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師法自然,可找到人類環境難題的解答

仿生學大師珍妮.班亞斯 首度訪台演講
文 / 高宜凡    
2014-08-29
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師法自然,可找到人類環境難題的解答
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暑假時分,大清早的台灣大學工學院演講廳,突然擠進滿滿的人。「大家聽到了嗎?校園裡有很多蟬叫聲,」在台上演講的棕髮外籍女講者對著滿堂聽眾說:「希望你們以後步出校園,別忘了還是要傾聽大自然的聲音。」

現年56歲的她,是享譽國際的仿生學(Biomimicry)大師珍妮.班亞斯(Janine Benyus),自從1997年出版《Biomimicry:Innovation Inspired by Nature》(中譯《人類的出路》),不但兩度受邀到TED演講,更連續被CNN、《時代》雜誌、美國《商業周刊》等權威媒體,贈予環境及設計類的大師頭銜。

首次來台的班亞斯,這次是受邀參加「2014國際仿生科技論壇」,以「永續世界不是夢:仿生學與全球問題解方之探尋」為題發表演說,當天活動吸引近500人參加。包括台經院院長洪德生、工研院董事長蔡清彥、農糧署副署長陳建斌,連國土面臨極端氣候挑戰的吐瓦魯駐台大使陶敏德,都特地到場聆聽。洪德生在開場致詞時表示,當前人類面臨的兩大挑戰:全球暖化與資源枯竭,都可能透過仿生學找出解答。

借鏡動植物習性 啟發人類創意

仿生學的概念是什麼?班亞斯想給台灣什麼建議?顧名思義,仿生學呼籲人類向生物與環境學習,從蓮葉出淤泥而不染的自潔效果、鯊魚皮的阻絕力、蝙蝠的雷達聲納、壁虎攀岩走壁的習性等,一再啟發人類創意,國際製造工程學便將仿生學譽為十種「改變製造方式的創新洞見」之一。

這個理念跟中華文化自古流傳的「道法自然」不謀而合。早在春秋戰國,就有墨子的木鳶、公輸班的木鵲與木工鋸,都是從生物行為中獲得啟發。「向萬物學習的現象早就存在,只是沒有一個名字!」班亞斯舉例,人也是自然界的一環,飛機機艙的中空造型與輕量化材質,正是從人類骨骼發想而來。

至今,仿生概念廣泛應用於生醫、材料、工程、機械等領域,費爾馬尼安商業與經濟研究所(FBEI)預估,到了2030年,仿生相關產業將創造1.6兆美元產值;其中5000億美元會與節能減碳、污染抑制、生態維護有關,諸如Airbus(空中巴士)、Boeing(波音)、Fuji-Xerox(富士全錄)、IDEO設計公司、Nike(耐吉)、Nissan(日產)等企業,都曾採用仿生設計。

仿生科技競賽 美、中專利多

台經院生技產業中心主任孫智麗透露,目前國際上掀起一陣仿生科技競賽,專利數以美、中兩國最多,史丹佛、麻省理工、哈佛等名校都有相關科系。「全球前十名的仿生學術機構,中國已占了五所!」曾赴英國學習仿生概念的成功大學材料科學及工程學系教授李旺龍笑稱,仿生學如同合法向自然「剽竊」專利,「而且它們不會跑來告你!」很多讓科學家苦思許久的難題,其實答案早就藏在自然界。「自然界的原則是夠用就好,不會有資源浪費或過度設計的問題。」

仿生學愈來愈熱門,不是沒理由的。工業革命發展250年來,人類雖然創造科技與經濟奇蹟,但如何讓環境不致枯竭、經濟持續成長?成為21世紀的大哉問,迫使人們開始反思。

去工業化 就地取材減少浪費

隨著全球暖化與氣候變遷現象加劇,班亞斯不斷受邀到各地演講、分享理念,介紹她的影片與環境紀錄片,已先後在70多個國家播放過。相較於工業化高溫、高壓、裁切式的製造方法,大量耗費資源與能量,或僅為某種需求發明新材料,過程中95%碳足跡被浪費。自然界的生產原則是循環使用、就地取材,更對生態無害,不會對環境造成負荷與衝擊。

「大家應該沒聽過自然界有什麼化學災變,或老是抱怨能源不夠用,」班亞斯認為,地球經過38億年的演化,已經淘汰99%無法生存的物種,「剩下的1%,絕對有值得學習的地方!」籌備台灣仿生協會的興藝峰生技農業副總經理楊洵,非常認同她的觀點,「化學肥料讓農業產量增加,也許能餵飽70億人,卻也造成環境與地力的破壞。」

從父親楊浩開始,興藝峰花了近30年,在台中山上觀察熱帶雨林,以生物體內循環的概念創造自成一格的「天癒農法」,試圖解決省水省能、減少汙染、同時提高產量的現代農業困境。目前已進駐屏東農業生技園區,設立先進溫室及酵素研發廠。鑽研材料科學的清華大學副教授陳柏宇也表示,生物善於運用兼具強度、韌性、且元素最普及的複合材料,如蜘蛛絲的輕量與高延展性,就被做成防彈背心。「這些材料有人工材料沒有的優點,像多功能、自我修復等,」他讚嘆,大自然解決問題比人類更有智慧,「它們的方法都很簡單,卻更直接、高效!」

動態平衡 「垃圾」也有用途

班亞斯每次演講放的第一張投影片,都是張溪流穿越森林、光影與綠意交錯的圖片,「這就是大自然的工廠,裡頭充滿化學作用與生產流程。」一般人常以為林間落葉是無用的垃圾,其實那是大自然最常見的原料,「大自然不需要垃圾掩埋場,自己就能達成動態平衡!」

從小在美國蒙大拿州長大的班亞斯,常說自己是個「生物宅」,可以一直在戶外做生態觀察,或在實驗室待好幾天,「伙伴們常得進實驗室、或跑到森林裡拉我出來,因為得去外面演講或跟企業互動,」她苦笑。觀察生命如何生存、適應環境,是她一輩子都做不膩的事。她神采奕奕地說,「就好像發現了一座從來沒被人發現的圖書館,你每天都可以找到新東西,怎麼學都學不完!」雖然地球上有許多生物瀕臨絕種,但每年還是可以發現1.8萬種新物種,人類可以效法的對象太多了。

成名以來,她期許自己的角色是「設計桌旁的生物學家」(biologist at the design table),充當產業界與生物圈之間的翻譯,用大自然累積的演化智慧,解決複雜難解的永續挑戰。例如,她曾幫全球最大商用地毯商Interface服務,建議採用更節能、無害的材料「熵」(entropy,一種陶瓷材料),還模仿自然界的隨機圖案設計產品,只需替換舊部位,不必整片淘汰或重買,這款地毯目前仍占該產品線四成銷量,成為Interface的暢銷商品。

對此,她與伙伴共同創辦Biomimicry 3.8組織,至今累積服務逾250家企業,更成立網路交流平台,讓世界各地的學生、研究者、設計師、企業專家一起分享、交流、媒合。她建議台灣年輕人趕快加入仿生學領域,去年Biomimicry 3.8舉辦的全球提案競賽,便由四位埃及女生以水資源的點子奪冠,「通常都是新興國家的年輕人表現更好,美國隊伍從來沒在我們的比賽得過冠軍,」她苦笑。

納入生物學 從源頭減少傷害

班亞斯也發覺,不少企業態度逐漸改變,願意在產品發想及日常運作環節,考慮大自然的觀點。「過去,企業多半關注技術層面問題,希望用仿生學解決手上難題,現在他們更希望有套合作網絡,跟系統化解決方法。」她分析,現階段工業界評估設廠投資時,會請生態、環境、公共衛生等學者進行環境影響評估,「但為什麼不先請生物學家到設計桌旁呢?」如果產品一開始就對環境無害,而且生產過程節能減碳,哪需要這麼多的後續把關跟監督動作?

「我們必須尊重萬物,把它們當成學習對象,而不是去破壞環境、然後憐憫它們。」這位備受推崇的仿生大師最後建議台灣,學習自然萬物以最少資源,做出最大的創新成果。「當你充滿疑惑或遇到瓶頸時,不妨看看大自然怎麼做吧!」因為最聰明的設計師跟工程師,早就存在你我周遭。

3D列印無廢料生產,實踐仿生理念

別以為做仿生會讓人走回原始狀態,或變成激進的環保分子。今年初的《富比士》(Forbes)雜誌,才把仿生學跟3D列印、物聯網、大數據等,並列為五種驅使企業成功的未來科技。班亞斯強調,被喻為下一代工業革命技術的3D列印,正是實踐仿生學製造理念的關鍵,因為可以使用當地素材、循環生產與利用,節省可觀的能源與成本。

她想像,往後顧客走進鞋店,只要到櫃檯挑選樣式、結完帳,就可馬上用店裡的3D列印機做出來,甚至穿過的舊鞋還能折價,因為材料都能讓廠商回收再利用。「所以,以後零售店裡只看得到商品目錄,跟一台台的3D列印機,連物流配送都不需要了。」她預言上述畫面,將在自己的有生之年成真。

【珍妮.班亞斯(Janine Benyus)】

年齡:56歲

學歷:新澤西州Rutgers大學環境資源管理&英國文學寫作學士

現職:仿生協會Biomimicry 3.8創辦人

榮耀:

2005年:瑞秋卡爾森環境道德獎

2008年:《時代》雜誌地球英雄

2009年:聯合國環境規劃署科技倡導獎

2010年:《商業周刊》最具影響力設計大師、麻州大學&亞歷桑納州大學榮譽博士

2013年:戈登堡永續發展獎

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