科学之美丨无人机向蝴蝶学习 空间站从壁虎找创意

为了出现更多维度震撼人心的科学科学之美，总台社教节目中心策划推出总台“科晚”延展品牌——“科学之美”。丨无

《科学之美》（第一季）以五大天然奥妙为主题，人机约请六位我国科学院院士：物理学家、向蝴习空北京大学原校长王恩哥院士，蝶学地衣真菌学家魏江春院士，间站天文学家崔向群院士，从壁创意神经生物学家与生物物理学家蒲慕明院士，虎找生物印象学家、科学海南大学校长骆清铭院士，丨无细胞生物学与生物物理学家程平和院士，人机一起共享科学之美的向蝴习空体悟。以超微观拍摄、蝶学科学试验与户外调查写实相结合的间站方法，出现朴实、从壁创意极致、绚烂的视觉奇迹。记载科学与艺术的共生，吟唱才智与理性的交响。

从壁虎的飞檐走壁，到帝王蝶的千里迁徙，天然界亿万年的生计暗码，始终是人类科技的创意源泉。央视科教频道（CCTV-10）周日（5月4日）晚22:16将播出《科学之美》第四集《仿生暗码》，从太空站“仿生黏附鞋” 到“仿生机器人”，从蝴蝶复眼的“超才能”到指引方向的“天然罗盘”的研制，看我国科学家怎么将天然才智淬炼成影响未来的新科技。

壁虎脚掌的“反重力设备”。

不管在笔直的玻璃幕墙上散步，仍是倒挂于粗糙岩壁寻食，壁虎都展现出超强的“反重力”才能。从前，科学家认为这是吸盘的劳绩，南京航空航天大学戴振东教授团队在壁虎的脚趾结尾，找到了答案。

△玻璃上攀爬的壁虎。

△壁虎的脚掌。

壁虎脚掌的黏附力，源于每只脚掌密布摆放的、仅稀有纳米到数微米粗细的50万根刚毛。它们可以深化细小的缝隙，牢牢抓住粗糙的墙面。

△壁虎脚底的刚毛。

△电子显微镜下扩大2000倍的刚毛。

当遇到润滑的玻璃时，绒毛结尾的铲状分叉又会平铺开来，经过范德华力产生吸附。

△壁虎脚底刚毛结尾的铲状分叉。

现在壁虎脚掌的结构，竟与悠远的我国空间站产生了相关。在太空中，航天员的下肢屈肌群因为失掉重力对立而逐步萎缩，骨密度丢失，而来自地球的仿生才智给出了处理方案。

△在太空空间站自在漂移的航天员。

“仿生黏附鞋”可以在无重力的环境下，发明一个“人工重力效应”，航天员穿戴“仿生黏附鞋”在舱内行走，每一次抬脚的撕脱动作，都相当于在地上提起几十公斤的重物，然后有用防备肌肉萎缩。这项壁虎亿万年进化出的共同技能，正转化为人类走向太空的“黑科技”。

现在，第一批的仿生黏附鞋，已经在我国空间站的神舟十七、十八、十九航天员乘组得到了全系列的运用。

△仿生黏附鞋。

帝王蝶的“偏振光导航”。

每年秋季，十亿只帝王蝶从加拿大跨过数千公里飞抵墨西哥。没有GPS，它们怎么精准导航？答案藏在它们共同的复眼结构中。

△昆虫的复眼。

复眼视觉体系，使它们可以捕捉天空偏振光的信息，获取迁徙的方向。

1808年，法国物理学家马吕斯在一次试验中偶尔发现，当一束光经过特别的光学器材时，光强会产生明显改变。这一发现为后来的光学研讨打开了一扇新的大门。

两百多年后，科研人员用高清拍摄机，记载下了本来无色半透明的晶体在偏振光的效果下所焕宣布的光荣。

△无色半透明的晶体透过偏振光所出现出的光荣。

△无色半透明的晶体透过偏振光所出现出的光荣。

北京航空航天大学主动化科学与电气工程学院的研讨团队发现，帝王蝶能捕捉天空中偏振光的振荡方向，好像自带“天然指南针”。受此启示，团队研制出一种仿生偏振导航传感器，经过仿照昆虫复眼结构，解析偏振光信息完成自主导航。

△光的偏振试验。

与依靠卫星信号的导航不同，这种“天然罗盘”根据天然光学判别航向，在沙漠、水下乃至电磁搅扰环境中仍能精准指引方向。现在，该技能已运用于无人机、潜航器等范畴，让机器在不知道边境自主寻径。

仿生机器人的“进化史诗”。

戴振东团队研讨壁虎黏附机制时，发现壁虎的运动才能远比幻想中杂乱和协调，为仿生机器人规划开辟了新方向。

△壁虎狭小空间运动行为研讨试验。

从2004年起，团队研制的“仿壁虎机器人”不断晋级：从代替人类深化风险管道的检测机器人，到地震废墟中络绎自若的生命探测器，再到太空轨道上捕捉风险碎片的机械臂······科研人员将天然界亿万年进化的才智转化为看护人类的力气。

△仿壁虎机器人。

△仿壁虎机器人。

仿生学不只是技能的改造，更是一场跨过物种的才智对话，也是一次美学与科学的厚意相拥。

仿生科技怎么助力科技未来。

天然界的生物在绵长的进化过程中，写就了一部充溢生计才智的“百科全书”。蜘蛛是天然界的“奇特资料大师”，蜘蛛丝比同直径的铁坚韧5倍，却轻盈无比，是现在已知弹性和耐性最高的天然纤维。科学家们一旦破解蜘蛛丝的成因隐秘，未来就会在可吸收的手术缝合资料和主动化工业运用的纤维等资料范畴得到运用。

△蜘蛛与蛛网。

蜜蜂是隐藏在天然界的“修建高手”，六边形的蜂房结构不只漂亮，还表现出了无与伦比的几何学才智，以最少的资料完成最大承重，其力学功率令修建师惊叹。

△蜜蜂与蜂巢。

仿生不是简略的对天然界生物体的仿照，更是经过了解生物进化中的奇妙规划来处理人类面对的杂乱难题。

正如戴振东所言：“仿生学终究的方针是了解天然、维护天然、和天然共生。咱们从天然界得到启示，使人类的日子愈加便利、愈加美好。”。

当天然与科技双向奔赴，人类也将书写出与天然调和共生的未来华章。

《科学之美》第四集 《仿生暗码》。

2025年5月4日 晚22:16。

CCTV-10科教频道。

看天然界的“黑科技”。

怎么点亮人类的未来。

(责任编辑：知识)