2. 仿生減阻流場控制
一般而言，提升或改良某種事情不外乎開源與節流兩種方法，最好還能雙管齊下。提高推進效率也是如此。所以下面我們分減阻與推進兩方面來看。所謂的流場控制 (flow control) 是減低阻力的方法之一，藉著改變物體表面附近的流場來達到減低摩擦阻力或黏性壓差阻力的目的。生物學家觀察許多魚類及鯨豚類的皮膚後發現這些皮膚並不單純，非常地值得研究。也因此想出了各種模仿魚類或鯨豚類皮膚的方法。目前較常見的仿生減阻方法包含了下面這些方式：
- 表面構造：
- 微壕溝 (riblets)：在適當的位置上挖一些微小的壕溝。這些壕溝會改變紊性邊界層 (turbulent boundary layer) 中原有的結構與速度分布，因而減少摩擦阻力。這些微壕溝被發現在像鯊魚鱗上，有著特殊的排列方式。這是近年來相當熱門的研究之一。
- 順從性表面 (compliant surface)：1960年代時，科學家發現海豚的皮膚不只光滑而且有特殊的彈性。於是他們分析海豚的皮膚構造，發現除了表皮外，下面有兩層柔軟的脂肪層，而這樣的組合稱為順從性表面，可使皮膚隨著水流略為改變外形。據此，許多科學家模仿這種結構進行減阻實驗，但是並不十分成功。不成功的原因究竟是在於未能適當地模仿，或是這樣的順從性表面根本與減阻無關，至今仍有爭議、尚無定論 (Vogel, 1999, p. 436)。
- 微壕溝 (riblets)：在適當的位置上挖一些微小的壕溝。這些壕溝會改變紊性邊界層 (turbulent boundary layer) 中原有的結構與速度分布，因而減少摩擦阻力。這些微壕溝被發現在像鯊魚鱗上，有著特殊的排列方式。這是近年來相當熱門的研究之一。
- 主動壁 (active wall motion)：這種減阻方法主要是藉著物體表面的活動來改變紊性邊界層中原有的結構與速度分布。但是牽涉到如何藉著微偵測器感應紊性邊界層中的流場速度變化，再加以適當地讓物體表面的活動，困難度相當高，目前有的研究成果並不多 (Kang & Choi, 2000)。但隨著微機電系統 (Micro Electro-Mechanical System, MEMS) 的日漸成熟，或許將來大有可為。
- 表面材質或分泌物：科學家研究魚類及鯨豚類的皮膚時還發現，牠們的皮膚會分泌特殊的分泌物覆蓋在表皮上。因而，科學家又想到另一類改變摩擦阻力的方法。這種改變表面材質的減阻方法有三類：
- 塗裝：藉著在物體表面塗裝不同的漆料，以不同的化學性質改變物體表面與流體的摩擦係數，以減低摩擦阻力。這種表面加工技術對人類而言是最簡便的，只要找對塗裝漆料就似乎大功告成。然而，如何發現適當的塗料，什麼塗料適合何種運動，以及在應用上須克服的腐蝕與剝落等問題，都是亟待努力研究的。
- 微泡 (micro-bubble injection )：與表面構造類的技術一樣，微泡注入法也是想藉著改變紊性邊界層中原有的結構與速度分布，來減低阻力。其原理是利用氣體與邊界層中液體不同的密度與速度來改變流場結構與速度分布。目前已發現微泡需注入紊性邊界層中的 buffer layer 才有明顯效果 (Fontaine et al., 1999)。
- 微噴：視噴入流場中的物質不同，微噴法也分為兩種：同質流體與非同質物。
- 同質流體：第一種，噴入邊界層中的是流場中的流體 (如空氣或水)。美國航太總署 (NASA) 與空軍 (USAF) 曾以 F-16戰鬥機為原型，聯合開發一種三角翼的實驗機F-16XL (見圖一)，並在其機翼上裝上感應及微噴-微吸系統，來研究藉著改變邊界層中原有的速度分布來控制邊界層的剝離，達到減低黏性壓差阻力目的的可行性。
- 非同質物：例如，有人開始加入微小高分子聚合物，或是結合微泡注入法形成一種混合物來注入邊界層中，以模仿魚類皮膚特殊的分泌物，藉著改變流體分子間的摩擦力，使流體 (一般而言是水) 的粘滯性局部改變，從而改變摩擦阻力。
- 同質流體：第一種，噴入邊界層中的是流場中的流體 (如空氣或水)。美國航太總署 (NASA) 與空軍 (USAF) 曾以 F-16戰鬥機為原型，聯合開發一種三角翼的實驗機F-16XL (見圖一)，並在其機翼上裝上感應及微噴-微吸系統，來研究藉著改變邊界層中原有的速度分布來控制邊界層的剝離，達到減低黏性壓差阻力目的的可行性。
- 塗裝：藉著在物體表面塗裝不同的漆料，以不同的化學性質改變物體表面與流體的摩擦係數，以減低摩擦阻力。這種表面加工技術對人類而言是最簡便的，只要找對塗裝漆料就似乎大功告成。然而，如何發現適當的塗料，什麼塗料適合何種運動，以及在應用上須克服的腐蝕與剝落等問題，都是亟待努力研究的。
圖一 三角翼的實驗機F-16XL (來源：NASA)
另外有一種可能不算是仿生的減阻技術，卻也值得注意。與同質流體微吸技術類似，只在物體尾部噴出流場中的流體，利用此噴流會沿物體尾部曲線流動的『Coanda 效應』，來改變流場中的流線，將停滯點 (stagnation point) 拉近物體尾部，而減少黏性壓差阻力。此方法已被德國人成功應用於汽車上 (Geropp & Odenthal, 2000)。
或許，當我們對其他生物的各種運作原理能夠洞察，並且十分了解我們所需要解決問題的本質與各種限制時，才是我們可以開始判斷在科技上是否能成功地模仿生物的時機。當生物學與物理學的發展與相遇，讓我們對大自然越來越了解時，我們才慢慢體會到這宇宙既簡單又複雜 (渾沌) 的本質，也才逐漸領悟到不只『人定勝天』是錯的，『崇法自然』也不必然總是對的。
3. 仿生推進
在推進方法上，人類的模仿也是多采多姿，有的是直接模仿生物推進的方法與型態，有的僅僅是應用相同的原理，而有的是介於二者之間應用生物推進的原理來改良人類原有的設計。以下是幾個例子。
圖二 中國人傳統船隻上的搖櫓 (來源：李約瑟, 1985)
圖三 1848年英國人Fowles的擺動翼片 (來源：Taggart, 1969)
圖四 1862年美國人 Johnson的擺動翼片 (來源：Taggart, 1969)
圖五 1929年 Curry 的擺動翼片 (來源：Taggart, 1969)
圖六 傳統之垂直螺槳 (來源：Taggart, 1969)
4. 結語
在M.I.T. 研究機器鮪魚的Triantafyllou教授有這樣的感想：『在實驗室裏模擬的機器鮪魚只是我們探究魚類游泳奧秘的第一步。當我們的機械模型越精緻，我們越對自然演化出的魚類生物讚嘆不已。一旦這些億萬年來演化的神秘被一步步地了解，或許有朝一日，人為的設計還可能超出魚類的巧妙呢。』
然而，當我們向生物看齊時，在美國杜克 (Duke) 大學長年研究生物流體力學、比較人類科技與生物演化結果的 Stephan Vogel 教授，於《貓掌與彈弓》一書中也提出一些他的研究心得，指出一些我們在模仿生物時不該忽略的事：