专栏“Biomimicry Column” （http://www.greenbiz.com/bio/tom-mckeag），撰写仿生设计的各类文章，从城市规划到消费品，每年年初发表上一年度的仿生学进展年度评述。
★ 2015年
尚未发布。
★ 2014年（2015年1月6日）
（1）鸟翼
7月，位于加州爱德华兹空军基地的NASA阿姆斯特郞飞行研究中心在一架改装的商业飞机（湾流Ⅲ）进行了柔性翼的首次飞行试验。
柔性翼Flexfoil的发明者是位于密歇根州安阿伯的Flexsys公司的Sridhar Kota，他进一步发展了2000年自己创建的仿生结构柔顺度理念。这种翼翅遵循飞鸟翅膀的基本特性，即整体成型，能响应环境而自主地弯曲和折转，而不是各个刚性部件依力学传递顺序的连接和铰链。Flexfoil取消了各个分立机翼后缘的传统机械动作，从而降低了阻力和噪音，同时提高了能量效率，有利于节能。
模仿鸟类飞行的生物力学原理研发的仿生技术成果一直受到制造方法的限制。如果这一次飞行测试获得成功，这种新的工艺方法将成为革新机翼设计的典范。
（2）昆虫复眼
吉林大学与加州大学伯克利分校Luke Lee生物工程实验室模仿苍蝇、蜜蜂、蜻蜓的复眼，意图解决大于90度视场的光学畸变问题。
蜻蜓等昆虫的复眼由成千上万只小眼组合而成，每只小眼都能独立成像，视觉信息汇总在大脑后组合成完整的视觉图像，具有近乎360度的视场。但是，仿照这种模式以众多六边形小镜片拼装的人工眼，其组合密度和精度无法与昆虫相媲美。研究团队采用高速三维像素调制激光扫描（HVLS：high-speedvoxel-modulation laser scanning）的方法，使三维人工眼实现了生物复眼的密度而不致产生畸变。
（3）大肠杆菌
MIT结合生物利用和生物工程技术以制造活性材料。合成生物学团队以细菌制备生物膜，操控其分子结构，再嵌入金纳米线、导电生物膜、量子点等非生命功能材料，获得了较大导电率或照明度的特性。他们还能调控细菌的细胞间通讯，以调整生物膜的形状。这一成果进一步混淆了有机与无机的界线，可使我们未来的工具和机械更为友好。
当然，这一研究工作只能算是生物利用，而并非仿生。但两个领域的研究工作人员将继续交流沟通，更好地师法自然。这也是一种新型制造方法的成功范例，可望在光伏等领域得以应用。
（4）有花植物
WikiPearl是一种售卖食品，其可食用的外包装仿自水果和蔬菜的瓜果皮结构，由食物颗粒、离子和糖形成的一种保护性静电胶，包裹冰淇淋、乳酪和酸奶等食物，隔绝氧气和水分。哈佛大学怀斯仿生工程研究所David Edwards教授的这一成果，成为《时代》杂志评选的2014年25项最佳发明之一，其产品现正在新英格兰进行一定范围的市场测试。
在这一项成果上，发明者赋予仿生材料以全新的实用方式。尽管目前的技术状态仍没有消除无机物外包装，但它证明了免除包装的可能性，这也是起先绿色行动中经典的“3Rs”（reduce、reuse、recycle）在注重个性化、售货点客户级别上的一个很好范例。
（5）天牛
中国科学家模仿了天牛随湿度而变换体色的本领。依照天牛外壳的纳米结构，设计了一种廉价的方法将胶状光子晶体喷墨打印，所形成的纳米点阵可显示结构色。这是一种无需着色剂的显色方式，源于自然光经表面反射后分解为其组成色，因相干作用而使某些波长的光减弱，而同时使另一些波长的光增强。
结构色的物理原理早已解析，但鲜有经济实用的产品入市。这一研究是我们更好地控制这种日常光色现象的众多努力尝试之一，它以结构色去除了有潜在毒性的染料，还可优化钞币水印等技术。他们已设计了一种乙醇激活变色的方式来检验纸币的真假。
（6）头足纲动物
杜克大学和MIT模仿乌贼等头足纲动物的复杂色显本领发明了一种荧光照明系统。乌贼的皮肤中有三层色素细胞，由肌肉运动控制伸缩，可以非常精准地组合形成伪装色，在秒级时间内快速地使其体色与环境的颜色和图案相匹配。
他们制造了一种电－机械－化学活性的弹性物质，通过对它的拉伸控制仿生实现颜色斑点的机械激活。该物质镶嵌有力学变色分子，随其形变而激发荧光，可以通过电场诱导形变来准确构建光色图案。该仿生案例为研发响应刺激而变化性能的全套装置奠定了基础。
（7）蛏子
MIT机械工程、电子工程与计算机科学系经历多年努力，模仿蛏子特异的效能，设计出一款新式的挖掘机械。蛏子通过挖掘将壳体插入泥滩中，这种劳动强度似乎是它的“足”力所不能及的。研究发现，蛏子的斧足不停地在泥滩中进行伸缩运动，将疏松介质局部液化，这样可降低10倍的能耗。
仿生研制的原型机Roboclam的综合测试结果发表在今年的《Bioinspiration and Biomimetics》期刊上，其掘进速度与生物相当。其潜在的应用包括：动态和可逆锚、海滨勘探、海洋传感器装配、海底电缆布设、自安装采油设备等。
（8）节肢动物
近年来，增材制造如火如荼，但相对于成熟的工业标准来说，它仍处于初级发展阶段。目前，尚无一种方法能满足所有的性能要求，特别是在环境友好材料方面。
《3D打印与增材制造》杂志近期发表了MIT一个设计团队的成果，他们使用水凝胶进行大规模增材制造。如图上方所示，壳聚糖（由海洋无脊椎动物和昆虫壳中的几丁质生产）和海藻酸钠（来源于褐藻）从压力喷嘴中挤压而出。由于采用了天然产物及可回收的物料，因而其产品是可生物降解的。应用这种水基、低耗、无毒的制造方法，由喷嘴阵列可实现材料的功能分级或组合。该方法源自天然，完全地环境友好，是增材制造的优异方法。
（9）沙塔蠕虫
沙塔蠕虫用触须抓取沙子和贝壳碎片等作为建筑材料，从头部分泌两组分蛋白胶，每次一小滴，以此胶粘建造它那管状的海滨之家。
哈佛大学、MIT、波士顿布里格姆和女子医院、葡萄牙科英布拉大学在《Proceedings of the National Academies of Science》上报道，研发的一种生物相容手术胶可由光催化，适用于人体内的动态和含水条件。这种疏水性、光活化胶粘剂无毒，针对猪血管和心脏组织壁的实验结果报道在2014年1月的《ScienceTranslational Medicine》上。这种胶经紫外照射，可在几秒钟内形成止血封闭，在运动状态和活性组织压力条件下仍能保持24小时的完好无损。
包括犹它大学在内的许多实验室已在无毒水下胶的天然制备方面进行了多年的研究，而该项研究成果是构建更为友好的医用材料征程中的重要里程碑，它可应用于新生儿和少儿的纤弱组织手术、缝合伤口、修补先天性心脏缺损。这也是在分子尺度上模仿自然过程，利用已知的天然材料定制更佳性能材料的成功范例。
（10）软体动物
鲍鱼是经典的仿生明星，这一次它又引发出一项新的技术。麦吉尔大学模仿其珍珠层的砖－泥复合结构（蛋白质和碳酸钙），制造出一种更强、更耐用的玻璃。据《Nature Communications》报道，在玻璃中以激光刻蚀出锯形裂纹，再以聚氨酯回填，玻璃的韧性可提高一倍。这就意味着，通过控制刻蚀线的断裂纹阻塞，可以使得材料更为耐用。
鲍鱼壳展示了自然界解决矛盾的美妙、神奇的范例，既满足强度要求（防止断裂），又符合韧性需要（吸引能量，变形但不断裂）。麦吉尔大学将一个已知的现象应用于一个新的介质中，仿照鲍鱼壳的组成形式，成功地对脆性的玻璃材料实施改造。
★2013年（2014年1月8日）
（1）蜻蜓
代尔夫特理工大学设计了一款超轻型仿生飞行机器人DelFlyExplorer。这种微型飞行器（MAV：micro air vehicle）是第一款扑翼机，重20克，自主起飞和避障。它装配了2个摄像机提供双眼视觉以判断距离，微型电池可驱动双翼挥拍9分钟。
（2）乌贼
乌贼是软体动物，但它那犀利喙部的硬度超过其周边组织的100倍。实际上，它是已知最坚硬的非矿物质生物材料。西储大学研究了它的软和硬材料的结构转变，意欲仿生研制功能梯度材料。乌贼以纤维几丁质网络构成天然纳米复合材料，嵌入生物聚合物基质中，其中的几丁质交联程度决定了材质的韧性或刚性。西储大学以纤维素纳米晶体代替几丁质，由水和光来调节其键联程度和材料的模量。尽管目前仍处于概念验证阶段，该团队期待可将其用作注射、整形等医用材料。
（3）病毒
噬菌体是攻击细菌的病毒，良性株M13常用于合成生物学研究。劳伦斯伯克利实验室修改了该病毒的蛋白质外壳，增强其极性，使之成为可调谐的偶极子，以此构建一台压电装置，可以驱动液晶显示屏。以手指按压修饰后的病毒和电极阵列，这种“噬菌体能量发生器”可产生6nA电流和400mV电压。利用这种通过修饰病毒的蛋白质外壳来调整其极性的技术，可以使该型压电装置的大规模生产更环保、更高效。
（4）硅藻
设计师时常模仿某些海洋生物的形状，以追求仿生建筑设计的美妙效果。受沃尔沃汽车意大利公司委托，洛杉矶综合设计与建筑公司完成的完美拉张太阳能亭是一个自支持装置，呈极小曲面形状（极小曲面的平均曲率为零，沿主弯曲平面每一点的曲率都是相等和相反的。只有达到所要求的精确度，才会呈现特定的几何形状）。太阳能亭由拉紧的高密度聚乙烯HDPE网膜搭建，内嵌柔性太阳能电池板，并以碳纤维棒环边。
（5）人
在12月举行的DARPA机器人挑战赛上，Google公司新近收购的工程设计组Team Schaft获得第一轮比赛的胜利，其得分远远高于其它参赛选手。他们研制的机器人S-One可自主驾驶汽车、爬楼梯、崎岖地面行走、钩套软管，等等。
（6）苍蝇
美国宾厄姆顿大学研究了苍蝇耳朵的结构，仿生研发助听技术。奥米亚棕蝇的耳膜感受声压，雌蝇依此辨识方位，对鸣叫的雄性蟋蟀进行定位，并将幼虫产在其体内。仿生助听技术的设计思路是，用带有1mm×3mm鼓膜的微机电麦克风绕中枢轴旋转，以此感应声压梯度；鼓膜的运动状态由光学传感器监测，并首创使用电子阻尼系统实施隔音。
（7）维管植物
维管植物的木质部支持结构呈螺旋状，加州大学圣迭哥分校据此设计了磁性微型游泳器，这种生物医药装置可用于定向给药、纳米加工、细胞操作。木质部支持结构由手性晶状纤维素构成，研发人员正是以此作为磁性外壳的安装支架。在体外磁体的引导下，微小螺丝锥状物体在人体内定向运动；其螺旋状外形确保了体内运动的快速，而采用外磁场驱动就取消了内在的能源和马达。这些磁性壳包被下的核芯结构在典型植物茎干内极为丰富，因而获取方便，成本低廉，且生物相容。
（8）血细胞
加州大学圣迭哥分校应用血细胞来排除体内毒素。将生物相容的核芯以天然红细胞膜包裹，可安全地清除各种各样的有害毒素，包括：MRSA（耐甲氧西林金黄色葡萄球菌）、大肠杆菌、毒蛇、毒蜂等产生的毒物等。这是一种处理所谓造孔毒素（在细胞中蚀孔）的新技术，而不是针对每一种毒素分别进行特异性处理。毒素在攻击真正的红细胞之前，先是被这些红细胞“诱饵”所吸引并被吸收。研究表明，以源自MRSA的α－溶血素感染小鼠，经接种该型“纳米海绵”后，可达到89%的存活率。
（9）青蛙
青蛙和甲壳虫在水下捕食时，总是不由自主地用脚捕获些气泡附着在身体上，这些气泡所产生的毛细管作用维持它们在水面上的悬浮状态。新加坡国立大学应用这种“表面张力桥”机制，改善大规模生产石墨烯的工艺。他们在铜箔和硅基片之间的界面上引入泡泡，从而在硅表面上诱导形成石墨烯薄层，而不致产生传统的分层现象。石墨烯可广泛应用于光子学或电子学，包括：光电调制器、晶体管、生物传感芯片、隧穿势垒等，因此，该技术具有重要的意义。
（10）节肢动物
伊利诺斯大学香槟分校仿照昆虫复眼开展光量子研究，研发出一种仿生数码摄像机。他们以180个薄硅光电探测器（形同人工小眼）组成一个可变形阵列，构建成弹性的复合光镜，再模塑成超过半球的形状，装配入摄像机中。这种摄像技术的优点很明显，那就是如同节肢动物一样具有广角视场、无穷景深和对运动物体的敏锐感知能力。
★ 2012年（2013年1月9日）
（1）非洲猎豹
私营的波士顿动力公司在国防部DARPA的最强机动和操纵（M3：Maximum Mobility and Manipulation）项目资助下，研制和测试了世界上最快的陆地机器人。这是仿照非洲猎豹仿生设计的一台四腿装置，其核心技术是模仿了猎豹的柔性脊椎，具有极大程度的伸展性和步幅。
该机器人目前保持着45.3km/h的陆地最高奔跑速度，比人类的短跑世界纪录还要快（博尔特2009年创造的百米纪录是44.5km/h）。不过，它还不是自主运动的，该纪录是在跑步机上以外接水泵和吊杆传动实现的。目前，正在研发自带汽油发动机的自主奔跑机器人；如若试验成功，它仍无法与其仿生对象媲美，非洲猎豹的时速高达112km。快速和可靠运动的全地形机器人是陆军的战术需求，还可从事灾难救援和医疗救助等其它危险性工作。
（2）向日葵
MIT和亚琛工业大学研究了向日葵小花阵列的几何图案，依此提升聚光太阳能热发电（CSP: concentrated solar power）的布置效率，他们在西班牙的安大路西亚进行了试验。
CSP就是在地面上布置众多的镜面反射板，将太阳光聚集在中央塔上，使其中的水加热产生蒸汽，带动发电机工作。这是一种可持续产能方法，但其缺点是占地面积大。该团队采用费马螺旋图案设计，每面镜子按137度错位排列，这样仅靠优化排列方式就可以节省20%的空间。
（3）细菌
牛津大学发明了一种用于纳米尺度分子结构构建超强胶水的生产方法。这种胶的发明源于一种特殊的蛋白FbaB，它产自可引发脓毒性咽喉炎的酿脓链球菌。该蛋白以强共价键形成稳定的三维结构，科学家仿生设计一个较小的、较简单的新分子，既可断裂成为两部分，又可如同粘胶一样轻易地重新组合起来。这样的键连是迅速和不可逆的，如同碳纳米管一般强劲，对时间、应力和化学试剂有极强的抗受能力，也不受温度或pH的影响；更为特殊的是，该键只能自我连接，而不会与其它分子发生作用，也就是说，它是完全可控的。
这一发明在生物医药领域具有广泛的应用前景。这可能是一种重要的新工具，如同垒高拼装玩具一样，以模块化部件来合成蛋白质或酶，它可作为组装纳米工厂，或是用于组织重构。该技术对研究工作的重要性就更为直接了，因为该型结构的分子可无损地附加在细胞活性表面，又可自主脱离。
（4）海蛇尾
康士坦茨大学、普朗克胶体与界面研究所，联合韩国的两家科研单位，模仿海蛇尾（一种类似于海星的海洋生物）研发了一种显微透镜阵列的简易制造方法。海蛇尾从海水中摄取碳酸钙，自行组装出生物矿物棱镜，以此阵列来根据光照条件而变换体色。科学家用饱和的钙离子溶液、空气中的二氧化碳、常用的表面活性剂（一种皂化分子）生长出半球形棱镜阵列，这种密堆自组装技术大大改进了制造工艺。
显微透镜阵列可用于手机摄像机和光学系统缩形技术，后者要求聚光精度达到百万分之一米，或是适合于极短波长光。该技术还可用于制备镜片的抗反射涂层。与目前的平版印刷术生产的塑料棱镜相比，这种制备方法更廉价，生产的碳酸钙棱镜的焦距较短，而且通过简单的浸渍涂布方法即可转到其它表面上。
（5）月亮水母
月亮水母是一种海洋生物，弗吉尼亚理工大学和位于达拉斯的德克萨斯大学仿生研制了一种称为“机器水母”的软件机器人。仿照月亮水母的细胞外层结构，将镍钛合金包裹在碳纳米管中，涂覆铂催化剂，再以硅树脂封装，由铂催化水中的氧气和氢气反应所产生的热量向其人工肌肉提供能量。也就是说，机器水母是由环境的化学反应供能，理论上它可以永不停歇地游动。这种节能机制可满足长期运行的海洋传感器、取样机器人和导航辅助等的长时间、低能耗需求。
（6）蚕蛾
家蚕编织的茧具有强劲、防潮、生物相容和高温稳定等特点，位于波士顿的塔夫斯大学工学院仿生研制了一种革命性的包装技术，有望取消目前疫苗在使用前必须冷藏的“冷链”递送环节。健康专家估计，由于细菌破坏或失效，一半以上的疫苗成了废品。
以蚕丝蛋白制成凝胶作为基质，包裹的不稳定疫苗和抗生素可在60℃条件下保鲜6个月，而无需能耗、费用和专业的冷藏设施。这一发明似乎是生物利用，而不是仿生，但它的确是模仿蚕丝如同脚手架般的分子结构，使存储其中的疫苗免受环境条件侵蚀。在此基础上，进一步用蚕丝研发出一系列器械装置，例如显微操作针，它集药物的存储与施药于一身。
（7）猫
猫的爪子很神奇，它可以缩回，耀西深谷仿生解决了图钉的友好性难题。他设计的“仿生图钉”有一个中空的硅质外壳，当挤压到墙上时被压扁，使得图钉更易扎破墙面。
（8）萤火虫
萤火虫的发光是生物照明的经典范例，它是虫荧光素在荧光素酶的催化下反应所致。美国雪城大学可仿生发出较强的光，他们通过化学方法将基因表达的荧光素酶直接连接在一个由半导体金属制成的纳米棒上，以缩短酶与棒状材料表面的间距。
这一新方法使发光亮度提高20至30倍，无需增加能耗，而且可以产生不同的颜色（这是其仿生对象能力所不及的），特别是它能产生红外线，可应用于夜视镜、摄像机和其它电子技术中。该团队相信，这一技术具有广阔的应用前景，最终生产出零能耗的发光显示器。
（9）植物叶
普林斯顿大学模仿典型植物叶片的褶谷结构来提升薄膜太阳能电池的性能。仿生叶褶结构引导和留滞太阳光于太阳能光电板的光活化区，使其红外波段的吸收光谱区域拓展600%，从而增强了光的吸收能力。他们还用紫外光来固化液体感光胶，通过改变固化速度来调节其厚度。这种褶状结构还提高了塑料电池的强度，即使将电池折叠起来，仍能聚集太阳能且经久不衰，这一特性可望用于产电的织物和其它柔性材料上。
（10）人类抗体
当我们的身体受到感染后，淋巴细胞即产生抗体，攻击特定的入侵者（抗原）；它们是以补体蛋白的形式穿透外源细胞的膜，并摧毁之。哈佛大学怀斯仿生工程研究所研制了一款纳米机器人，具备类似的功能。它就是一个DNA分子，形式蛤壳，有一个特殊的DNA锁将其封闭；该锁能识别某些种类的癌细胞，两者相遇时，机器人解锁弹开，使其负载的抗体暴露出来，与抗原表面相结合。
该技术的创新之处在于，它能辨识敌人，并载运到有效位点。这一超微型机器人装置是“DNA折纸术”的范例，巧妙设计DNA链的构型及其变换：锁定时呈折叠状态，解锁后里外翻转，原本内含的活性位点显露出来。该团队已完成了实验室条件下的淋巴瘤和白血病细胞的实验，但尚未进行医学治疗规模的人体血液检验，因而其应用前景尚不明确。
★ 2011年（2012年1月5日）
（1）银鸥
银鸥是一种长寿命的海滨鸟类，遍布西欧和北欧的整个沿岸。大家欣赏它那优美的外形，也惊叹它那神奇的飞行技巧。德国Festo AG & Co.的仿生学习网络模仿这一飞行天使，完成了仿生工程的一项伟大创举。他们研制的SmartBird重485克，由泡沫塑料和碳纤维制成，装配有少量伺服马达、传动齿轮和联动机构，实现了人类几百年来不断探索却从未成功过的梦想：比空气重的飞行器能真实地模仿鸟的生物学飞行机制。
该飞行器由两部分组成的柔性翅膀的扑翼动作提供推力和升力，而这一概念很久以前就已被航空学家所否定和放弃。由Markus Fischer和Wolfgang Send领导的设计团队称，这一装置拥有80%的空气动力学效率，并通过其复杂的软件控制系统和敏捷的翼面扭曲，可以保持最优化的空气流动状态。其翼面的弯曲与扑翼动作精确地协调，成就了这样一个在仿生学和空气动力学都属于里程碑式的杰作。成功的关键集中体现在以下三个方面：① 认真学习鸟类的飞行机理；② 将生物学机制有效地转换为适用材料的优化设计；③ 对各种力的精确集成是仿生工程的瓶颈，模仿鸟类复杂的传感和运动是维持一个活性翼面上空气流动的必要条件。
（2）猪笼草
猪笼草是湿地植物，生长在低营养的土壤中，它是以另一种奇特的方式来维持其日常营养需求：以碗状容器捕捉昆虫，内含的溶液将其消化，植株由此吸收营养成分。它那类似嘴唇一样可以自由启闭的碗其实是一片变态的叶子，内表面极其滑溜，误入其中的昆虫无法逃离。哈佛大学怀斯生物仿生工程研究所的Aizenberg实验室将猪笼草作为其研发光滑天然表面材料的仿生对象，意图研发一种对所有物体都有效的万能滑溜材料“omniphobic”。
2004年，Bohn和Federle解析了该植物碗口唇边的独特性能，交错的湿细胞形成各向异性的皱摺，其中蕴含的水性溶液因表达张力形成一层薄膜，如同一个个的小滑滑梯，即使是带有吸杯式脚垫的蚂蚁也无法抓壁而滑入深渊。
哈佛大学团队希望研发一种能被润滑液完全润湿的材料，其表面结构能够很好地留滞这种湿润液而不会被其它液体所替换或破坏，而且这两种液体不能融合（或是不能互混）。他们用特氟龙纳米纤维制备不规则基质，再充满3M公司专有的全氟化液体Fluorinet FC-70，这种名为SLIPS（SlipperyLiquid Infused Porous Surface，滑溜液浸润多孔表面）的产品确实能阻止任何物质的附着，包括：血液、油，甚至其表面都不会结冰，其滑偏角仅仅只有2度，可以完全排斥其它滑溜表面的稳定接触。该技术的成功诀窍在于：该型新材料不仅是自清洁，而且还是自愈合和自组织材料。当基质中出现裂纹时，液体随即迅速填充，其滑溜表面的性能不致受到影响。
团队负责人Tak Sing Wong介绍说，这种生物材料在低温和高压下仍具特效，他相信其滑溜性能仍比经典的超滑材料特氟龙还有好。它将在生物医药、产业和其它方面具有广泛的应用，例如：管道涂层、自清洁公共表面、防冰等；而且，其透明和自清洁特性，使它成为镜头、传感器和太阳能电池的理想材料。
这里涉及仿生学家的一个现实难题，那就是如何仿生设计和制作滑溜表面？首先，并非所有表面都是固体。真实上，从滑溜性能角度来说，该植物表面的空隙结构远比其固体基质重要，因为正是浸润其中的液体产生了超强的滑溜效果，将落在上面的昆虫收入囊中。由于液体是通过化学键自成一体，且能自动填充固体表面的空隙，因此液体与基质材料相结合可产生自组织和自愈合的效果。这正是“自由冲浪”的一个极佳范例，即利用自然界的机制、材料或结构特性，研发人工装置。
（3）智人
动物的眼睛至少有10种以上不同的机制，人的眼睛即是进化的杰作。围绕在晶状体周围的睫状体通过收缩或松驰作用来调控视觉透镜的形变，以适应不同的焦距需求，因此我们可以对各种视距的物体（甚至是运动物体）进行自动聚焦。这样的一种“可调谐”镜头在电子消费产品、医学诊断、光学通讯领域有着广泛的应用前景，因而有关人工镜头及其伺服机构的研究工作风起云涌，出现了机械、光学、电子、热或化学方法触发的各类智能装置。
比萨大学工学院的Danilo DeRossi教授及其团队研发了一种可调谐的镜头，他们模仿人眼，以电活性橡胶作为人工肌肉，将一个绝缘的弹性驱动环与一个充满液体的弹性镜头整合，通过电激活或失活，驱动环使镜头松驰或紧缩，从而改换其焦距。该团队以此实现了人眼变焦范围的模拟，该装置还具有静音操作、低能耗、相对耐久、抗震、防过热等特点，前景极佳。
此处的仿生理念是材料或能量仿生，而不仅仅是概念仿生，弹性材料是其仿生技术的关键。以简便、轻质、耐用部件装配系统，以小量电能触发即可实现预期功能，价廉物美，这正是自然界向我们展示的本性。
（4）纳米布沙漠甲虫
纳米比亚的纳米布沙漠甲虫能从夜晚空气中采集水分，以满足其生存需求。这些小精灵面向盛行的海风，以其自身低温身体凝聚小水滴，再顺着通道流入张着的嘴中。它们的外壳上分布着一系列亲水性的隆起，周围环绕着疏水性区域，这样的设计有利于水滴的凝聚。
澳大利亚墨尔本的斯温伯恩大学的EdwardLinacre（James Dyson奖得主）设计了集水器Airdrop，并以此构建简易集成系统为干旱地区的农作物供水。该系统由收集器、冷凝器、贮水罐、地下滴灌网构成，农民可自行安装和维护。这一仿生技术成果将有助于解决日益严重的饮用水不足的现实困难。
与生物原型的机制类似，Airdrop利用表面温差使水蒸汽凝聚，但它是在地下土壤中实现这一过程的：以涡轮机将空气鼓入安置在地下的铜质盘管中，引起露点降低，水汽终结成水滴，汇入贮水罐中，再泵入农田；LCD屏显示贮水罐的水位、压强、太阳能电池状态，以及系统运行情况。据Linacre估计，从每立方米的空气中可提取11.5微升的水。
该发明是根据生物特性的物理机制，根据温度驱动水的相变的原理，实现了仿生技术应用。
（5）履带车
许多无脊椎动物采用成圈运动策略以逃避天敌，是自然界最快的自走方式之一。塔夫特大学的生物学家和机械工程师Huai-Ti Lin仿生研制的GoQBot是以硅橡胶制作的4英寸长的机器人，以内嵌形状记忆合金螺线管为驱动机构。实验室测试条件下，其启步时间少于250毫秒，转动速度可达300rpm，更为神奇的是，一台设备可以多种方式实施机动。以前的仿生蛇机器人呈多节铰接，柔韧性强，但行进速度慢。而该技术可望研发出兼备在紧缩空间内移动、跨越缝隙、高速运动等多种模式的无人装备。
自然界的生物不会使用太多的轮子（不计ATP合成酶、细菌鞭毛的旋转基座等），该项发明的创意在于其生物学方法，实现了多项功能，这是以往的研究工作所不及的，为研发越来越能干的软件机器人softbots另辟了蹊径。
（6）蟋蟀
蟋蟀的鸣唱是夏夜中不可或缺的浪漫元素。雄性蟋蟀发出其独特的4.5kHz固定频率鸣叫声，以吸引雌性同类。那么，雌性又是如何对其进行定向定位的呢？雌性蟋蟀在其前足上布有特殊的感受器，可以分辨出源自身体左右两侧的压力脉动，再经听觉器官的螺旋纹管传入其体内。压力脉动既可以直接抵达每一侧的鼓膜，也可从身体的另一侧间接地抵达鼓膜，其相位差与鼓膜振荡密切相关，雌性蟋蟀依据两侧声波的相差确定异性召唤的方位。
另外，蟋蟀沿其腹腔还分布着许多细小的毛发或尾毛，感知天敌的威胁，其灵敏性和准确度非常高。荷兰屯特大学对这一声响感受器机制进行了仿生研究，该团队是CICADA（仿生感知系统的欧洲联合研究计划）的成员。他们将几百根0.9毫米长的塑料纤维插在硅基片上，构建传感阵列。这些纤维在极小的气压作用下可以在其插孔中旋转，其最小的启动力取决于弹性悬挂板，板上的充电量与纤维所经受气压相关，其结果由中心计算机监测记录。该系统经优化，测量精度得到进一步提高。Harmen Droogendijk发现，纤维的弹簧刚度是可以进行电控调的。他研究了一个脉动测量周期内，松驰每一根纤维所需的交变电压，这就形成了对相关频率的额外灵敏性。该效应非常明显，频率校正后，其测量灵敏度可提高十倍。
Gijs Krijnen（与其同事Remco Wiegerink共同领导该项目）相信，这一原理演示装置可应用于听力辅助、听觉传感器、飞行气流测量设备。他还认为，该装置已达到了测量空气压力和颗粒速度的前所未有的精度水平。
该发明是微观尺度领域仿生研究及利用模块化技术优化现有技术的成功范例，展示了在微观尺度上探索自然的技术进步，为各种不同传感技术的研发提供了新的样式。
（7）螳螂虾
这种甲壳纲动物具有复眼，可以区分左旋和右旋圆偏振光。极化是光线振荡方向的变化，所有光线都是电磁辐射，它们以传播方向为轴四散发射。偏振太阳镜因阻隔了某些平面上传播的光辐射，因而抑制了耀眼的阳光。许多动物能看见偏振光，包括：蚂蚁、蜜蜂、果蝇及部分鱼类，而人却不能。我们还不知道为什么螳螂虾进化出如此特异的本领，可能是出于信息保密及较好的水下视觉所需。它们的每一个眼孔的感光细胞中，有一排毛发状的褶皱或微突起，如同一个四分波片。波片能使折射光线的相位发生偏移，四分波片则造成一个四分之一波长的相偏移。光敏细胞中的每一根微绒毛的膜是双折射材料，因而光在此经历两次折射，由于微突起是平行排列，其直径小于入眼光波波长，由此发出的光线不会只是一种或另一种颜色，这就使得螳螂虾可以将线性偏振光转变为圆偏振光，反之亦然。这种所谓的“消色差相延迟”，或与波长无关的相偏移，在宽广的可见光谱内均可发生，这在光学技术领域是一个非常重要的性质，涉及显示技术、通讯系统、光学摄像系统。人造四分波片是CD和DVD播放器、摄像机的圆偏滤波器等的必要元件，但其性能有限，某些颜色处的波长范围较窄，因而人们对螳螂虾的仿生研究投入极大的热情。
继英国布里斯托大学2009年研究了这种天然波片结构之后，各方都在研究其仿生技术与材料。台北科技大学和宾夕法尼亚州立大学采用大家熟知的斜角沉积法（OAD: oblique angle deposition）制备出光学薄膜，由不同折射性能的膜交替制成纳米棒，竖直排布出阵列，以此模拟螳螂虾眼内的两种类型的双折射。据称，他们的这一方法可以制备出任意波长范围的波片。
该发明是以自然为模型，拓展现有技术（延展光学设备的波长范围），并优化方法和材料以使制备技术更为完善（薄膜沉积）。尽管目前仍不十分明晰螳螂虾特异光学性能的原由，但已由此诞生了其仿生学成果。
（8）植物界
维管植物以其根、茎、叶输送水分，由水气蒸腾作用驱动这一被动泵浦系统。水气蒸腾作用经由叶片气孔产生，是因水的势能梯度引发的水蒸汽由叶片内部向外部大气的自发过程，与用干毛巾吸干身体上的水珠是同样的道理。这一作用为植物的水分输送提供了动力，而水自身的内聚力及其与植物木质部界面的吸附力同时也起到了辅助作用，共同支撑起高达100米的水柱抵抗其所受的地心引力，水的氢键在其中起着关键的作用，它从最底端的根部直到最顶端的树冠形成了一条连贯的化学键链。
中国的大连理工大学基于气孔蒸腾的机制研发了一种微泵。鉴于微孔蒸腾的速度远大于简单蒸发过程，该团队利用这一“直径定律”，以可控的微孔制备出一个层状膜。它由三层组成：顶层是93微米厚的PVC（聚氯乙烯）膜，带有一组狭缝状的微孔；第二层是片状PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯），正反面附黏合剂将其与上、下层粘结起来；第三层是多微孔薄膜。该微泵基于扩散原理，因而无需外界提供能量；流速高，并可以通过部分微孔的启闭来对其实施调控。它的结构简单、造价低廉、无需能源，因而对于医药行业及其要求快速、现场流泵的制备需求，具有广泛的应用前景。
这又是“自由冲浪”一个成功范例。研发人员模拟蒸腾作用的原理研制出仿生泵，依据液体自高浓度向低浓度流动趋势，由材料自身内部的物理作用力来驱动。
（9）真核生物
地球上的生物分为原核生物和真核生物两大类。真核生物体内存在多种形式的纤毛或微小毛发，例如：气管中的纤毛有利于将残渣清扫出肺，输卵管中的纤毛帮助卵子移向子宫。无论是在原生动物膜上，还是存在于我们的气管壁上，这些纤毛的横截面都是非常相似的。随处可见的纤毛左右挥动，像桨一样在流体中起到推进作用，或是使松散的物质沿其表面移动。鉴于其高的长径比，它们可当作过滤器，当然也可作为传感器。与自然界所有的模块化部件相似，它们拥有数量上的优势，任意一根纤毛的损毁都不致于影响功能和性能。
哈佛大学怀斯生物仿生工程研究所的PhilseokKim设计了一个仿生系统，将合成纤毛植入水凝胶中。水凝胶是由聚合物和水组成的亲水性混合物，具有高的收缩－肿胀性能。可以制作成响应各种不同刺激的水凝胶，为纤毛提供可调控的基质，使纤毛呈竖直或平躺状态。真实上，通过调控凝胶的量和构成，水凝胶可以程序化地形成如同微绢花开放和关闭般十分复杂的图案变幻。而合成纤毛一般是以Bosch蚀刻法形成的硅质纳米结构，它们也可以具有多样化的图案和性能。
Kim建议，这些结构可用作受温度调控的智能膜，以提高能量效率。当构建的表面结构达到某一温度阈值时，透明的水凝胶即将其毛发展开，呈竖直状态；每一根纤毛都可看作是一个小小的、可变形的微型镜子，镜面效果随其状况而变；纤毛阵列就如同足球场上观众人群可拼凑和变换图案一样，这样的表面结构就可控制光和热的射入。这样一个动态的、响应性表面结构具有广泛的应用前景，将改变我们的生活，包括：根据流体的化学成分不同而调控流动性能的管内壁材料，防潮织物纤维，根据机械应力而变幻颜色的结构膜等；以环境响应型水凝胶为基础，纳米结构阵列还可将能量转换为机械功（两者都可独立调控），并且具有较大的自由度。
该成果有多项仿生创意。开创性地将两种独立研究领域的材料组合在一起，以解决矛盾问题。该杂化体系呈现最佳的水凝胶可调谐性、响应能力及可逆性能，以及纳米纤维的宽泛力学性能范围。另一方面，其制备技术使得柔性（水凝胶）更结构化、刚性（纳米结构）更动态性。这一系统也显示了其它几种仿生设计理念：蝴蝶效应、自由冲浪、分级结构。
（10）动物王国
动物的血液循环系统执行着多项功能，包括：分配营养物质和酶、交换氧气和二氧化碳、调节温度，等等，它们负责将修补物质输送到伤口处。如果你自己不小心划破了皮肤，血液中的血小板与起凝血作用的纤维蛋白原共同织网，捕获红细胞；随后，用于形成组织的成纤维细胞在此区域富集，白细胞中的嗜中性粒细胞吞噬破损的细胞碎片、外来物及微生物；最后，这些凝聚物硬化结痂，促使下方的组织痊愈。
自愈材料是仿生研究的一个主要领域，有多种不同的研究方法，包括分子、微观和宏观层面。其中的一个大尺寸研究方法是由伊利诺斯大学厄本那－香槟分校的Nancy Sottos教授及其团队创立的，他们以注塑的方式形成直径不到100微米的精细网络通道，以液体树脂填充。这些微脉管像动物循环系统一样贯穿于材料基质中，可向所有区域供给修补剂，随时随地向出现的裂纹处释放。树脂是通过压力挤入通道中的，因而当裂纹划破通道时，内封的液体树脂即外泄填补到出现的缝隙处，并随之固化。由于采用压力系统，解决了原来微胶囊包封树脂所致的破裂瞬间暴发性释放，以及修补材料供给量不足、扩散作用速度太慢等问题。这种泵浦技术可修补毫米级的裂纹，是原来的10倍。该技术可用于交通工具和结构的自修复，其后续的技术改进包括：将泵浦系统与材料自身整合，以及使合成的脉管系统更具多功能化，也就是说，使之如同液压支持系统那样发挥更大的功效。
★ 2010年（2011年2月24日）
（1）水熊虫
水熊虫是一种很普通的、个体小的无脊椎动物，它可能存在于你家草坪的土壤里，也可以生存于北冰洋的水域中，而它的确是一个了不起的小精灵。它以一层水膜包裹自己，既满足气体交换需求，又避免了水分流失；它可以耐受-80℃～+80℃的极端温度条件，经受比最深海沟压力还大6000倍及真空的极端压力条件，它的抗辐射能力是人体的500倍。一旦水熊虫呈现干涸，它就会进入潜生或假死状态，可以长达120年，遇水即重生。
Biomatrica的创始人和总裁Rolf Muller研究了这种低湿休眠或无水存活过程，意图仿生研发一种实验室保鲜技术。该公司声称，这一技术可确保组织、细胞和活体检视样品的无损保存，克服了传统的冷冻保存的时限风险和费用问题。模仿水熊虫的化学组成，他们合成了一种仿生热稳定膜，用于包裹保存样品；需要时，将样品再水化即可，其活性恢复原样，组织、细胞或DNA无损坏。
该技术不仅在实验室有效，还将极大地有助于全球公共卫生事业，不再需要冰箱即可将疫苗、样品和药剂递送到病人手上。
（2）贻贝
多年来，贻贝一直是仿生学研究的经典范例。除了其贝壳特性外，贻贝足丝蛋白因其在潮间带岩石上优异的黏附能力而受到许多研究团队的追捧。贻贝的这种强力胶是在水下分泌的，而且是常温条件下作用，无毒副产物。更为神奇的是，它还能全范围地调控胶粘性能及其耐久性。
芝加哥大学申请了一项合成贻贝胶的专利。这种自愈胶性黏合剂在医学移植和修复、水下机械工程方面具有重要的应用前景，在这些领域中，材料的进步具有重要的影响。该成果还显示出多年交叉协作工作的重要性。
该技术的关键是以金属离子进行分子键连，而不是大多数合成聚合物中所采用的牢固共价键连的传统模式，这也就克服了原有的聚合物难以兼顾其强度和柔韧性的难题：原来的共价键太强，合成材料的强度高，但易碎。结构工程师都知道，如果一座桥的某一部位太强，它就会对整座桥的结构强度造成威胁，其危害比桥体存在某一部位的强度减弱更为严重。这种新材料的性能可随pH而变化。
该发明的创意在于：形状决定强度，本例是在分子水平协调矛盾，抓住主要参数解决问题。
（3）海胆
海胆是生活在潮间带的一种神奇生物，它在岩石表面刮擦并刻蚀出凹坑，锚定并生存在岩石上。威斯康星大学麦迪逊分校的物理学教授Pupa Gilbert惊奇地发现，海胆如此坚硬的牙齿正是缘于其破损机制。它的牙齿材料是一种生物矿化的方解石镶嵌复合物，平板和纤维两种晶形交叉排列，以超硬方解石纳米胶合剂固化为一体；晶体之间隔以层状有机质。由于有机质较无机晶体质软，首先遭损，被压扁而呈锋利形状，这有点像当剃刀钝了以后折断其受损部位那样，只是这里的尺度更小、更整体化。依此可以仿生设计一种自锋利的工具，其特点是以复合材料兼顾性能的冲突，即调控部分损失以达成系统的最佳性能（秋天的落叶不正是这样的吗？）；另一方面，是以少许基本成分形成功能梯度材料。
（4）大象
大象是地球上最大的陆地动物，其庞大的身躯可以在各种地形上漫游，而与其移动迟缓相对应的是，它有一条异常敏捷的鼻子，Festo公司（一家自动化技术公司）对此进行了仿生机器人手臂的研究。鉴于其无限自由度的运动，大象的鼻子、尾巴和圆筒形的躯干存留了几百万年，抓取自如，这正是软件机器人的所需。
（5）人类
比利时头盔制造商Lazer参照人的颅骨进行了仿生设计优化。下次你在做头皮按摩时，可能会有所感触：头骨的确是一个很好的仿生模型。头皮可以在头盖骨上大范围地移动，这正是保护人脑的一种有效机制。很明显，柔软的皮肤吸收了加载到头部的剪力，很好地保护了脆弱的内脑。头部损伤主要因交通事故所致，其中大多数又是由于头部受到快速撞击，致使头内松散浮动的大脑出现血管和神经纤维破裂。
这种称为SuperSkin的新发明是将合成皮肤浮于凝胶垫上，再内置硬质衬里，皮肤可拉长8倍。该公司声称，该技术可减少50%的旋转冲击，降低脑损伤67%。
（6）东方胡蜂
特拉维夫大学研究了这种昆虫的条纹角质层，发现它能够引导阳光，并将其转换为电能。其外周的棕色层吸收阳光，并将其聚集到下面布满杆状结构的黄色层；光子在此不断地反射，经由一种名为黄蝶呤的黄色素而转变为电能。他们以染料敏化太阳能电池中常用的硅代替色素，获得了与理论分析相一致的实验结果，依此可望研发更为高效的太阳能电池。
（7）细菌
细菌极难清除，细菌生物被膜（或黏液）一直是环境卫生的疑难问题。哈佛大学怀斯生物仿生工程研究所的Joanna Aizenberg实验室查明了其中的缘因：它们很难变湿。液体在黏液表面会自发地呈珠状，如同经典的仿生模型生物－荷叶。
与荷叶不同的是，该项研究工作是在材料层面上，它仅仅使用简单、基本的天然成分－蛋白质和多糖－来仿制天然模型。仿生黏液是将一个有弹性的网状物装配到多尺度分级结构中，可望在卫生保健、制造和科学研究领域获得广泛的应用。
（8）蚂蚁
蚂蚁是一种勤劳的生灵，澳大利亚一位年青的设计师Bryan Lee仿生设计了一种独特的、开创性的灾难救援物质运输车辆，命名为A.N.T.（Aid NecessitiesTransporter）。这种多功能概念车具有奇特的独立6轮系统，可以穿越崎岖地形；它既可以达到高速行驶要求，也可以根据货物运载需要转换为箱式卡车，这就确保了它能快速地返回基地以便迅速投入下一轮的运输工作，如同蚂蚁不断往返于巢穴一般。
（9）纳米比亚沙漠甲虫
这种动物能够收集夜晚的露水，使自己在地球上最干旱的气候中存活下来。它面向盛行的海风，以自身低温躯体凝聚小水滴，再沿通道汇入张开的嘴中。它们的外壳上分布着一系列亲水性的隆起，周围环绕着疏水性区域，这样的设计有利于水滴的凝聚。
Pak Kitae依此原理，仿生设计了一个称之为“集露瓶”的水壶。与传统水壶的散热外壳不同，它是由淬火不锈钢加工成圆顶状，具放射状沟槽，底部是集水槽。
（10）鱼
鱼在水下巡游不会相互碰撞，这缘于它们具有精致的“侧线”传感系统。这是一群称为“神经丘”的毛细胞阵列，这些微小传感器遍布鱼的全身，既有体表的，也有埋于表皮下管道内的。侧线还可用于设置诱饵、躲避天敌、浅滩导航，以及鱼之间以水为媒介的通讯。
伊利诺斯大学香槟分校的DouglasJones，与西北大学的Yingchen Yang及其它人一起，研发了一种人工侧线（ALL: artificiallateral line），它是以仿生神经丘（BNs: biomimetic neuromasts）沿一个柱状体缠绕成三维结构，以波束形成算法程序处理MEMS阵列的感知信息，即可描绘出三维水体环境中的现实情形。其原理样机可以进行水下定位测量，并描绘出龙虾尾巴轻拂的各种状态。这一成果为水下潜器和机器人研发更为复杂的导航、通讯和控制系统奠定了基础。
★ 2009年（2010年1月13日）
（1）企鹅
严格地从生物力学角度来看，企鹅并不适合于水下潜游，却是飞行天使。它拍动平坦的翅膀，既产生向前的推力，又形成向上的升力。在4月的汉诺威博览贸易展示会上，德国的Festo AG公司高调展示了其最新的仿生机器人。
这一款名为Aquapenguin的机器人模仿企鹅的水动力学特性，以软材料和玻璃纤维棒、一个马达、柏林的三维声呐装置制作而成。机器人可以灵活地游泳，自主性强，可以避让障碍，也不致相互碰撞。基于该技术，Festo已有一款商业化产品出售：一只带有夹子的工业臂。
（2）蝠鲼
蝠鲼也是水下“飞行”的动物，Festo公司仿生研发出飞艇Air_ray。这是一个聚酯镀铝膜制成的遥控气囊，内充氦气，形似蝠鲼。内置一个小舵机，驱动其6足翼（模仿鱼的尾鳍，与艇身灵巧连接）。2个侧翼以肋相连，可交互两侧的压力和张力，向其中一个施压，即会在反方向发生形态和结构变化。它的质量相当轻（氦气的浮力只能支撑1.6千克的重量），可以实施简单的机动，包括翻跟斗、倒飞。慢速移动的还可载带摄像机工作。
（3）大闪蝶
与许多其它昆虫和鸟类一样，大闪蝶也因其翅膀的微纳结构而呈现斑斓的色彩。白光在这样的表面上发生解析，不同波长的各色光反射性能各不相同，有些颜色的光相互抵消，因而你看到的孔雀羽毛可能呈现变换的色调。Qualcomm公司模仿光的干涉原理，仿生研发了一款结构显色器Mirasol。他们以一个MEMS（微机电系统）设计了一个反射装置，可以在一个像素点内对一面镜子和一个玻片之间极小的缝隙实施启闭，使得某一特定波长的光透过或被遮挡。一个显示器有几千个像素点，每个点都可以反射红、绿或蓝光，依照编程方案即可最终获得所需的图案。
读者可能会联想另一家公司－日本的帝人纤维有限公司，它们也是由大闪蝶仿生研发了另一款结构色显示器，该公司自2003年开始以Morphotex品名出售纤维或颜料粉。纤维是由70纳米厚的聚酯或尼龙薄膜交替层压61层所成，根据可见光波长精确控制层厚即可获得红、绿、蓝或紫四种基色，由此纤维制成的物件随角度和光强而变幻颜色。该成果的研究工作自1995年启动，与日产汽车和田中金属工业公司（TanakaKinzoku Kogyo）联合完成。
（4）鲨鱼
鲨鱼具有优异的水动力学特性，鲨鱼皮也不附着水藻和贝类，因而它是经典的仿生对象，从战斗机的垂直尾翼到泳装。Sharklet Technologies公司研发了一种适用于医院和学校的无毒材料，因其特殊的结构而可以防止细菌附着生长。该公司声称，这种材料表面是微小菱形的阵列，可以确保21天内不生成细菌生物膜。这种“非毒杀”型的方法特别适用于医药行业，可以克服以往人为采用灭菌剂防止感染所带来的越来越严重的问题。该公司的自粘膜产品Safetouch被《Inc.》杂志评为2009年最具创意的发明。
（5）海豚
海豚的游速可以达到53km/hr，其80%的能量用于推进。美国佐治亚州的TedCiamillo仿生设计了一种只有1.1kg重的单翼器械Lunocet。这种鳍状器械是在铝制基板上沉积碳纤维和玻璃纤维，展宽1.2m，呈30度弯转，可以带着泳者以13km/hr的速度游行，比奥运会金牌得主MichaelPhelps要快一倍。
（6）鱼群
鱼群不断变化着造型，但它们在快速游动过程中却不会相互碰撞。日产公司模仿这一特性，研发了一种名为Eporo的小车。该技术可望在交通繁忙路段安全通行，避免碰撞和延误。
该公司研究发现，鱼利用其侧线传感和视觉起到相互约束作用，产生三种效果：防撞、与侧翼近邻保持相对间距、对远处的鱼封闭所有空隙。他们以激光测距机仿生实现天然侧线的功能，以超宽带无线电通信模仿视觉，编制三种算法来控制小车的机动。10月份在幕张国际会展中心（Makuhari Messe）举行的CEATEC JAPAN 2009上，6台小车进行了表演。
（7）老鼠
英国布里斯托大学机器人技术实验室模仿老鼠研发了一台带触须的搜救机器人Scratchbot，以其柔性传感器代替了传统的摄像机，可以在黑暗、狭窄的空间工作。经过6年的研发，该机器人具有18根触须，以每秒5次的频率进行着往复运动，以传感器实时监测描，依此判断和调整触须与其所接触表面的相对位置。Scratchbot可以探测所在空间的边缘和障碍物的轮廓，包括不幸的遇难者。该机器人最近获得了《Popular Science》杂志举办的“What's New for 2009”的头奖。
（8）黏液菌，多头绒泡菌
最后，荣登本人今年仿生学进展评述榜首的非黏液菌中的多头绒泡菌莫属，缘于它与忆阻器的发现相关联（忆阻器是一种无源双端电路元件，其阻值是时间的函数。英文名称memristor由memory和resistor组合而成）。这一年，位于美国加州帕罗奥图的HP实验室报告了他们的重大进展：将一个忆阻器阵列嫁接到一块标准硅片上，且即将商品化。在电路理论中，忆阻器曾被认为是遗失的第四种无源电路元件，加州大学伯克利分校的Leon Chua（蔡少棠）1971年预言了它的存在，它可以记忆曾经历的电流，如同一根可以随流量而变化直径的水管一样。
绒泡菌属是一群单细胞生物，北海道大学的研究发现，它们可以感知、响应和预见环境条件的变化，而奇怪的是，它们无脑，也没有中枢神经系统。将它们看作是忆阻器的有机形式，就可以理解这一现象，这是由于细胞内物质的基本物理性能随外界条件而发生了变化。
将卓越的逻辑性推理与细致的生物学研究、持久的工程研发相结合，前景是无限的。忆阻器将对计算、人工智能的理论和方法、模拟人脑等产生革命性的影响。假设它有头和肩膀的话，绒泡菌将会是鹤立鸡群。
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