向蛇学习 第1期

2013年来啦，我们将迎来又一个蛇年。这个生肖可相当不一般，它不仅是十二生肖中唯一不长腿的动物，而且也是里面少数野生动物之一，更是唯一的现生爬行动物。这样一个不入流的家伙能在十二生肖里面坐稳位子，没有两手绝活是不行的，这些本领不仅让蛇在自然界混得风生水起，还能给科学家提供发明创造的灵感。就让我们来看看，科学家究竟从蛇身上学到了什么吧。

乱草蛇影

当今的地球大陆是哺乳动物在主宰，爬行动物不可一世的时代已经随着6 500万年前的恐龙大灭绝一去不返了。多数爬行动物都已灭绝，在幸存者中，蛇类是最为兴盛的类群之一，可谓技高一筹。在蛇类诸多本领中，脚全部退化的特殊体形也是它生存下来的重要仰仗。有了这副身体，虽然运动起来只能靠走“S”形，让肚皮和地面摩擦才能前进，但不管草丛树杈还是砖缝地沟，别的动物挤不进去的地方它都能进，逃生和捕猎都大为方便，更是让诸多仰仗洞穴的鼠辈叫苦不迭。

蛇的这一特点也引起了人们的关注，在研究了蛇的运动方式后，人们设计了蛇形仿生机器人。蛇形机器人具有重心低、穿越障碍物能力强、灵活自由的优点，能游动前进也能蠕动前进，还能翻越简单的障碍物。蛇形机器人一般由多个相同的“关节”模块组成，模块之间可以进行通讯和协调。由于每一个模块都是一个小型机器人系统，规格相同，非常便于工业化生产和组装。而很多蛇形机器人还采用了可重构设计，子机器人可以随时解体或重新组合。如进行搜索等活动时可以解体成多个子机器人四处行动，而需要翻越障碍或者统一行动时，又可以相互连接形成一条或几条“机器蛇”，就像变形金刚里的机器人合体，神奇吧？美国宇航局甚至希望研究出能在外星球运动的机器蛇呢。

蛇行算法

蛇的形体和运动方式不仅被科学家学来制作仿生机器人，更成为了计算机算法的仿生对象呢。在蛇行算法提出来之前，已经有了模仿蚂蚁找食物的方法来寻找最优路径的蚁群算法，也有了模仿遗传物质进行复杂运算的基因算法，而蛇行算法则是一种网络安全策略。

随着全球数据传输速度的迅速提高，人们把很多原来在线下进行的通讯、会议等活动都搬到了网上，甚至一些重要的文件也被做成了电子版发来发去。这时候安全问题就暴露出来啦，直来直去的网络传输形式很容易被人猜到数据的传输路径，那些黑客们很容易就在特定的网络节点安装窃取设备来“偷听”，甚至还能截断数据传输呢！而蛇行传输就不一样啦，它在纷杂的网络中不走直线，而是像蛇一样呈“S”形路径传输，传输路线不固定，速度还不慢，除非黑客攻陷发出端或最后接收端的计算机，要想半路截获数据，几乎是不可能的。

热感锁敌

电影《哈利·波特》里，伏地魔和哈利·波特都会蛇语，哈利·波特在和马尔福比试的时候，还曾和对手召唤出的毒蛇说起了蛇语。不过如果在现实生活中，哈利·波特怕是要被毒蛇狠狠咬上一口了。因为蛇没有外耳，听力极差，根本听不到什么蛇语，但是它却能够感受到人脚步带来的震动。包括响尾蛇在内的很多毒蛇，还在鼻孔与眼之间的颊部每边都有一个非常明显的颊窝，这里有一套红外线感应器官——热感器，能牢牢锁定正在靠近的生物。热感器相当灵敏，不仅可以感知长波红外线极微弱的变化，而且对温度变化也非常敏感，能测出0.02℃的温差，若接触水流则能测出0.003℃的水温差，反应速度不超过0.1秒。即使在完全黑暗的情况下，也能准确地判断出发热物体的位置。

20世纪40年代中后期，美国人根据蛇的这一特性，设计了第一种红外制导空空格斗导弹——响尾蛇导弹，1956年7月正式装备部队，不过第一代“响尾蛇”的红外线识别能力比真正的响尾蛇可差多啦，只能追击飞机发动机的尾焰，极不稳定，据说甚至会受到天上太阳的干扰。之后响尾蛇导弹不断升级改良，各种红外制导的武器也不断被设计出来，精度和威力都大大提高。不过由于红外制导武器主要靠探测热源制导，容易被曳光弹、红外诱饵和其他热源干扰而丢失目标，也没有区分多目标的能力，作战效率大打折扣。为了应对这一缺陷，2002年，新一代的响尾蛇导弹AIM-9X开始融入了红外成像技术，变得能识别图像啦。此外，由于红外线的传播距离问题，红外制导主要用于短程导弹或用在长程导弹的末段制导。

吞噬奇招

蛇的捕食策略也极为高明，或伏击或追击，只要有机会，就一定争取把握住，其活络的颌骨可以张开接近180度，从而吞下比它还要粗很多的猎物。而一旦得手又极有耐力，可以在相当长的时间内不用进食。人们都说蛇能产生“吸力”，其实是它们吞咽时颚的两侧肌肉轮番蠕动才将食物拉入口中，而它们的牙齿则紧紧扣住猎物，一旦猎物进入咽喉，强有力的肌肉就会将猎物挤进胃里了，绝无逃脱的可能！

人们根据蛇的吞咽原理设计了机械手臂，它虽然没有带手指的机械手那么灵活，但是抓握方式简单，稳定性却特别高，只要抓住了，就绝不会掉下来，不会出现普通机械“手滑”的现象。这一优点使它在易碎物品的搬运，或者在复杂环境下实验样品的抓取等方面，都大有应用前景！

剧毒奇效

毒蛇在蛇中占少数，一般头呈三角形，尾的后半部分突然变细。见到人以后不会逃跑，反而扬起头和人对峙的蛇，大多为毒蛇，它们如此胆大，所依仗就是毒液。在蛇的进化史上，毒液出现较晚，但无疑大大增强了它们的生存能力。蛇毒因物种不同而在成分上有差异，目前已知的成分有可以麻痹神经造成呼吸衰竭的神经毒素；有攻击细胞膜的膜毒素；有能够影响凝血，造成被咬者伤口流血不止，甚至让对方七窍流血的出血毒素；此外，有的蛇毒里面还伴有消化酶等物质，使人或猎物在被咬后组织器官就开始被消化。可以说，蛇毒是相当有威力的呢。不过人们早早就注意到了可怕的蛇毒还是大有用处的，早在古代，人们就开始用蛇毒来治疗各种关节病。现代关于蛇毒的研究和使用就更多啦，蛇毒的成分被提取、仿制，甚至是改造后，正广泛应用于医疗领域，如神经毒素类物质可以制成镇痛剂，抗凝血成分则可以用来治疗血栓。更突出的是，现在膜毒素类成分正在被尝试应用于杀伤癌细胞、治疗癌症，并取得了一些成果。

你看，蛇身上值得我们学习的地方不少吧？其实我们对它们的研究才刚刚起步，还有更多有用的东西等待我们去发现呢。