頁面頂部

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。1  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。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。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。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。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。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。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。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 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。

相關資訊

由於氣候變化的影響,航空旅行可能會受到干擾,更猛烈的冬季風暴、更高溫的夏季熱浪以及更強勁...[12月3日]

在用戶壓力與監管法規的推動下,綠色環保替代品的需求不斷增加,取代傳統塑膠材料。[10月9日]

氣候變化會影響啤酒的味道,而隨著需求增長,生產啤酒的企業需要確保優質的口味。此外,在用水...[8月21日]

昆蟲蛋白由於飼料轉化率高、營養成分豐富、產生的環境影響小,將在未來的糧食安全中發揮重要作用...[6月14日]

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。

3. 滙豐設有識別及管理與研究業務相關的潛在利益衝突的制度。滙豐分析師及其他從事研究報告準備和發布工作的人員有獨立於投資銀行業務的匯報線。研究業務與投資銀行及做市商交易業務之間設有資訊隔離牆,以確保保密資訊和(或)價格敏感性資訊可以得到妥善處理。

4. 您不可出於以下目的使用╱引用本報告中的任何資料作為參考:(i)決定貸款協議、其它融資合同或金融工具項下的應付利息,或其它應付款項,(ii)決定購買、出售、交易或贖回金融工具的價格,或金融工具的價值,及╱或(iii)測度金融工具的表現。

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。

免責聲明

本文件或影片由香港中環皇后大道中1號香港上海滙豐銀行有限公司(「HBAP」)編製。HBAP 在香港註冊成立,為滙豐集團成員。本文件或影片由滙豐銀行(中國)有限公司、HBAP、滙豐銀行(新加坡)有限公司、滙豐(台灣)商業銀行有限公司及滙豐金融科技服務(上海)有限責任公司(合稱「分發方」)分發及╱或提供。本文件或影片僅供一般傳閱及參考用途。 無論基於任何原因,本文件或影片所載之部分或全部內容均不得複製或進一步分發予任何人士或實體。如於某司法管轄區內分發本文件屬違法,則不得於該司法管轄區內分發本文件或影片。所有未經授權之複製或使用本文件或影片,均屬使用者的責任,並有機會引致法律訴訟。本文件或影片只提供一般性資料,文件內所載的觀點,並不構成投資研究或出售或購入投資產品的意見或建議。本文件或影片內所載的部分陳述可能會被視為前瞻性陳述,提供目前預測或未來事件預估。相關的前瞻性陳述不保證未來表現或事件,並涉及風險及不確定性。基於多項因素,實際結果可能與相關前瞻性陳述大不相同。HBAP 及分發方對更新其中的前瞻性陳述,或對提供實際結果與前瞻性陳述的預測不同的原因,概不承擔任何責任。本文件或影片並無契約效力,在任何情況下,於任何司法管轄範圍內均不應被視為促銷或建議購入或出售任何金融工具,而此等建議並不合法。當中所載內容反映滙豐環球投資委員會於編製時的觀點及意見,可能隨時變更。這些觀點未必代表滙豐投資管理目前的投資組合構成。滙豐投資管理所管理的個別投資組合主要反映個別客戶的目標、風險取向、投資期限及市場流動性。 投資價值及所得收益可升亦可跌,投資者有機會未能取回投資本金。本文件或影片所載之過去業績並不代表將來的表現,所載之任何預測、估計及模擬均不應被視為將來表現的指標。任何涉及海外市場的投資,均有機會受到滙率兌換影響而令投資價值上升或下跌。與成熟市場相比,新興市場投資本質上涉及較高風險,而且較為波動。新興市場的經濟一般倚賴國際貿易,因此一直以來並可能繼續會受貿易壁壘、外滙管制、相對幣值控制調整及其他與其進行貿易的國家╱地區實施或協商的保護主義措施的不利影響。而此等經濟體系亦會或繼續受到其他與其進行貿易的國家╱地區的經濟狀況的負面影響。投資涉及市場風險,請細閱所有與投資相關的文件。 本文件或影片就近期經濟環境提供基本概要,僅供參考。文章或影片代表 HBAP 的觀點,並以 HBAP 的環球觀點為依據,未必與分發方的當地觀點一致。其內容並非按照旨在促進投資研究獨立性的法律規定編製,並且分發前不受任何禁止交易規定的約束。其內容不擬提供且投資者不應加以依賴以作會計、法律或稅務意見。作出任何投資決策之前,應諮詢獨立的財務顧問。如選擇不諮詢財務顧問,則須審慎考慮投資產品是否適合。建議您在必要時尋求適當的專業意見。 有關第三方資料乃取自我們相信可靠的資料來源,我們對於有關資料的準確性及╱或完整性並無作出獨立查證。 因此您必須在作出投資決策前從多個資料來源求證。 此條款僅適用於滙豐(台灣)商業銀行有限公司向其客戶分發時的情況:滙豐(台灣)辦理信託業務,應盡善良管理人之注意義務及忠實義務。滙豐(台灣)不擔保信託業務之管理或運用績效,委託人或受益人應自負盈虧。 關於 ESG 與可持續投資的重要資訊 從廣義上,「ESG 與可持續投資」產品包括在不同程度上考慮環境、社會、管治與/或其他可持續發展因素的投資策略或工具。我們包括在此類別的個別投資可能正在改變,以實現可持續發展成果。並不保證 ESG 與可持續投資所產生的回報與不考慮這些因素的投資回報相近。ESG 與可持續投資產品或會偏離傳統市場基準。此外,ESG 與可持續投資或可持續投資帶來的影響並沒有標準定義或量度準則。ESG 與可持續投資及可持續發展影響的量度準則是(a)高度主觀,而且(b)在不同板塊之間與同一板塊之內可能存在重大差異。 滙豐可能依賴由第三方供應商或發行機構設計與/或報告的量度準則。滙豐不會經常就量度準則自行作出具體的盡職審查。並不保證:(a) ESG/可持續發展影響或量度準則的性質將與任何個別投資者的可持續發展目標保持一致;(b) ESG/可持續發展影響將達到指定水平或目標水平。「ESG 與可持續投資」是一個不斷演變的領域,新的監管規例可能生效,這或會影響投資的分類或標籤方式。今天被視為符合可持續發展準則的投資未必符合未來的準則。 *本文件或影片為 HBAP 根據英文報告翻譯的譯文。HBAP 、滙豐銀行(中國)有限公司、滙豐(台灣)商業銀行有限公司、滙豐銀行(新加坡)有限公司及滙豐金融科技服務(上海)有限責任公司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。 本文件或影片的內容未經任何香港或任何其他司法管轄區的監管機構審閱。建議您就相關投資及本文件或影片內容審慎行事。如您對本文件或影片的內容有任何疑問,應向獨立人士尋求專業意見。 © 版權所有 2025。香港上海滙豐銀行有限公司。保留一切權利。 未經香港上海滙豐銀行有限公司事先書面許可,不得以任何形式或任何方式(無論是電子、機械、影印、攝錄或其他方式)複製或傳送本文件或影片的任何部分或將其任何部分儲存於檢索系統內。

1. Power Technology 網站,仿生學:借鑒大自然的智慧,為世界提供動力,2020 年 8 月 18 日

2. 前緣凸起結構對水平軸風力渦輪機空氣動力性能的影響:數值研究;Wenliang Ke 等人,《Energy》,2022 年 1 月 15 日

3. The Verge 網站,蝴蝶翅膀啟發了太陽能電池板更佳的吸光方式,2017 年 10 月 19 日

4. Fibre2Fashion 網站,探索時尚行業的仿生學,2023 年 6 月

5. Sunil Sharma 與 Prabir Sarkar,《Research into Design for a Connected World》,仿生學:探索研究、挑戰、差距與工具),2019 年 1 月

6. 仿生學有助可持續發展——趨勢文獻綜述,Jatsch 等人,《Biomimetics》,2023 年 7 月 11 日

7. 「受大自然啟發的創新政策:仿生學——利用生物多樣性推動經濟發展的途徑」;A 8. Lebdioui,《Ecological Economics》,2022 年 9 月 9 日

8. Lars Langenstuek,在設計中融合人工智能與仿生學,2023 年 9 月 20 日

9. 「受大自然啟發的創新政策:仿生學——利用生物多樣性推動經濟發展的途徑」,A Lebdioui,《Ecological Economics》,2022 年 9 月 9 日

10. biomimicry.org/rayofhopeprize