扇动翅膀的鱼或鱼的深潜可能是自然景观的照片，但在优雅的简约中，迈克尔沙弗看到了将技术与生物系统融合的复杂挑战。
作为一名对能量收集感兴趣的工程师，Shafer也知道动物运动提供了机会，至少在有限的范围内。虽然太阳能电池板阵列和高耸的风车从自然力量发电，但一群带电池组的海豚不会照亮城市。
但是动物的运动可以为小型设备提供动力，这些设备允许生物学家收集有关在当前技术的限制下逃避行为的信息。
“我正在努力吸收周围的能量 - 温度，机械能，动能的差异 - 并将其转化为有用的东西，”北亚利桑那大学机械工程助理教授谢弗说。
作为博士 作为Cornell的学生，Shafer通过开发基本上是鸟的背包帮助将这一愿景变为现实：一种超轻型装置，通过鸟翼的拍打产生动力。压电材料 - 在施加压力时产生电能 - 位于设备的核心。
今天，Shafer回到了他的本科母校，正在调查鸟类以外的想法，如地面和海洋应用。但他继续应用他所学到的经验教训，包括他使用系统方法解决工程问题，并与生物学家建立双向沟通渠道。
“如果我要为建筑系统设计能量采集器，或在桥上设计静态遥感器，这可能具有挑战性，”Shafer说。“但是采用该系统并将其应用于动物则更加困难。”
在鸟类的情况下，最大的限制是他们可以携带的少量重量。大多数重量不到100克，只能携带自身质量的4%左右。
“如果我有一只鸟在一定频率上拍打，只能携带那么多质量，我就不得不问我如何设计能够在这些条件下最大化功率的东西，”Shafer说。“错误的余地不大。”
Shafer指出了“技术的融合”，使能量收集更容易获得。该领域并不新鲜，已经对太阳能，压电，动能，电磁，热电和其他工艺进行了研究。但进展很快。
Shafer说：“真正创造了这项技术的可行性，并且真正促使人们研究能量收集，这是微电子能耗的急剧下降。” “现在，低能源突然开始成为一种为电子设备供电的可行方案。”
然而，随着技术进步使得小型设备成为可能，Shafer必须始终考虑“二阶”效应，例如不会对动物产生太大的阻力并制造生物学家可以轻松处理的设备。
“动物没有很好的方式来建立工程系统，”Shafer说。“形状因素是一个很大的推动因素 - 系统必须适应动物。这就是你开始去生物学家的地方，而且还有很多来回。
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