大自然透過演化過程去蕪存菁，創造許多神奇又複雜的生物結構，在科技至上的時代中，科學家也需要利用自然生物結構獲得研發突破的靈感，仿生材料師法自然，研究自然界的特殊結構，啟發科學家來創造更輕、更強、更韌的仿生材料。

 

 

自然生物構造的強韌超越人類的想像，以蜘蛛絲為例，相同重量的鋼絲和蜘蛛絲，鋼絲能夠承受12.5磅的重量，而蜘蛛絲可以承受到26磅。陳俊杉教授說明，我們的智慧型手機、眼鏡、鞋子等，非常多的應用都需要輕、強、韌特點的材料。自然界中有非常多的生物結構都具有這種特點，除了蜘蛛絲以外、像是鮑魚殼的珍珠層、鹿角、植物天堂鳥的莖、刺蝟的針、大嘴鳥的喙、羽毛的羽軸等，都是現在仿生材料研究的對象。

 

陳俊杉教授與清大教授共同組成仿生材料研究團隊，研究題目為「利用仿生及材料基因數位技術平台，設計具優異機械性能之創新輕量化結構材料」，特點在於以生物材料為對象，建構輕量化結構材料的材料基因，以實驗、計算與人工智慧設計具優異機械性能的輕量結構材料。團隊組成1年，便獲得了科技部2019年未來科技突破獎的肯定，研究成果也將會於2019年未來科技展展出。

 

陳俊杉教授說明，仿生科技主要的理念就是師法自然，思索自然構造的奧妙，並且達到巧奪天工，嘗試做得比自然界更好，然後與科技做連結，應用到日常生活。現代隨著觀察、製造、解析模擬和人工智慧技術的進步，再加上力學和數位科技等工具輔助，讓仿生科技不斷被啟發和實踐。

仿生研究的第一步是觀察各種生物的結構，使用的技術像是生物材料巨觀形貌建模、生物/仿生材料機械性質量測、雷射共軛焦顯微鏡、多階層結構立體影像分析等，了解生物結構組成的原因之後，下一步就是實驗和製造，透過現在的3D列印技術，可以將想法快速實現，大幅提升研究實作的便利性。

 

電腦建模科技也可以協助模擬複合材料的各種可能性，幫助了解更細微的資訊，協助研究改良與進步。陳俊杉教授說明，一般電腦建模需要花費１個星期的時間來模擬不同的材料組成結果，現在透過人工智慧技術，當模型訓練完之後，大約0.1秒就可以完成快速的預測，並且還可以做到10的10次方的樣本數，就像是快速模擬演化的過程。

 

陳俊杉教授表示，材料是許多工程應用突破的關鍵，向大自然學習可以啟發我們設計下世代更輕、更強、更韌的新材料，隨著觀察、製造、解析模擬和人工智慧等技術的進步，我們可向大自然學習創造更多新價值。