的 這 種 振動 的 情況 的 頻率 不會 跟 材料 的 頻率 剛好 重疊 電風扇 當 它 轉到 一定 的 速度 的 時候 三 片 扇葉 或者 四 片 扇葉 就 變糊 了 以 這 個 昆蟲 來 講 的話 每 秒鐘 如果 轉 了 一百 次 牠 還可以 看到 四 個 扇葉 也就是說 它 的 感覺 系統 跟 運動 系統 在 很多 方面 都 比 我們 現在 人類 可以 造出 的 東西 要 高明 很多 昆蟲 或 鳥類 家族 擁有 靈巧 優異 的 飛行 能力 都 是 歷經 幾億 年 演化 後 的 完美 展現 遠遠 超乎 人類 所 想像 就 載具 而言 那 第一 個 就是說 讓 它 飛起來 很 穩定 這 不 太 容易 生物 很 容易 但是 生物 有 肌肉 牠 的 羽毛 都 可以 調整 機器 沒辦法 做到 那麼 好 我們 仔細 觀察 生物 其實 牠 的 翅膀 跟 牠 的 身體 都 有 很 好 的 配合 我們 說 打網球 大家 看到 拍子 在 打 其實 一 拍 打出去 你 的 腰 __UNDEF__ 你 的 身體 你 的 腳 全部 都 用上去 了 那 只 是 一般人 不 知道 就 只 看到 手 在 動 其實 全 身 都 在 動 為什麼 過去 的 工程 沒有 辦法 使用 拍翼機 OK 這 裡面 涉及到 的 問題 其實 非常 簡單 你 知道 嗎 我們 生物 身體 裡面 許多 的 組織 是 不斷 地 在 更新 的 你 要 用 金屬 來 製造 一 個 拍翼 它 由於 不斷 地 __UNDEF__ 反覆 地 拍動 它 會 產生 各式各樣 的 問題 磨損 __UNDEF__ 金屬 疲勞 放眼 國內外 微型 飛行器 共通 的 挑戰 是 如何 將 生物 上 的 發現 轉化為 實際 可行 的 輕量化 設計 雖然 如此 研究 者 們 依然 懷抱 高度 熱情 迎向 微型 飛行器 的 種種 挑戰 我們 不可能 做出 一 隻 鳥 真的 鳥 是 不可能 的 事情 我們 不可能 做出 一 隻 真的 蜻蜓 很多 是 不可能 的 事情 但是 牠 有 很多 東西 是 我們 可以 學 的 其實 很多 時候 回過來 想 工程 其實 工程 上面 很多 東西 都 是 死 的 都 是 我們 用人 的 想法 去 解決 一 個 問題 我們 現在 正在 處理 這樣 的 問題 就 是 向 這些 拍 撲翼 的 昆蟲 的 這 個 翅膀 來 學習 飛翔 原本 就 不 屬於 人類 如今 聰明 的 人類 已經 有 了 定翼 的 飛機 還 有 旋翼 的 直昇機 滿足 了 翱翔 天空 的 夢想 然而 動物 拍翼 飛行 的 高效率 __UNDEF__ 低噪音 __UNDEF__ 低 汙染 等 優異性 還是 有 許多 瓶頸 有待 我們 突破 看來 人類 更 完美 的 飛行 夢想 還 在 遠方 等 著 我們 除了 生物 的 飛行 的 美 夢 還 有 更多 生物 運動 的 方式 也 啟發 我們 科技 的 發展 世界 上 動物 常見 的 運動 方式 有 跳躍 行走 爬行 游泳 或 飛行 而 大部分 陸地 上 的 哺乳類 動物 都 是 四 隻 腳 牠 主要 是 靠 著 肌肉 與 肌腱 來 行進 台大 機械 工程 學系 的 林沛群 教授 雖然 是 理工 背景 但 專精 於 生物 運動 與 機器 腳 的 研發 生物 在 運動 的 時候 是 配合 牠 所有 的 肌肉 跟 肌腱 跟 所有 的 一些 彈性 組織 把 整 隻 腳 當成 是 一 個 彈簧 來 使用 動物 在 動 的 時候 有 動能 那 動能 在 動 的 時候 牠 會 進行 動能 跟 位能 的 轉換 因為 彈簧 是 可以 儲存 位能 的 在 跑 的 時候 是 能量 是 沒有 被 消耗掉 的 只是 你 腳 在 彎 譬如說 你 在 彎彎 彎動 的 時候 能量 存到 腳 裡面 你 在 起步 到 下 一 步 的 時候 能量 又 被 釋放 這 也 是 為什麼 生物 運動 是 一 個 很 省能 的 方式 那 這 也 是 為什麼 動物 的 跑 耗 的 能量 都 比 走路 要 小 不同 類群 的 動物 有 不同 的 足數 並 各自 演化出 獨特 的 型態 與 構造 以 適應 生存 大自然 千奇萬變 的 環境 昆蟲 的 大腦 沒有 那麼 聰明 那 三 隻 腳 三 隻 腳 走 是 一 個 很 穩定 的 走法 一 次 三 支 腳 撐開來 重心 在 中間 就 不會 倒 四 足類 的話 就 比較 先進 所以 四 足 的 運動 上面 就 要 考慮 平衡 的 問題 其實 我們 看到 馬路 上 的 狗 在 走 都 是 兩 隻 兩 隻 的 切換 嘛 等於 說到 了 四 足類 的 運動 就 需要 有 一定 的 智能 到 人 就 是 最 難 的 一 個 雙足 的 步態 是 最 複雜 的 因為 每 隻 腳 站上去 之後 兩 個 方向 都 需要 去 處理 平衡 的 問題 人 要 站起來 這 時候 你 的 腳 變成 支撐 四肢 的 力量 所以 這 個 腳 變成 很 重要 的 一 個 東西 支撐 的 因素 當 腳 站起來 的 時候 你 這 個 骨盆 看起來 就 縮小 所以 人 在 生產 的 過程 裡面 就 是 困難 不論 爬行 或 步行 平面 行動 是 大多數 生物 的 運動 方式 但 在 大自然 裡 各 種 崎嶇 的 地形 環境 生物 們 又 是 如何 在 非 平面 甚至於 垂直 的 牆面 行動 呢 垂直 移動 其實 要 動像 生物 有 兩 個 問題 要 處理 第一 個 就 是 要 怎麼 附著 在 牆 上 你 還 要 知道 說 你 的 腳 要 怎麼 動 你 才 能夠 在 垂直面 上 動 得 很 快 又 很 順 因為 其實 爬 牆 你 基本 上 要 克服 的 就 是 重力 你 即使 完全 不 動 你 需要 的 支撐力 就 是 要 跟 重力 相當 那 你 一定 要 比 這 個 力 大 你 才 有 辦法 向 上 運動 所以 爬 牆 是 困難 很多 的 松鼠 蟑螂類 牠們 都 是 用 爪 的 方式 那 松鼠 的 爪 比較 大 牠 就 是 直接 去 抓 樹 的 表面 凹凸不平 的 溝 然後 用 爪 等於 說 勾到 樹 裡面 做 向 上 移動 蟑螂 事實 上 也 是 牠 的 腳 上 有 很多 很 細 的 腳毛 所以 即使 像 這 種 牆 如果 我們 用 顯微鏡 看 它 是 凹凹凸凸 的 牠 在 爬 的 過程 中 牠 腳 上 的 毛 就 會 勾到 洞 裡面 去 所以 牠 就 能夠 垂直 上去 除了 運用 爪子 與 腳毛 來 勾附 著 牆面 做 垂直面 的 運動 對 一些 生物 來 說 牢固 的 吸附 是 非常 重要 的 你 有 想 過 牠們 是 如何 吸附 在 完全 不同 的 表面 上 嗎 __UNDEF__ 也 被 稱為 水 中 人參 的 龍蝨 足部 的 前端 有 類似 吸盤 的 結構 只 為了 緊緊 吸住 繁殖 時 的 配偶 龍蝨 牠們 是 半 水域 的 昆蟲 所以 牠們 也 是 具有 翅膀 但是 牠們 的 後肢 其實 是 有 有 一些 特化 的 毛狀 的 構造 牠們 在 水 裡 的 游泳 能力 就 很 好 雄 的 龍蝨 牠 必須 在 交配 的 時候 牠 要 能夠 附 在 雌 的 龍蝨 身 上 牠 的 腳 的 末端 其實 是 有 一 個 關節 那裡 有 澎大 的 腳墊 那 這 個 上面 有 一些 特化 的 剛毛 有的 物種 是 像 吸盤 的 物種 那 有 些 是 比較 長條型 的 就 是 我們 這裡 實驗室 正在 進行 的 物種 提到 生物 的 吸盤 直覺 地 就 想 會 到 頭足類 的 海 底 生物 而 牠們 又 是 靠 什麼 原理 吸附 呢 章魚 的 話 牠 的 作用 機制 就 是 所謂 的 吸盤 就 是 靠 壓力 差 但是 牠 是 在 水 裡頭 進行 的 所以 牠 的 作用 機制 其實 跟 我們 熟悉 的 吸盤 也 是 很 接近 的 只是 牠 在 水 裡頭 牠 先 把 一些 水 排開來 內外 的 水 就 有 一些 壓力 差 所以 牠 也 是 靠 類似 真空 但是 裡頭 是 水 這樣 的 機制 來 吸附 除了 章魚 遇到 強敵 時 會 以 噴 墨 作為 逃生 的 烏賊 其 足部 也 有 著 吸盤 的 構造 牠 這 裡面 有 一 個 很 重要 的 構造 上面 有 一 個 叫作 角質環 這 個 角質 環 類似 一 個 基丁質 的 構造 肌肉 是 一 個 吸盤 可是 牠 有 一 個 角質環 支撐 所以 呢 隨時 就 有 力量 變成 真空 牠 能夠 吸住 把 你 牢牢 地 吸住 人類 能不能夠 利用 這 個 吸盤 的 收縮 特性 比如說 我們 要 把 東西 吸起來 拿起來 一 個 玻璃 罩子 或者 是 什麼 你 可以 用 吸盤 吸盤 在 生活 中 的 應用 很 廣 除了 生活 中 常見 的 吸盤式 掛勾 還 有 工業用 的 真空 機械 手臂 適用 於 搬運 具有 平滑面 的 重物 有 許多 種 生物 為 了 克服 自然 環境 的 障礙 就 必須 想 辦法 在 垂直面 上 吸附 或者 自由 行進 樹蛙 其實 很 吸引人 的 牠 要 能 適應 樹 上 的 生活 表示 說 牠 要 能夠 克服 它 的 重力 來 攀爬到 樹 上 這 時候 附著 在 樹 上 的 能力 就 很 重要 樹蛙 牠 的 每 個 指頭 的 末端 有 澎大 的 吸盤 就 是 顯微鏡 或者 是 甚至 電子 顯微鏡 的 表面 上 可以 看出來 牠 表面 有 很多 六角柱狀 的 構造 牠 會 分泌 黏液 所以 牠 其實 是 靠 牠 分泌 的 液體 來 吸附 在 表面 上 的 是 屬於 濕式 的 在 大自然 中 濕式 黏著 是 多數 軟體 動物 附著 的 方式 例如 蝸牛 你 知道 嗎 貝類 不一定 都 有 殼 巫文隆 教授 是 台灣 貝類 軟體 的 權威 在 他 眼 中 貝類 的 行動 雖然 很 緩慢 但 行動 能力 卻 別有 洞天 貝類 我們 估算 大約 有 10萬 到 12萬 種 那 這 個 數量 是 僅次於 昆蟲 那麼 這 裡面 最 大 的 一 群 貝類 就 叫 腹足類 用 腹部 當 足 的 這 種 貝類 牠 是 一 個 足 一 片 足 你 可以 看到 牠 肌肉 牠 會 有 一 個 波動 在 往 前 的 這 個 波動 這 個 波動 是 往 前 走 可是 這 個 貝類 牠 也 往 前 走 所以 牠 不 只 是 可以 在 平滑 的 環境 平滑 的 環境 那 個 礁石 的 環境 牠 都 可以 進行 這 個 動作 俗稱 淡菜 的 貽貝 生活 在 永無止歇 海浪 沖擊 的 環境 裡 所以 牠 必須 分泌 黏液 把 自己 穩穩 地 固定 在 礁石 上 還 有 許多 軟體 動物 也 是 仰賴 具有 黏性 的 分泌物 來 幫助 牠們 附著 與 行進 有的 是 錨足 像 錨 一樣 有的 是 叫做 足絲 足 就 是 牠 能夠 分泌 足絲 腳 的 一 種 絲 叫 足絲 的 足 當然 也 有 是 沒有 足 就 像 牡蠣 你 看 不 到 牠 的 足 因為 牠 是 附著