全球仿生科技大師珍妮.班亞斯:向自然學習,商機無限大
全球仿生科技大師珍妮.班亞斯:向自然學習,商機無限大
2014.06.30 | 科技

美國CNN新聞曾讚為全球不可不知的十位大師,仿生科技專家、全球仿生學先驅大師珍妮.班亞斯(Janine Benyus)就是其中一位,將自然法則導入科技運用,從觀察大自然、探索萬物法則及其生存策略,之中確實有許多關鍵技術和原理值得人類和產業界學習,並開拓相關商機。

珍妮.班亞斯指出,雖然人類創造經濟奇蹟,但同時也讓有限的地球資源陷入枯竭與全球暖化危機。在反思的浪潮中,「科技汙染」與「原始自然」常是人類面對的兩難。因而融合生物演化38億年智慧的「仿生科技」,逐漸為人類帶來一絲曙光。「好好觀察自然界很重要,」班亞斯說。

大自然就是一種創新

另外,像是蜘蛛人飛簷走壁不再只是科幻電影,生物仿生(Biomimicry)科技有望讓科幻技術在日常生活大躍進,仿生科技過去15年已創造數10億美元產值。

仿生科技真的可以落實生活,舉例來說,美國猶他州立大學(Utah State University)的15名工程學院學生從壁虎攀爬牆壁的靈感發想,發明1款吸盤爬牆機(Ascending Aggies) ,透過強大的吸力讓人類可以吸附於牆壁上,這項發明也讓這群學生獲得美國軍方5萬美元資助。

她認為,大部分科技的發展,歸功於自然所啟發的創新貢獻,工程師或科學家們必須在自然界中找到防水、航空力學、太陽能驅動等更多的設計靈感。」

比方說,日本減少子彈列車行駛時的噪音就是從鳥兒和魚得到靈感,就連日本Nissan的電動車也是參考蜜峰飛行的行徑和路線,以及一大群魚在水裡游卻不會亂了隊伍,並以此開發出車用雷達偵測和環繞車身的照相鏡頭。

另外,行動裝置為何感測聲音能如此迅速,就像人類的耳朵一樣智慧靈敏也是從大自然界的昆蟲中得到靈感;Volvo在車子裡的軟體系統也是從仿生學演化而來。

動物如何創造出它身上的色彩,例如孔雀、金龜子和各種顏色的蝴蝶,高通產品的mirasol的螢幕顯示像素,就是在台灣製造的,而且電力功耗可以比以前還低很多,這個技術對行動裝置非常重要,也是從蝴蝶翅膀的靈感而來。

鯊魚特殊的皮膚構造可以降低水阻,運輸船的船身表面就是採用類似原理,可節省航運能源;而蓮葉葉面的自淨功能,一般大樓外牆建築的設計也可參考發展類似的lotus coating蓮葉塗料,遇到雨天表面就不會那麼髒。

風力發電的風場效應,則是從海底魚類的移動觀察,發現其成群游行時,當中會造成很大的旋風,進而發現十倍速的風力,應用在垂直風場效應上;而從螢火蟲發光的原理中,則可發現原來LED 55%的光效率轉移可由此而來。

仿生科技將成為重要經濟價值

台灣經濟研究院生物科技產業研究中心主任孫智麗博士表示,2030年全球仿生學將高達1.6兆GDP產值其中5000億可節省能源損耗,「仿生產業在台灣的潛力仍待挖掘,可以借重商業與財務經營整合學界研發的力量來推動,使仿生學得以在經濟環境中從一個未成熟產業的角色,進而改變市場的遊戲規則,還能兼顧環境永續與經濟成長,建構屬於台灣的仿生經濟藍圖。」

孫智麗指出,根據國際研究顯示,仿生科技將成為潛在重要經濟體,歐美、中國大陸等國均積極發展,橫跨各產業領域並逐漸帶來影響,如農業、工程、建築、廢棄物管理及資訊科技等,尤其以製造業最為顯著。以仿生學為基礎的設計製造過程,將比傳統生產方式能省下更多原料,提供企業更好的解決方案。

清華大學陳柏宇教授則從材料科學的角度,介紹自然界中兼具強度、韌性且超輕量之複合材料。陳柏宇教授指出:「自然界的生物材料是具有複雜的奈微米結構及優 異的機械性質,歷經數百萬年演化,生物材料具有許多人工材料所沒有的特點,如多階層結構、多功能性、於常溫常壓下自體組成、自我修復與適應環境的能力。」

成功大學李旺龍教授以工程融會生物智慧的角度提到,「人類該謙虛的向生物學習,當研究人員竊喜從生物發現了很多研究的課題,也該自省所成就的許多論文發表及創新發明,是否對生物界永續發展有所貢獻。讓大家看得懂、看得到仿生科技及願意採取行動朝永續發展的方向進行是仿生與科學傳播可以發光發熱的目標。」

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總統科學獎揭曉!梁賡義院士、葉均蔚院士用創新與堅持,寫下臺灣科學光輝新頁
總統科學獎揭曉!梁賡義院士、葉均蔚院士用創新與堅持,寫下臺灣科學光輝新頁

【總統科學獎】宗旨在於提升臺灣在國際學術界之地位,獎勵數理科學、生命科學、人文及社會科學、工程科學在國際學術研究上具創新性且貢獻卓著之學者,尤以對臺灣社會有重大貢獻之基礎學術研究人才為優先獎勵對象。

2025年11月11日,總統科學獎頒獎典禮於總統府正式舉行。2001年設立、每2年頒發1次的總統科學獎,今年已邁入第13屆,本屆的2位獲獎者,分別是生命科學組的院士梁賡義、工程科學組的院士葉均蔚。2位臺灣的科研泰斗,不僅全心全意投入創新,更樹立了典範,成為所有科研人員的榜樣。

總統賴清德在致詞時,引用諾貝爾和平獎得主曼德拉(Nelson Mandela)的話指出:「在事情完成之前,一切都看似不可能。這說明了2位院士的故事,他們對未知世界保持熱情、好奇,認真從基礎研究做起,並堅持努力到最後一刻,成功終將屬於他們。」

2025年總統科學獎得主,生命科學組 梁賡義 院士(右)、工程科學組 葉均蔚 院士(左)。
2025年總統科學獎得主,生命科學組 梁賡義 院士(右)、工程科學組 葉均蔚 院士(左)。
圖/ 數位時代

梁院士開創廣義估計方程式 ,加速新藥問世,造福千萬病患

從數學跨足生物統計、再投身高等教育與國家衛生的梁院士,從小就喜歡數學的嚴謹,在美國華盛頓大學攻讀博士期間,因為接觸到當時炙手可熱的「存活分析」,進而對生物統計產生興趣,「投入『生物統計』是條不歸路,因為我發現,統計工具的發展,可以對人類健康有間接幫助。」後來,他前往美國約翰霍普金斯大學任教,又與同事Scott Zeger研發出新的統計方法「廣義估計方程式」,突破了傳統分析方法必須假設所有樣本獨立的侷限,讓長期追蹤資料的解讀更嚴謹,也成為全球健康研究不可或缺的工具。

梁院士研究做得出色,卻不只將心力擺在學術上,他更心心念念著臺灣的發展,持續關心高等教育、國家衛生等領域。他在美國任教的28年間,幾乎年年暑假,都返國舉辦研討會,分享國際生物統計和流行病學的新知。2010年,他乾脆辭去教職,回臺擔任國立陽明大學校長,將陽明大學打造成醫學、人文並重的全人大學。

數位時代
賴總統親自頒發「2025年總統科學獎」殊榮予梁院士。
圖/ 數位時代

2017年,他又接下國家衛生研究院院長一職,並在新冠肺炎爆發期間,擔任中央流行疫情指揮中心研發組組長,與阿斯特捷利康(AstraZeneca)簽約,採購1千萬劑疫苗,完成防疫任務,「所以獲得總統科學獎,不僅是個人的榮耀,更是國家對全人教育的推動、公共衛生實踐,以及任務導向的研究重要性的肯定。能在其中有一些貢獻,我深感榮幸。」

高熵合金之父葉院士,堅持不懈打破材料學定律

被譽為「高熵合金之父」的葉院士,打破材料學界以1~2種主元素為基底的傳統,開創出能讓數十種元素混合的「高熵合金」,為元素週期表注入嶄新生命力,在半導體、智慧機械、綠能科技、國防與生醫等領域帶來突破性的應用。過去合金多以單一金屬為主,再加入少量元素微調性質,金屬種類愈多反而愈脆、延展性與硬度下降,使應用受限;然而高熵合金卻反其道而行,以4、5種以上金屬融合,展現出更佳的延展性、耐腐蝕性與硬度,重新定義合金的可能性。

令人驚訝的是,30年前葉院士提出高熵合金構想時,曾被質疑「觀念錯誤、毫無可能」。他不畏質疑,透過紮實的實驗與論證,於2004年一口氣發表5篇高熵材料論文,為高熵合金命名、定義並奠定理論基礎,後續更平均每年發表逾10篇研究,提出高熵效應、嚴重晶格扭曲效應、緩慢擴散效應與雞尾酒效應等核心概念,開創全新的材料科學典範。

數位時代
賴總統親自頒發「2025年總統科學獎」殊榮予葉院士。
圖/ 數位時代

如今,高熵合金不只在學界掀起熱潮,更成功落地產業。「學以致用非常重要!」葉院士強調,學術研究不該停留在象牙塔,而應投入產業、協助解決關鍵瓶頸。他不僅與國立清華大學共同成立「高熵材料研發中心」,也創辦全球首家高熵材料公司,推動技術轉移與產業升級,讓高熵合金真正走向世界舞臺。

所有總統科學獎得獎人的科學成就及重要貢獻,不僅提升臺灣學術聲譽及國際競爭力,對於增進人類生活福祉更有深遠的影響,實為臺灣學術界的最高典範。而本屆梁院士、葉院士2位得獎人終身投入科學探索、人才培育的成果,嘉惠了整個社會,更成就跨世代的深遠影響,為臺灣科學寫下光輝一頁。

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