基于綠色技術(shù)下的高科技仿生學(xué)研究論文

　　摘要：邁入20世紀90年代后科學(xué)技術(shù)進(jìn)入高速發(fā)展，科學(xué)的雙刃劍作用也越發(fā)明顯。為了達到經(jīng)濟、社會(huì )和生態(tài)和諧發(fā)展，仿生學(xué)再次被重新重視、再發(fā)現和再認識。力求在生態(tài)哲學(xué)指導下的“3R”本質(zhì)下的綠色技術(shù)的指導下，認識到以仿生學(xué)為先導的綠色設計的重要性，積極探討出一條發(fā)展仿生學(xué)的有效途徑，積極實(shí)現綠色技術(shù)的全面實(shí)施，為實(shí)現人與自然的和諧發(fā)展的實(shí)現謀求長(cháng)久發(fā)展之路。

　　關(guān)鍵詞：綠色技術(shù)；高科技；仿生學(xué)

　　中圖分類(lèi)號：G811文獻標志碼：A文章編號：1673-291X（2015）07-0306-03

　　邁入20世紀的后半期，在信息化和知識化的時(shí)代的引領(lǐng)下，在對工業(yè)生產(chǎn)的深刻反思下，以力求生態(tài)、經(jīng)濟和社會(huì )的和諧發(fā)展被時(shí)代所召喚。綠色發(fā)展的呼喊已經(jīng)成為時(shí)代的主題，以“3R”本質(zhì)下的綠色技術(shù)為指導的“仿生型”高科技技術(shù)也得到充分的重視。仿生學(xué)師法自然，從大自然中汲取技術(shù)發(fā)展的新思路，為更好地實(shí)現人與自然的生態(tài)和諧提供了技術(shù)的先導，這樣使得如何更好地使用和研發(fā)仿生技術(shù)，成為當今時(shí)代的技術(shù)發(fā)展的主題。

　　一、綠色技術(shù)的內涵

　　綠色技術(shù)是迫于當代生態(tài)哲學(xué)要求的技術(shù)方法論，是與當代的生態(tài)哲學(xué)有著(zhù)同源一體性的。在工業(yè)革命后期的環(huán)境污染和生態(tài)破壞的大背景下，人們開(kāi)始反思現代的技術(shù)文明，如何在享受工業(yè)文明帶來(lái)的成果的同時(shí)又能實(shí)現人與自然的和諧共生，提升人與環(huán)境在精神層次的教養關(guān)系。人類(lèi)開(kāi)始逐漸將注意力從只滿(mǎn)足個(gè)人的自身需求往謀求個(gè)人與環(huán)境的共同繁榮。綠色技術(shù)是這種生態(tài)哲學(xué)在技術(shù)層面上的反應。

　�。ㄒ唬┚G色技術(shù)的本質(zhì)

　　綠色技術(shù)是一種環(huán)境友善的技術(shù)。這種技術(shù)要求產(chǎn)品從設計到整個(gè)產(chǎn)品使用壽命的終結，都要充分考慮到該產(chǎn)品對生態(tài)的影響，這完全有別于傳統的技術(shù)。綠色技術(shù)的核心是強調產(chǎn)品從設計生產(chǎn)消費以及到最后的生命的終結，都要體現對環(huán)境和生態(tài)的保護。在傳統設計的設計過(guò)程中市場(chǎng)的因素成為主要的考量標準，產(chǎn)品是為了市場(chǎng)而生產(chǎn)，產(chǎn)品好壞的檢驗標準也趨于單一，強調其在市場(chǎng)的歡迎程度和市場(chǎng)份額的占有率。而綠色技術(shù)的要求在注重產(chǎn)品的市場(chǎng)價(jià)值的這一基本前提下，開(kāi)始更多地關(guān)注產(chǎn)品對環(huán)境的影響。綠色技術(shù)是一種將產(chǎn)品的生命周期與生態(tài)系統相聯(lián)系的環(huán)保技術(shù)，強調的是產(chǎn)品除了其商業(yè)價(jià)值之外，還要承擔生態(tài)環(huán)保的綠色價(jià)值，是一種從搖籃到再生的過(guò)程。這種綠色的設計方法本質(zhì)特征就是“3R”—reduce（減量）、reuse（重復利用）、recycle（循環(huán)）�！�3R”技術(shù)的哲學(xué)依據主要包括了減量與異構同功原理、重復利用與生態(tài)系統層次結合度的遞減原理、循環(huán)與生態(tài)系統的閉路循環(huán)原理。

　�。ǘ�）綠色技術(shù)的意義

　　減量原則，顧名思義就是減少廢棄物的數量。很多國家和地方都主張和提倡在源頭上實(shí)現廢棄物的控制。減量原則的深刻含義是多層次的，主要的就是減量和節能。在生態(tài)哲學(xué)的背景下，減量原則的深刻的仿生學(xué)原理是異構同工。這個(gè)指導思想使得仿生學(xué)重新被提高到一個(gè)新的高度。自然界經(jīng)過(guò)數億年的發(fā)展，其結構都給我們很好的啟迪。我們可以師法自然，以達到降低消耗。例如我們利用王蓮的葉子結構減少了建筑物的耗材。同樣地在生物的生態(tài)系統中，同一種生物被多種生物所降解。在系統的閉路循環(huán)的系統中，實(shí)現物質(zhì)的多次利用，生產(chǎn)者、消費者和分解者通過(guò)多向的流動(dòng)達到無(wú)機物與有機物的循環(huán)再生。這種思想要求我們再設計產(chǎn)品時(shí)注意到對事物的多次重復利用。而在高科技仿生學(xué)的指引下，生物進(jìn)化過(guò)程中的身體結構給我們提供了這種啟迪。動(dòng)植物的精致的結構耦合為重復利用開(kāi)辟了新的途徑。這種周而復始的重復利用構成了第三個(gè)原則循環(huán)。生態(tài)哲學(xué)指導下的綠色技術(shù)就是一種基于“3R”技術(shù)本之下的綠色技術(shù)，它的核心是強調一種節約型技術(shù)，做到系統結構和功能的最佳耦合，是產(chǎn)品具有與生命和生態(tài)系統一樣的生命。我們賦予產(chǎn)品以生物的屬性，這使得我們也有了從生物中獲取生產(chǎn)技術(shù)的啟迪提供了前提的條件。

　　二、綠色技術(shù)下仿生學(xué)的內涵及發(fā)展途徑

　　從綠色技術(shù)的本質(zhì)看，“3R”技術(shù)下的綠色技術(shù)要求我們要做到有更高的結構耦合，更為精致的系統耦合和更為精妙的功能耦合。在這種綠色技術(shù)的要求下，高科技仿生學(xué)技術(shù)成為突破這一技術(shù)瓶頸的重要手段，高科技仿生學(xué)也再次成為一種技術(shù)發(fā)展的突破點(diǎn)。從歷史的維度看，人們對仿生學(xué)的探索去由來(lái)已久。在文藝復時(shí)期，達芬奇就開(kāi)始了對飛行的探索，他模仿鳥(niǎo)類(lèi)設計和制造了一架撲翼機，這是開(kāi)創(chuàng )了人類(lèi)歷史上第一架人造飛行器。在中國，關(guān)于師法自然的思想在《韓非子》的書(shū)中記載了魯班用竹做鳥(niǎo)的嘗試�？梢�(jiàn)關(guān)于仿生的思想在中西方文明中都是源遠流長(cháng)的。而仿生學(xué)的真正形成和發(fā)展卻是在20世紀中期。

　　傳統的工業(yè)設計是工業(yè)時(shí)代的象征，它的研究核心是——產(chǎn)品，主要從經(jīng)濟、社會(huì )、技術(shù)的角度針對產(chǎn)品的形態(tài)、功能、色彩、裝飾、材料、表面處理等諸因素進(jìn)行綜合的處理。工業(yè)設計中的仿生學(xué)應用是以仿生學(xué)理論為指導，運用工業(yè)設計藝術(shù)與科學(xué)相結合的思維與方法，從人性化的角度，不僅在物質(zhì)上，更是在精神上追求傳統與現代、自然與人類(lèi)、藝術(shù)與技術(shù)等多元化的設計創(chuàng )新和融合。工業(yè)設計中的仿生一般從形態(tài)設計、結構設計、色彩設計、質(zhì)感和肌理設計等幾個(gè)角度展開(kāi)。

　　產(chǎn)品設計的核心是產(chǎn)品形態(tài)造型形態(tài)設計。設計師的設計理念主要依附于產(chǎn)品形態(tài)來(lái)體現，通過(guò)對特定產(chǎn)品形態(tài)的設計來(lái)建立與使用者情感、思想等方面的溝通。應用了仿生學(xué)設計的產(chǎn)品造型形態(tài)設計，是以自然界中數不盡的生物形態(tài)作為設計創(chuàng )意點(diǎn)，是設計師取之不盡的形態(tài)素材，可以為產(chǎn)品形態(tài)設計的創(chuàng )新提供新鮮的血液與營(yíng)養。仿生學(xué)在工業(yè)設計中結構設計的應用主要體現在對自然界各種生物體、物質(zhì)所存在的內部結構原理的分析和研究上。在感性認識的基礎上，除去無(wú)關(guān)因素，并加以簡(jiǎn)化，提出一個(gè)生物模型，用模型模擬生物結構原理。目的是研究生物體本身的結構原理以便于在工業(yè)設計中應用。

　�。ㄒ唬┓律鷮W(xué)的內涵及發(fā)展其充要條件

　　仿生學(xué)大約于1960年才開(kāi)始使用。仿生學(xué)不僅僅可以作為基礎科研中的基本方法，更重要的是在技術(shù)原理構思的工作中也是一種卓有成效的工具。

　　從仿生學(xué)的角度來(lái)看，人類(lèi)具有師法自然的充分條件。人類(lèi)生活的自然界是先于人類(lèi)而產(chǎn)生，在數萬(wàn)億年的發(fā)展過(guò)程中通過(guò)生物界的優(yōu)勝劣汰不斷地表現出高超技能和高能特征的生物，這些生物的特有屬性特征就是我們取之不盡的靈感的源泉和智慧的寶庫。在生物的進(jìn)化過(guò)程中，生物表現出了獨特地屬性特性和與自然界的相融合的生態(tài)特征，例如蝙蝠利用超聲波定位，蝗蟲(chóng)強有力的后退起飛，蜂窩的六角形結構等等。這些生物個(gè)體所表現出來(lái)的特有的屬性給我們提供技術(shù)基本方法和技術(shù)原理構思方法。在20世紀的后半期我們對工業(yè)革命過(guò)程中的環(huán)境問(wèn)題的思考中，技術(shù)的“雙刃劍”問(wèn)題再次被提及，在關(guān)于如何改進(jìn)技術(shù)，如何發(fā)展技術(shù)的問(wèn)題中如何走出高消耗、高污染和高浪費的技術(shù)發(fā)展怪圈中，大自然卻給我們提供了現實(shí)的模板和范式，這有助于我們房屋設計的新的變革。與此同時(shí)，科學(xué)工作者的視野，也開(kāi)始轉移到仿生學(xué)的領(lǐng)域，逐步開(kāi)始研究自然事物的優(yōu)良品質(zhì)。仿生學(xué)的關(guān)注度也不斷被提高到日益突出的地位，仿生學(xué)研究也獲得了大量的成果，并不斷地被投入到生產(chǎn)實(shí)踐。

　　從綠色技術(shù)的角度而言，仿生學(xué)師法自然有其必要性。在人與人之間的關(guān)系失調和人與自然關(guān)系日益突出的全球問(wèn)題的大背景下，現在技術(shù)手段的利弊禍福問(wèn)題引起的廣泛的關(guān)注，在生態(tài)哲學(xué)的要求下綠色技術(shù)的觀(guān)念被廣泛地接受、采納和運用。綠色技術(shù)是一種要求技術(shù)不僅要創(chuàng )造經(jīng)濟價(jià)值而且要肩負起社會(huì )價(jià)值，尤其是生態(tài)價(jià)值。在馬克思的生態(tài)技術(shù)觀(guān)里，我們不能只注重技術(shù)本身的單項的功能，同時(shí)要兼顧“正效果”和“負效果”。在開(kāi)發(fā)和實(shí)用技術(shù)的過(guò)程中要充分考慮到技術(shù)的負面的效應，積極謀求“正效果”的最大化，竭力實(shí)現科學(xué)技術(shù)的綠色之路，實(shí)現人與自然的生態(tài)的和諧發(fā)展。在時(shí)代的要求和環(huán)境的壓力下，師法自然，以自然為價(jià)值取向的生態(tài)倫理技術(shù)觀(guān)念逐步確立起來(lái)。自然本身固有的屬性不斷被重視、認識、開(kāi)發(fā)和才用，不斷地探索一條既有利于實(shí)現保護自然又有助于人類(lèi)和諧發(fā)展的新型道路。仿生學(xué)的創(chuàng )立和發(fā)展，為這一道路指明了前進(jìn)的方向，仿生學(xué)開(kāi)始由簡(jiǎn)單到復雜，由部分到整體，由要素到系統，由結構到功能的研究不斷地開(kāi)發(fā)出先進(jìn)的綠色技術(shù)。當今的高科技仿生學(xué)技術(shù)，不斷呈現出從功能模擬逐步到信息仿生，從力學(xué)仿生到化學(xué)仿生，從個(gè)體仿生到控制仿生的新的態(tài)勢。這三種新的態(tài)勢相互糅和，互為關(guān)聯(lián)，互相交叉耦合，不容分割，這為新的高科技技術(shù)產(chǎn)業(yè)的新發(fā)展提供了新的技術(shù)范式。這也要求了在我們在技術(shù)的運用上注重對綠色概念的注入，深刻的認識到仿生學(xué)對綠色技術(shù)的必要性，做到師法自然，取之于自然，用之于自然。

　�。ǘ�）促進(jìn)綠色技術(shù)下仿生學(xué)的發(fā)展途徑

　　綠色技術(shù)的發(fā)展是生態(tài)哲學(xué)的一種技術(shù)要求，而且綠色技術(shù)對于現實(shí)的生活也有其現實(shí)的意義。仿生學(xué)作為綠色技術(shù)的重要方法與途徑，要成功地在社會(huì )中推廣和使用，積極發(fā)揮其在實(shí)現生產(chǎn)實(shí)踐中的作用，需要不斷完善完備的理論，不斷成熟的技術(shù)和國家的制度及政策作為仿生學(xué)發(fā)展的重要途徑與依據。只有具備了這種從內而外的種種條件，仿生學(xué)的發(fā)展才能更為寬廣。

　　首先，不斷提高高科技仿生學(xué)的理論創(chuàng )新。我國在步入新世紀之后不斷地提出技術(shù)創(chuàng )新的要求，這不僅僅是對現階段技術(shù)發(fā)展的要求，也是對理論創(chuàng )新的一大挑戰。如今，發(fā)展以仿生學(xué)為主題的綠色技術(shù)就要求更多的理論工作者和實(shí)驗工作者不斷發(fā)現新規律，提出新理論，建立新技術(shù)，不斷建立健全仿生學(xué)的理論基礎。這也對研究隊伍提出了嚴峻的挑戰，要求我們不斷教育和培養出具有創(chuàng )造性能力的高素質(zhì)科研人員，要求學(xué)校和社會(huì )不斷地給優(yōu)秀人才更多的機會(huì )參與科研工作，打造一個(gè)結構合理、素質(zhì)優(yōu)良的科研隊伍，為理論創(chuàng )新提供優(yōu)良的精神保障。同時(shí)要求發(fā)揮企業(yè)在創(chuàng )新機制中的核心和主體作用，發(fā)揮企業(yè)資源整合的靈活、多變和高效的特點(diǎn)，積極使科研成果轉化為先進(jìn)的技術(shù)生產(chǎn)力，促進(jìn)理論成果的轉化，為理論創(chuàng )新提供強大動(dòng)力。

　　科學(xué)理論創(chuàng )新的過(guò)程，也是一個(gè)不斷證偽的過(guò)程�？茖W(xué)的發(fā)展過(guò)程深刻揭示了理論是始于問(wèn)題且終于問(wèn)題的，作為科學(xué)工作者要大膽提出猜測和新的假說(shuō)，反對過(guò)于經(jīng)驗和教條式的思維，善于提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，同時(shí)也對于理論的錯誤采取一種包容的態(tài)度，從而不斷豐富我們的科學(xué)技術(shù)理論寶庫。

　　其次，不斷完善技術(shù)操作的成熟程度。仿生學(xué)的研究興起于20世紀的60年代，在經(jīng)歷了高速發(fā)展的黃金階段，在步入新世紀后依舊體現出其強大的生命力和遠大的發(fā)展前景。仿生學(xué)的發(fā)展由原本單純的功能模仿到信息模仿，力學(xué)模仿到化學(xué)模仿，個(gè)體仿生到控制仿生的新的突破點(diǎn)和生長(cháng)點(diǎn)。但是在仿生學(xué)技術(shù)取得如此成功的前提下，我們依舊有些技術(shù)不夠成熟。信息仿生、化學(xué)仿生和控制仿生的這種將自然系統的`整體作為研究客體的仿生學(xué)研究的方法總體上停留在理論研究的層面，目前大部分研究成果集中在對結構和功能、力學(xué)和物理、個(gè)體到生態(tài)的局部仿生為主。整體仿生學(xué)的研究技術(shù)還有不成熟。而在局部仿生學(xué)的研究過(guò)程中，強調的是對自然事物的個(gè)體屬性的研究。這種局部性的研究，容易造成人與自然的沖突與矛盾，不如基于對蝙蝠等動(dòng)物的超聲波研究，而開(kāi)發(fā)使用的無(wú)線(xiàn)電以及超聲波技術(shù)形成了對生物磁場(chǎng)的干擾，造成每年都有動(dòng)物因為無(wú)線(xiàn)電波的干擾而喪命。我們對于我們沒(méi)有將整個(gè)生態(tài)系統考慮在內，不能真正做到人與自然的和諧。生物仿生學(xué)研究的整體性研究已成為仿生學(xué)研究的主要課題。

　　從科學(xué)技術(shù)發(fā)展的角度而言，技術(shù)的發(fā)展也大大促進(jìn)了科學(xué)理論的發(fā)展。如今科學(xué)技術(shù)的發(fā)展不是獨立運行的雙軌道�？茖W(xué)技術(shù)的相互交融日益密切，科學(xué)技術(shù)化、技術(shù)科學(xué)化和科學(xué)技術(shù)一體化進(jìn)程不斷加速。技術(shù)的進(jìn)步有助于為理論的發(fā)展提供物質(zhì)基礎，有助于理論的檢驗促進(jìn)理論成果的產(chǎn)生，從而為理論發(fā)展提供了堅實(shí)的物質(zhì)后盾。

　　最后，不斷加強國家政策保障。實(shí)現科學(xué)創(chuàng )新和技術(shù)創(chuàng )新離不開(kāi)穩定長(cháng)效的政策保證，國家的政策誘導和制度建設是促進(jìn)以仿生學(xué)主題的綠色技術(shù)發(fā)展的重要前提和保證。政策為科學(xué)技術(shù)的發(fā)展提供了穩定的研究環(huán)境、流動(dòng)的資源環(huán)境和完備的創(chuàng )新激勵機制。國家通過(guò)宏觀(guān)和微觀(guān)的政策可以制定穩定的科技發(fā)展政策和戰略；引導社會(huì )對科技投入的方向；改善科學(xué)研究場(chǎng)所的基礎設施；健全完備的人才培養計劃；建設長(cháng)期有效的科技激勵政策；對科技活動(dòng)進(jìn)行監督和評估等。這些不可比擬的優(yōu)勢，要求國家在科技政策引導的過(guò)程中要起主導的作用。綠色技術(shù)的實(shí)施與發(fā)展離不開(kāi)國家宏觀(guān)政策的引導，要促進(jìn)以仿生學(xué)為主導的綠色技術(shù)在全社會(huì )的廣泛開(kāi)展，就要求政府加大對相關(guān)方面的政策的引導，鼓勵和推進(jìn)企事業(yè)單位才用綠色環(huán)保技術(shù)；加大對于綠色仿生技術(shù)隊伍建設的經(jīng)費投入，建立綠色仿生技術(shù)隊伍的人才保障；積極健全技術(shù)激勵機制，激發(fā)科技人員對于綠色仿生技術(shù)的新研究新發(fā)展。

　　我國正在不斷建設創(chuàng )新型國家，這就需要發(fā)揮國家在創(chuàng )新型國家建設中的主導作用，積極引導市場(chǎng)對資源的基礎性作用，實(shí)現科學(xué)研究團體的相互交流與有效互動(dòng)。為科學(xué)研究活動(dòng)建立健全科學(xué)中介服務(wù)體系，形成寓軍于民、軍民結合的國防科技研究，加大優(yōu)勢區域的區域創(chuàng )新、發(fā)揮企業(yè)的核心作用形成產(chǎn)學(xué)研相結合的科學(xué)研究體系和科研與高等院校相結合的科研團隊。努力提高自主創(chuàng )新能力，走原始創(chuàng )新、集成創(chuàng )新和引進(jìn)消化吸收國外先進(jìn)技術(shù)相結合的道路�？茖W(xué)、合理的制度和政策體系；深化科學(xué)技術(shù)體制改革；培養造就富有創(chuàng )新精神的人才隊伍；發(fā)展創(chuàng )新文化，培育全社會(huì )的創(chuàng )新精神。全面推動(dòng)國家創(chuàng )新體系的建設，實(shí)現創(chuàng )新型國家建設的宏偉目標。

　　需要指出的是，綠色仿生技術(shù)的研究與發(fā)展是脫離不開(kāi)的，相互耦合不可分割的，缺少哪一個(gè)都無(wú)法達到綠色仿生技術(shù)的運用與發(fā)展。綠色仿生技術(shù)的現實(shí)需要及其實(shí)現的可能性，要求我們?yōu)榫G色仿生技術(shù)提供全方位的發(fā)展途徑，而只有建立健全了全方位的技術(shù)發(fā)展環(huán)境，才能更為有效地促進(jìn)綠色技術(shù)的運用與發(fā)展。

　　三、結語(yǔ)

　　對于國家的現實(shí)生活而言，仿生學(xué)的發(fā)展是實(shí)現生態(tài)中國的重要途徑和重要手段，為國家的生產(chǎn)發(fā)展提供了綠色可持續發(fā)展的技術(shù)保障，為人與生態(tài)之間的健康和諧發(fā)展插上了技術(shù)的翅膀。

　　生態(tài)哲學(xué)的觀(guān)念也不斷被人類(lèi)所共同接受，而以仿生型高科技為先導的綠色技術(shù)也必將成為今后生產(chǎn)實(shí)踐的主流技術(shù)手段。促進(jìn)高科技仿生型技術(shù)的發(fā)展必將為促進(jìn)人與自然界的和諧發(fā)展提供新的技術(shù)手段，也為技術(shù)發(fā)展提供了新的增長(cháng)點(diǎn)。

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