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永續發展的重要性：仿生學：向大自然學習

2025年2月13日

要點

  • 仿生學這一領域旨在透過模擬大自然的結構設計與工程原理，以此開發新科技，並推動更為環保的未來。
  • 渦輪槳葉結合座頭鯨的特徵以提高效率，新型服裝布料模仿荷葉的特性。
  • 作為一個發展迅速的領域，研究與專利數量迅速增加，並且得到政策支持——這是一項具有特色的自然領域投資。

仿生學這一領域旨在透過模擬大自然的結構設計與工程原理，以此開發新科技，並推動更為環保的未來。例如，靈感來源於壁虎腳掌的黏合劑、受鯊魚啟發的金屬探測器，以及模仿蛇類可以在完全黑暗的環境中探測到溫血獵物而設計的夜視鏡。作為一個發展迅速的領域，研究與專利數量迅速增加，並且得到政策支持——這是一項具有特色的自然領域投資。

您知道嗎？

  • 津巴布韋一個購物中心採用受白蟻丘啟發的通風系統，將對空調的依賴程度降低  90%
  • 工程師將類似座頭鯨身上凸起的結構融入風力渦輪槳葉的設計中，從而使發電效率提高 10%
  • 2016 年，仿生學相關出版刊物僅有 3% 涉及可持續發展，而到 2020 年，這一比例上升至  7%，反映該領域日益重視可持續發展
  • 1995 年至 2020 年，以仿生學研究為重點的研究文章與會議論文增加了 60 倍
  • 2004 年至 2021 年，仿生學可持續發展研究出版刊物中有 28% 專注於資源效益，在所有類別之中居於首位
  • 2004 年至 2021 年，20% 的「仿生學可持續設計」出版刊物發表於中國，居各國之首

從大自然汲取靈感

仿生學透過研究植物、動物與生態系統的形態（形狀及結構）、過程（行為及方法）及系統（相互依存性及生態系統），從而觀察自然界事物的運作模式，並將其轉化為創新與可持續的解決方案。該領域致力改善能源效益、可持續物料以及強度與耐用性等領域的人工流程。

模仿大自然中的形態——利用帶有凸起部分的渦輪槳葉來提升效率

工程師將類似於座頭鯨身上的結構（如高爾夫球大小的凸起物）融入風力渦輪槳葉的設計中，得以減少渦輪槳葉的阻力，使槳葉更快速地旋轉，從而增加 10% 的電力輸出。[@why-esg-matter-01-1] [@why-esg-matter-01-2]

受鯨鰭啟發的風力渦輪槳葉

資料來源：滙豐（根據 Wenliang Ke 等人，2022 年）

模仿大自然的工程原理——受蝴蝶翅膀啟發更高效能的太陽能電池

研究人員分析某種蝴蝶的吸光性黑色翅膀，發現上面存在微小且不規則分佈的小孔，這些小孔能散射陽光，從而提高吸光效率。透過模擬這種結構設計，研究人員創造出了帶有類似小孔的薄矽太陽能電池，可以在任何角度下吸收光線。[@why-esg-matter-01-3]

受蝴蝶翅膀啟發的太陽能電池

資料來源：滙豐（根據 Siddique 等人，2017 年）

模仿大自然系統——受荷葉啟發的衣物

科學家正在研發模仿荷葉自潔特性的布料，這有助減少洗滌用水量，最終能降低生產布料的污染。[@why-esg-matter-01-4]

受荷葉啟發的布料

資料來源：滙豐（根據 Becky Poole，2007 年）

快速發展

過去三十年，仿生學研究的受關注程度大幅飆升，這從研究出版物數量可見一斑：在物料科學、化學及工程學等多個科學學科，相關出版刊物在 1995 年至 2020 年期間增長了 60 倍。這充分展現了生物啟發的強大力量，以及仿生學在推動科學與科技發展方面的應用價值。[@why-esg-matter-01-5]

積極配合可持續發展

然而，並非所有仿生學研究都被認為是具有可持續發展的特質。Jatsch 等人在 2023 年的一項研究[@why-esg-matter-01-6] 發現：「仿生學研究急需加強可持續設計的發展」。該研究發現，2016 年在仿生學相關出版刊物中只有 3% 與可持續發展相關，但到 2020 年這一比例已上升至 7%，反映該領域對可持續發展的關注度越來越高。

在明確推動可持續發展的研究論文中，學者正在探索眾多不同領域，當中特別著重提升效率。Jatsch 等人還指出，全球碳排放最高的國家（中國、美國、印度與歐洲）也是積極推動將可持續發展納入仿生學研究的主要貢獻者。

研究出版刊物（2004 年至 2021 年）按不同可持續發展層面進行的分類

資料來源：Jatsch 等人，2023 年

爭相從大自然學習汲取靈感

自 2000 年以來，仿生學專利數量也大幅增加。[@why-esg-matter-01-7]

Haejin Bae 在 2023 年的一項研究指出：「仿生學技術正處於增長階段，預計未來將持續發展，而南韓與美國正處於開發的領先地位 」。

亮麗前景

人工智能

人工智能有望加速仿生學的發展進程，並通過數據處理、模擬、建模以及模式識別等方法，實現更精準、更複雜的分析。[@why-esg-matter-01-8] 例如，亞利桑那州立大學的研究人員正在重點研究螞蟻與蜜蜂等群居性昆蟲。[@why-esg-matter-01-8] 透過研究這些昆蟲的行為——即牠們如何溝通、解決問題以及適應牠們所處的環境，研究人員正在設計能夠在工廠及其他情況下（如援助災區）中一同工作的機械人。

政策格局

隨著越來越多的政策致力推動創新與可持續發展，仿生學領域的前景似乎一片光明。目前，更多政府開始意識到仿生學的潛力，並開始實施國家層面的政策舉措，以支持仿生學領域的研究與開發。[@why-esg-matter-01-9]

與大自然合作

我們認為，隨著生物多樣性在全球議程中的重要性與日俱增，對仿生學的政策支持也將隨之加強。例如，部分新興經濟體正在探索如何利用其本地生物多樣性推動創新，為仿生學研發塑造有利的生態系統，並促進國際研究合作。

其中一個重要角度在於整合利益共享框架，確保仿生學帶來的經濟利益與生物多樣性保育一致。這涉及建立保護生物多樣性熱點地區的法律框架，確保仿生學實踐不會損害自然生態系統。

結論

隨著我們不斷發掘仿生學的龐大潛力，其影響力必然將持續擴大，並推動不同行業及科技的進步。仿生學研究所設立了「希望之光獎加速計劃」(Ray of Hope Prize Accelerator) 項目 [@why-esg-matter-01-10] ，藉此為「受自然啟發、具有高影響力的初創企業」提供支持。讓真正採納並融合這類技術的企業與投資者有望成為塑造更可持續未來的先鋒。

鑒於消費者日益關注更具可持續性的解決方案，仿生學提供了一個與自然領域相關的投資機遇。透過應用生物啟發型科技，投資者及企業不僅能夠獲得潛在的財務收益，還可以成為積極變革的催化劑，幫助推動向更環保的經濟，以及更健康的生活環境。

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披露附錄

1. 本報告發布日期為 2025 年 2 月 13 日。

2. 除非本報告顯示不同的日期及╱或具體的時間，否則本報告中的所有市場資料截止於 2025 年 2 月 12 日。

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5. 本報告為滙豐環球研究發布的英文報告的中文翻譯版本。香港上海滙豐銀行有限公司、滙豐銀行（中國）有限公司、滙豐（台灣）商業銀行有限公司及加拿大滙豐銀行已採取合理措施以確保譯文的準確性。如中英文版本的內容有差異，須以英文版本內容為準。

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