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  batterfill 2009-04-07 00:00:00

  鯨－船

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  看一場(chǎng)秋雨 2009-03-22 00:00:00

  蝴蝶 五彩的蝴蝶顏色粲然，如重月紋鳳蝶、褐脈金斑蝶等，尤其是螢光翼鳳蝶，其后翊在陽(yáng)光下時(shí)而金黃，時(shí)而翠綠，有時(shí)還由紫變藍(lán)。科學(xué)家通過(guò)對(duì)蝴蝶色彩的研究，為軍事防御帶來(lái)了極大的稗益。在二戰(zhàn)期間，德軍包圍了列寧格勒，企圖用轟炸機(jī)摧毀其軍事目標(biāo)和其他防御設(shè)施。蘇聯(lián)昆蟲學(xué)家施萬(wàn)維奇根據(jù)當(dāng)時(shí)人們對(duì)偽裝缺乏認(rèn)識(shí)的情況，提出利用蝴蝶的色彩在花叢中不易被發(fā)現(xiàn)的道理，在軍事設(shè)施上覆蓋蝴蝶花紋般的偽裝。因此，盡管德軍費(fèi)盡心機(jī)，但列寧格勒的軍事基地仍然無(wú)恙，為贏得Z后的勝利奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。根據(jù)同樣的原理，后來(lái)人們還生產(chǎn)出了迷彩服，大大減少了戰(zhàn)斗中的傷亡。 人造衛(wèi)星在太空中由于位置的不斷變化可引起溫度驟然變化，有時(shí)溫差可高達(dá)兩、三百度，嚴(yán)重影響許多儀器的正常工作。科學(xué)家們受蝴蝶身上的鱗片會(huì)隨陽(yáng)光的照射方向自動(dòng)變換角度而調(diào)節(jié)體溫的啟發(fā)，將人造衛(wèi)星的控溫系統(tǒng)制成了葉片反兩面輻射、散熱能力相差很大的百葉窗樣式，在每扇窗的轉(zhuǎn)動(dòng)位置安裝有對(duì)溫度敏感的金屬絲，隨溫度變化可調(diào)節(jié)窗的開(kāi)合，從而保持了人造衛(wèi)星內(nèi)部溫度的恒定，解決了航天事業(yè)中的一大難題。 甲蟲 甲蟲自衛(wèi)時(shí)，可噴射出具有惡臭的高溫液體“炮彈”，以迷惑、刺激和驚嚇敵害?？茖W(xué)家將其解剖后發(fā)現(xiàn)甲蟲體內(nèi)有3個(gè)小室，分別儲(chǔ)有二元酚溶液、雙氧水和生物酶。二元酚和雙氧水流到第三小室與生物酶混合發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，瞬間就成為100℃的毒液，并迅速射出。這種原理目前已應(yīng)用于軍事技術(shù)中。二戰(zhàn)期間，德國(guó)納粹為了戰(zhàn)爭(zhēng)的需要，據(jù)此機(jī)理制造出了一種功率極大且性能安全可靠的新型發(fā)動(dòng)機(jī)，安裝在飛航式上，使之飛行速度加快，安全穩(wěn)定，命中率提高，英國(guó)倫敦在受其轟炸時(shí)損失慘重。美國(guó)軍事專家受甲蟲噴射原理的啟發(fā)研制出了先進(jìn)的二元化武器。這種武器將兩種或多種能產(chǎn)生毒劑的化學(xué)物質(zhì)分裝在兩個(gè)隔開(kāi)的容器中，炮彈發(fā)射后隔膜破裂，兩種毒劑中間體在彈體飛行的8—10秒內(nèi)混合并發(fā)生反應(yīng)，在到達(dá)目標(biāo)的瞬間生成致命的毒劑以殺傷敵人。它們易于生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸，安全且不易失效。螢火蟲可將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變成光能，且轉(zhuǎn)化效率達(dá)，而普通電燈的發(fā)光效率只有6%。人們模仿螢火蟲的發(fā)光原理制成的冷光源可將發(fā)光效率提高十幾倍，大大節(jié)約了能量。另外，根據(jù)甲蟲的視動(dòng)反應(yīng)機(jī)制研制成功的空對(duì)地速度計(jì)已成功地應(yīng)用于航空事業(yè)中。 蜻蜓 蜻蜓通過(guò)翅膀振動(dòng)可產(chǎn)生不同于周圍大氣的局部不穩(wěn)定氣流，并利用氣流產(chǎn)生的渦流來(lái)使自己上升。蜻蜓能在很小的推力下翱翔，不但可向前飛行，還能向后和左右兩側(cè)飛行，其向前飛行速度可達(dá)72公里/小時(shí)。此外，蜻蜓的飛行行為簡(jiǎn)單，僅靠?jī)蓪?duì)翅膀不停地拍打?？茖W(xué)家據(jù)此結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)研制成功了直升飛機(jī)。飛機(jī)在高速飛行時(shí)，常會(huì)引起劇烈振動(dòng)，甚至有時(shí)會(huì)折斷機(jī)翼而引起飛機(jī)失事。蜻蜓依靠加重的翅膀在高速飛行時(shí)安然無(wú)恙，于是人們效仿蜻蜓在飛機(jī)的兩翼加上了平衡重錘，解決了因高速飛行而引起振動(dòng)這個(gè)令人棘手的問(wèn)題。 為了研究滑翔飛行和碰撞的空氣動(dòng)力學(xué)以及其飛行的效率，一個(gè)四葉驅(qū)動(dòng)，用遠(yuǎn)程水平儀控制的機(jī)動(dòng)機(jī)翼（翅膀）模型被研制，并diyi次在風(fēng)洞內(nèi)測(cè)試了各項(xiàng)飛行參數(shù)。 第二個(gè)模型試圖安裝一個(gè)以更快頻率飛行的翅膀，達(dá)到每秒18次震動(dòng)的速度。有特色的是，這個(gè)模型采用了可變可調(diào)節(jié)前后兩對(duì)機(jī)翼之間相差的裝置。 研究的ZX和長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)，是要研究使用“翅膀”驅(qū)動(dòng)的飛機(jī)表現(xiàn)，以及與傳統(tǒng)的螺旋推動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的飛機(jī)效率的比較等等。 蒼蠅 家蠅的特別之處在于它的快速的飛行技術(shù)，這使得它很難被人類抓住。即使在它的后面也很難接近它。它設(shè)想到了每一種情況，非常小心，并能快速移動(dòng)。那么，它是怎么做到的呢？ 昆蟲學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，蒼蠅的后翅退化成一對(duì)平衡棒。當(dāng)它飛行時(shí)，平衡棒以一定的頻率進(jìn)行機(jī)械振動(dòng)，可以調(diào)節(jié)翅膀的運(yùn)動(dòng)方向，是保持蒼蠅身體平衡導(dǎo)航儀?？茖W(xué)家據(jù)此原理研制成一代新型導(dǎo)航儀——振動(dòng)陀螺儀，大在改進(jìn)了飛機(jī)的飛行性能，可使飛機(jī)自動(dòng)停止危險(xiǎn)的滾翻飛行，在機(jī)體強(qiáng)烈傾斜時(shí)還能自動(dòng)恢復(fù)平衡，即使是飛機(jī)在Z復(fù)雜的急轉(zhuǎn)彎時(shí)也萬(wàn)無(wú)一失。蒼蠅的復(fù)眼包含4000個(gè)可獨(dú)立成像的單眼，能看清幾乎360度范圍內(nèi)的物體。在蠅眼的啟示下，人們制成了由1329塊小透鏡組成的一次可拍1329張高分辨率照片的蠅眼照像機(jī)，在軍事、醫(yī)學(xué)、航空、航天上被廣泛應(yīng)用。蒼蠅的嗅覺(jué)特別靈敏并能對(duì)數(shù)十種氣味進(jìn)行快速分析且可立即作出反應(yīng)?？茖W(xué)家根據(jù)蒼蠅嗅覺(jué)器官的結(jié)構(gòu)，把各種化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)變成電脈沖的方式，制成了十分靈敏的小型氣體分析儀，目前已廣泛應(yīng)用于宇宙飛船、潛艇和礦井等場(chǎng)所來(lái)檢測(cè)氣體成分，使科研、生產(chǎn)的安全系數(shù)更為準(zhǔn)確、可靠。 蜂類 蜂巢由一個(gè)個(gè)排列整齊的六棱柱形小蜂房組成，每個(gè)小蜂房的底部由3個(gè)相同的菱形組成，這些結(jié)構(gòu)與近代數(shù)學(xué)家精確計(jì)算出來(lái)的——菱形鈍角109○28’，銳角70○32’完全相同，是Z節(jié)省材料的結(jié)構(gòu)，且容量大、極堅(jiān)固，令許多專家贊嘆不止。人們仿其構(gòu)造用各種材料制成蜂巢式夾層結(jié)構(gòu)板，強(qiáng)度大、重量輕、不易傳導(dǎo)聲和熱，是建筑及制造航天飛機(jī)、宇宙飛船、人造衛(wèi)星等的理想材料。蜜蜂復(fù)眼的每個(gè)單眼中相鄰地排列著對(duì)偏振光方向十分敏感的偏振片，可利用太陽(yáng)準(zhǔn)確定位?？茖W(xué)家據(jù)此原理研制成功了偏振光導(dǎo)航儀，被廣泛用于航海事業(yè)中。 其它 跳馬蚤的跳躍本領(lǐng)十分高強(qiáng)，航空專家對(duì)此進(jìn)行大Z研究，英國(guó)一飛機(jī)制造公司從其垂直起跳的方式受到啟發(fā)，成功制造出了一種幾乎能垂直起落的鷂式飛機(jī)?，F(xiàn)代電視技術(shù)根據(jù)昆蟲單復(fù)眼的構(gòu)造特點(diǎn)，造出了大屏幕彩電，又可將一臺(tái)臺(tái)小彩電熒光屏組成一個(gè)大畫面，且可在同一屏幕上任意位置框出某幾個(gè)特定的小畫面，既可播映相同的畫面，又可播映不同的畫面?？茖W(xué)家根據(jù)昆蟲復(fù)眼的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)研制成功的多孔徑光學(xué)系統(tǒng)裝置，更易于搜索到目標(biāo)，已在國(guó)外一些重要武器系統(tǒng)中應(yīng)用。根據(jù)某些水生昆蟲的組成復(fù)眼的單眼之間相互YZ的原理，制成的側(cè)YZ電子模型，用于各類攝影系統(tǒng)，拍出的照片可增強(qiáng)圖像邊緣反差和突出輪廓，還可用來(lái)提高雷達(dá)的顯示靈敏度，也可用于文字和圖片識(shí)別系統(tǒng)的預(yù)處理工作。美國(guó)利用昆蟲復(fù)眼加工信息及定向?qū)Ш皆?，研制了具有很大?shí)用價(jià)值的仿昆蟲復(fù)眼的末制導(dǎo)導(dǎo)引頭的工程模型。日本利用昆蟲形態(tài)及特性開(kāi)發(fā)研制了六足機(jī)器人等工學(xué)機(jī)器和建筑物的新構(gòu)造方式。 昆蟲在億萬(wàn)年的進(jìn)化過(guò)程中，隨著環(huán)境的變遷而逐漸進(jìn)化，都在不同程度地發(fā)展著各自的生存本領(lǐng)。隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)昆蟲的各種生命活動(dòng)掌握得越來(lái)越多，越來(lái)越意識(shí)到昆蟲對(duì)人類的重要性，再加上信息技術(shù)特別是計(jì)算機(jī)新一代生物電子技術(shù)在昆蟲學(xué)上的應(yīng)用，模擬昆蟲的感應(yīng)能力而研制的檢測(cè)物質(zhì)種類和濃度的生物傳感器，參照昆蟲神經(jīng)結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)的能夠模仿大腦活動(dòng)的計(jì)算機(jī)等等一系列的生物技術(shù)工程，將會(huì)由科學(xué)家的設(shè)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，并進(jìn)入各個(gè)領(lǐng)域，昆蟲將會(huì)為人類做出更大的貢獻(xiàn)

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  火燒_冰淇淋 2009-03-21 00:00:00

  蒼蠅與宇宙飛船 令人討厭的蒼蠅，與宏偉的航天事業(yè)似乎風(fēng)馬牛不相及，但仿生學(xué)卻把它們緊密地聯(lián)系起來(lái)了。 蒼蠅是聲名狼藉的“逐臭之夫”，凡是腥臭污穢的地方，都有它們的蹤跡。蒼蠅的嗅覺(jué)特別靈敏，遠(yuǎn)在幾千米外的氣味也能嗅到。但是蒼蠅并沒(méi)有“鼻子”，它靠什么來(lái)充當(dāng)嗅覺(jué)的呢? 原來(lái)，蒼蠅的“鼻子”——嗅覺(jué)感受器分布在頭部的一對(duì)觸角上。 每個(gè)“鼻子”只有一個(gè)“鼻孔”與外界相通，內(nèi)含上百個(gè)嗅覺(jué)神經(jīng)細(xì)胞。若有氣味進(jìn)入“鼻孔”，這些神經(jīng)立即把氣味刺激轉(zhuǎn)變成神經(jīng)電脈沖，送往大腦。大腦根據(jù)不同氣味物質(zhì)所產(chǎn)生的神經(jīng)電脈沖的不同，就可區(qū)別出不同氣味的物質(zhì)。因此，蒼蠅的觸角像是一臺(tái)靈敏的氣體分析儀。 仿生學(xué)家由此得到啟發(fā)，根據(jù)蒼蠅嗅覺(jué)器的結(jié)構(gòu)和功能，仿制成功一種十分奇特的小型氣體分析儀。這種儀器的“探頭”不是金屬，而是活的蒼蠅。就是把非常纖細(xì)的微電極插到蒼蠅的嗅覺(jué)神經(jīng)上，將引導(dǎo)出來(lái)的神經(jīng)電信號(hào)經(jīng)電子線路放大后，送給分析器；分析器一經(jīng)發(fā)現(xiàn)氣味物質(zhì)的信號(hào)，便能發(fā)出警報(bào)。這種儀器已經(jīng)被安裝在宇宙飛船的座艙里，用來(lái)檢測(cè)艙內(nèi)氣體的成分。 這種小型氣體分析儀，也可測(cè)量潛水艇和礦井里的有害氣體。利用這種原理，還可用來(lái)改進(jìn)計(jì)算機(jī)的輸入裝置和有關(guān)氣體色層分析儀的結(jié)構(gòu)原理中。 從螢火蟲到人工冷光 自從人類發(fā)明了電燈，生活變得方便、豐富多了。但電燈只能將電能的很少一部分轉(zhuǎn)變成可見(jiàn)光，其余大部分都以熱能的形式浪費(fèi)掉了，而且電燈的熱射線有害于人眼。那么，有沒(méi)有只發(fā)光不發(fā)熱的光源呢? 人類又把目光投向了大自然。 在自然界中，有許多生物都能發(fā)光，如細(xì)菌、真菌、蠕蟲、軟體動(dòng)物、甲殼動(dòng)物、昆蟲和魚類等，而且這些動(dòng)物發(fā)出的光都不產(chǎn)生熱，所以又被稱為“冷光”。 在眾多的發(fā)光動(dòng)物中，螢火蟲是其中的一類。螢火蟲約有1 500種，它們發(fā)出的冷光的顏色有黃綠色、橙色，光的亮度也各不相同。螢火蟲發(fā)出冷光不僅具有很高的發(fā)光效率，而且發(fā)出的冷光一般都很柔和，很適合人類的眼睛，光的強(qiáng)度也比較高。因此，生物光是一種人類理想的光。 科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，螢火蟲的發(fā)光器位于腹部。這個(gè)發(fā)光器由發(fā)光層、透明層和反射層三部分組成。發(fā)光層擁有幾千個(gè)發(fā)光細(xì)胞，它們都含有熒光素和熒光酶兩種物質(zhì)。在熒光酶的作用下，熒光素在細(xì)胞內(nèi)水分的參與下，與氧化合便發(fā)出熒光。螢火蟲的發(fā)光，實(shí)質(zhì)上是把化學(xué)能轉(zhuǎn)變成光能的過(guò)程。 早在40年代，人們根據(jù)對(duì)螢火蟲的研究，創(chuàng)造了日光燈，使人類的照明光源發(fā)生了很大變化。近年來(lái)，科學(xué)家先是從螢火蟲的發(fā)光器中分離出了純熒光素，后來(lái)又分離出了熒光酶，接著，又用化學(xué)方法人工合成了熒光素。由熒光素、熒光酶、ATP(三磷酸腺苷)和水混合而成的生物光源，可在充滿爆炸性瓦斯的礦井中當(dāng)閃光燈。由于這種光沒(méi)有電源，不會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，因而可以在生物光源的照明下，做清除磁性等工作。 現(xiàn)在，人們已能用摻和某些化學(xué)物質(zhì)的方法得到類似生物光的冷光，作為安全照明用。 電魚與伏特電池 自然界中有許多生物都能產(chǎn)生電，僅僅是魚類就有500余種 。人們將這些能放電的魚，統(tǒng)稱為“電魚”。 各種電魚放電的本領(lǐng)各不相同。放電能力Z強(qiáng)的是電鰩、電鯰和電鰻。中等大小的電鰩能產(chǎn)生70伏左右的電壓，而非洲電鰩能產(chǎn)生的電壓高達(dá)220伏；非洲電鯰能產(chǎn)生350伏的電壓；電鰻能產(chǎn)生500伏的電壓，有一種南美洲電鰻竟能產(chǎn)生高達(dá)880伏的電壓，稱得上電擊guan軍，據(jù)說(shuō)它能擊斃像馬那樣的大動(dòng)物。 電魚放電的奧秘究竟在哪里?經(jīng)過(guò)對(duì)電魚的解剖研究， 終于發(fā)現(xiàn)在電魚體內(nèi)有一種奇特的發(fā)電器官。這些發(fā)電器是由許多叫電板或電盤的半透明的盤形細(xì)胞構(gòu)成的。由于電魚的種類不同，所以發(fā)電器的形狀、位置、電板數(shù)都不一樣。電鰻的發(fā)電器呈棱形，位于尾部脊椎兩側(cè)的肌肉中；電鰩的發(fā)電器形似扁平的腎臟，排列在身體中線兩側(cè)，共有200萬(wàn)塊電板;電鯰的發(fā)電器起源于某種腺體，位于皮膚與肌肉之間，約有500萬(wàn)塊電板。單個(gè)電板產(chǎn)生的電壓很微弱，但由于電板很多，產(chǎn)生的電壓就很大了。 電魚這種非凡的本領(lǐng)，引起了人們極大的興趣。19世紀(jì)初，意大利物理學(xué)家伏特，以電魚發(fā)電器官為模型，設(shè)計(jì)出世界上Z早的伏打電池。因?yàn)檫@種電池是根據(jù)電魚的天然發(fā)電器設(shè)計(jì)的，所以把它叫做“人造電器官”。對(duì)電魚的研究，還給人們這樣的啟示：如果能成功地模仿電魚的發(fā)電器官，那么，船舶和潛水艇等的動(dòng)力問(wèn)題便能得到很好的解決。 水母的順風(fēng)耳 “燕子低飛行將雨，蟬鳴雨中天放晴?！鄙锏男袨榕c天氣的變化有一定關(guān)系。沿海漁民都知道，生活在沿岸的魚和水母成批地游向大海，就預(yù)示著風(fēng)暴即將來(lái)臨。 水母，又叫海蜇，是一種古老的腔腸動(dòng)物，早在5億年前，它就漂浮在海洋里了。這種低等動(dòng)物有預(yù)測(cè)風(fēng)暴的本能，每當(dāng)風(fēng)暴來(lái)臨前，它就游向大海避難去了。 原來(lái)，在藍(lán)色的海洋上，由空氣和波浪摩擦而產(chǎn)生的次聲波 (頻率為每秒8—13次)，總是風(fēng)暴來(lái)臨的前奏曲。這種次聲波人耳無(wú)法聽(tīng)到，小小的水母卻很敏感。仿生學(xué)家發(fā)現(xiàn)，水母的耳朵的共振腔里長(zhǎng)著一個(gè)細(xì)柄，柄上有個(gè)小球，球內(nèi)有塊小小的聽(tīng)石，當(dāng)風(fēng)暴前的次聲波沖擊水母耳中的聽(tīng)石時(shí)，聽(tīng)石就剌激球壁上的神經(jīng)感受器，于是水母就聽(tīng)到了正在來(lái)臨的風(fēng)暴的隆隆聲。 仿生學(xué)家仿照水母耳朵的結(jié)構(gòu)和功能，設(shè)計(jì)了水母耳風(fēng)暴預(yù)測(cè)儀，相當(dāng)精確地模擬了水母感受次聲波的器官。把這種儀器安裝在艦船的前甲板上，當(dāng)接受到風(fēng)暴的次聲波時(shí)，可令旋轉(zhuǎn)360°的喇叭自行停止旋轉(zhuǎn)，它所指的方向，就是風(fēng)暴前進(jìn)的方向；指示器上的讀數(shù)即可告知風(fēng)暴的強(qiáng)度。這種預(yù)測(cè)儀能提前15小時(shí)對(duì)風(fēng)暴作出預(yù)報(bào)，對(duì)航海和漁業(yè)的安全都有重要意義。

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  麥民邈 2009-03-23 00:00:00

  仿生設(shè)計(jì)學(xué) 仿生設(shè)計(jì)學(xué)，亦可稱之為設(shè)計(jì)仿生學(xué)（Design Bionics），它是在仿生學(xué)和設(shè)計(jì)學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一門新興邊緣學(xué)科，主要涉及到數(shù)學(xué)、生物學(xué)、電子學(xué)、物理學(xué)、控制論、信息論、人機(jī)學(xué)、心理學(xué)、材料學(xué)、機(jī)械學(xué)、動(dòng)力學(xué)、工程學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、色彩學(xué)、美學(xué)、傳播學(xué)、倫理學(xué)等相關(guān)學(xué)科。 仿生設(shè)計(jì)學(xué)與舊有的仿生學(xué)成果應(yīng)用不同，它是以自然界萬(wàn)事萬(wàn)物的“形”、“色”、“音”、“功能”、“結(jié)構(gòu)”等為研究對(duì)象，有選擇地在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)用這些特征原理進(jìn)行的設(shè)計(jì)，同時(shí)結(jié)合仿生學(xué)的研究成果，為設(shè)計(jì)提供新的思想、新的原理、新的方法和新的途徑。在某種意義上，仿生設(shè)計(jì)學(xué)可以說(shuō)是仿生學(xué)的延續(xù)和發(fā)展，是仿生學(xué)研究成果在人類生存方式中的反映。 仿生設(shè)計(jì)學(xué)作為人類社會(huì)生產(chǎn)活動(dòng)與自然界的鍥合點(diǎn)，使人類社會(huì)與自然達(dá)到了高度的統(tǒng)一，正逐漸成為設(shè)計(jì)發(fā)展過(guò)程中新的亮點(diǎn)。 自古以來(lái)，自然界就是人類各種科學(xué)技術(shù)原理及重大發(fā)明的源泉。生物界有著種類繁多的動(dòng)植物及物質(zhì)存在，它們?cè)诼L(zhǎng)的進(jìn)化過(guò)程中，為了求得生存與發(fā)展，逐漸具備了適應(yīng)自然界變化的本領(lǐng)。人類生活在自然界中，與周圍的生物作“鄰居”，這些生物各種各樣的奇異本領(lǐng)，吸引著人們?nèi)ハ胂蠛湍７?。人類運(yùn)用其觀察、思維和設(shè)計(jì)能力，開(kāi)始了對(duì)生物的模仿，并通過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)，制造出簡(jiǎn)單的工具，增強(qiáng)了自己與自然界斗爭(zhēng)的本領(lǐng)和能力。 人類Z初使用的工具——木棒和石斧，無(wú)疑是使用的天然木棒和天然石塊；骨針的使用，無(wú)疑是魚刺的模仿……所有這些工具的創(chuàng)造、生活方式的選擇都不能說(shuō)是人類憑空想象出來(lái)的，只能說(shuō)是對(duì)自然中存在的物質(zhì)及某種構(gòu)成方式的直接模擬，是人類初級(jí)創(chuàng)造階段，也可以說(shuō)是仿生設(shè)計(jì)的起源和雛形，它們雖然是比較粗糙的、表面的，但卻是我們今天得以發(fā)展的基礎(chǔ)。 在我國(guó)，早就有著模仿生物的事例。相傳在公元前三千多年，我們的祖先有巢氏模仿鳥類在樹上營(yíng)巢，以防御猛獸的傷害；四千多年前，我們的祖先“見(jiàn)飛蓬轉(zhuǎn)而知為車”，即見(jiàn)到隨風(fēng)旋轉(zhuǎn)的飛蓬草而發(fā)明輪子，做有裝成輪子的車。古代廟宇中大殿之前的山門的建造，就其建筑結(jié)構(gòu)來(lái)看，頗有點(diǎn)像大象的架勢(shì)，柱子又圓又粗，仿佛像大象的腿。 我國(guó)古代勤勞勇敢的勞動(dòng)人民對(duì)于絢麗的天空、翱翔的蒼鷹早就有著各種美妙的幻想。根據(jù)秦漢時(shí)期史書記載，兩千多年前，我國(guó)人民就發(fā)明了風(fēng)箏，并且應(yīng)用于軍事聯(lián)絡(luò)。春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)代，魯國(guó)匠人魯班，本名公輸般，首先開(kāi)始研制能飛的木鳥；并且他從一種能劃破皮膚的帶齒的草葉得到啟示而發(fā)明了鋸子。據(jù)《杜陽(yáng)雜編》記載，唐朝有個(gè)韓志和，“善雕木作鸞、鶴、鴉、鵲之狀，飲啄動(dòng)靜與真無(wú)異，以關(guān)戾置于腹內(nèi)，發(fā)之則凌云奮飛，可高達(dá)三丈至一二百步外，始卻下?！蔽鳚h時(shí)期，有人用鳥的羽毛做成翅膀，從高臺(tái)上飛下來(lái)，企圖模仿鳥的飛行。以上幾例，足以說(shuō)明我國(guó)古代勞動(dòng)人民對(duì)鳥類的撲翼和飛行，進(jìn)行了細(xì)致的觀察和研究，這也是Z早的仿生設(shè)計(jì)活動(dòng)之一。明代發(fā)明的一種火箭武器“神火飛鴉”，也反映了人們向鳥類借鑒的愿望。 我國(guó)古代勞動(dòng)人民對(duì)水生動(dòng)物——魚類的模仿也卓有成效。通過(guò)對(duì)水中生活的魚類的模仿，古人伐木鑿船，用木材做成魚形的船體，仿照魚的胸鰭和尾鰭制成雙槳和單櫓，由此取得水上運(yùn)輸?shù)淖杂?。后?lái)隨制作水平提高而出現(xiàn)的龍船，多少受到了不少動(dòng)物外形的影響。古代水戰(zhàn)中使用的火箭武器 “火龍出水”，多少有點(diǎn)模仿動(dòng)物的意思。以上事例說(shuō)明，我國(guó)古代勞動(dòng)人民早期的仿生設(shè)計(jì)活動(dòng)，為開(kāi)發(fā)我國(guó)光輝燦爛的古代文明，創(chuàng)造了非凡的業(yè)績(jī)。 外國(guó)的文明史上，大致也經(jīng)歷了相似的過(guò)程。在包含了豐富生產(chǎn)知識(shí)的古希臘神話中，有人用羽毛和蠟做成翅膀，逃出迷宮；還有泰爾發(fā)明了鋸子，傳說(shuō)這是從魚背骨和蛇的腭骨的形狀受到啟示而創(chuàng)造出來(lái)的。十五世紀(jì)時(shí)，德國(guó)的天文學(xué)家米勒制造了一只鐵蒼蠅和一只機(jī)械鷹，并進(jìn)行了飛行表演。 一八ОΟ年左右，英國(guó)科學(xué)家、空氣動(dòng)力學(xué)的創(chuàng)始人之一—?jiǎng)P利，模仿鱒魚和山鷸的紡錘形，找到阻力小的流線型結(jié)構(gòu)。凱利還模仿鳥翅設(shè)計(jì)了一種機(jī)翼曲線，對(duì)航空技術(shù)的誕生起了很大的促進(jìn)作用。同一時(shí)期，法國(guó)生理學(xué)家馬雷，對(duì)鳥的飛行進(jìn)行了仔細(xì)的研究，在他的著作《動(dòng)物的機(jī)器》一書中，介紹了鳥類的體重與翅膀面積的關(guān)系。德國(guó)人亥姆霍茲也從研究飛行動(dòng)物中，發(fā)現(xiàn)飛行動(dòng)物的體重與身體的線度的立方成正比。亥姆霍茲的研究指出了飛行物體身體大小的局限。人們通過(guò)對(duì)鳥類飛行器官的詳細(xì)研究和認(rèn)真的模仿，根據(jù)鳥類飛行機(jī)構(gòu)的原理，終于制造了能夠載人飛行的滑翔機(jī)。 后來(lái)，設(shè)計(jì)師又根據(jù)鶴的體態(tài)設(shè)計(jì)出了掘土機(jī)的懸臂，在一戰(zhàn)期間，人們從毒氣戰(zhàn)幸存的野豬身上中獲得啟示，模仿野豬的鼻子設(shè)計(jì)出了防毒面具。在海洋中浮沉靈活的潛水艇又是運(yùn)用了哪些原理？雖然我們無(wú)據(jù)考察潛艇設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)潛艇時(shí)是否請(qǐng)教了生物界，但是不難設(shè)想，設(shè)計(jì)師一定懂得魚鰾是魚類用來(lái)改變身體同水的比重，使之能在水中沉浮的重要器官。青蛙是水陸兩棲動(dòng)物，體育工作者就是認(rèn)真研究了青蛙在水中的運(yùn)動(dòng)姿勢(shì)，總結(jié)出一套既省力、又快速的游泳動(dòng)作——蛙泳。另外，為潛水員制作的蹼，幾乎完全按照青蛙的后肢形狀做成，這就大大提高了潛水員在水中的活動(dòng)能力。 二、仿生設(shè)計(jì)的歷史 自古以來(lái)，自然界就是人類各種科學(xué)技術(shù)原理及重大發(fā)明的源泉。生物界有著種類繁多的動(dòng)植物及物質(zhì)存在，它們?cè)诼L(zhǎng)的進(jìn)化過(guò)程中，為了求得生存與發(fā)展，逐漸具備了適應(yīng)自然界變化的本領(lǐng)。人類生活在自然界中，與周圍的生物作“鄰居”，這些生物各種各樣的奇異本領(lǐng)，吸引著人們?nèi)ハ胂蠛湍７隆Ｈ祟愡\(yùn)用其觀察、思維和設(shè)計(jì)能力，開(kāi)始了對(duì)生物的模仿，并通過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)，制造出簡(jiǎn)單的工具，增強(qiáng)了自己與自然界斗爭(zhēng)的本領(lǐng)和能力。 人類Z初使用的工具——木棒和石斧，無(wú)疑是使用的天然木棒和天然石塊；骨針的使用，無(wú)疑是魚刺的模仿……所有這些工具的創(chuàng)造、生活方式的選擇都不能說(shuō)是人類憑空想象出來(lái)的，只能說(shuō)是對(duì)自然中存在的物質(zhì)及某種構(gòu)成方式的直接模擬，是人類初級(jí)創(chuàng)造階段，也可以說(shuō)是仿生設(shè)計(jì)的起源和雛形，它們雖然是比較粗糙的、表面的，但卻是我們今天得以發(fā)展的基礎(chǔ)。 在我國(guó)，早就有著模仿生物的事例。相傳在公元前三千多年，我們的祖先有巢氏模仿鳥類在樹上營(yíng)巢，以防御猛獸的傷害；四千多年前，我們的祖先“見(jiàn)飛蓬轉(zhuǎn)而知為車”，即見(jiàn)到隨風(fēng)旋轉(zhuǎn)的飛蓬草而發(fā)明輪子，做有裝成輪子的車。古代廟宇中大殿之前的山門的建造，就其建筑結(jié)構(gòu)來(lái)看，頗有點(diǎn)像大象的架勢(shì)，柱子又圓又粗，仿佛像大象的腿。 我國(guó)古代勤勞勇敢的勞動(dòng)人民對(duì)于絢麗的天空、翱翔的蒼鷹早就有著各種美妙的幻想。根據(jù)秦漢時(shí)期史書記載，兩千多年前，我國(guó)人民就發(fā)明了風(fēng)箏，并且應(yīng)用于軍事聯(lián)絡(luò)。春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)代，魯國(guó)匠人魯班，本名公輸般，首先開(kāi)始研制能飛的木鳥；并且他從一種能劃破皮膚的帶齒的草葉得到啟示而發(fā)明了鋸子。據(jù)《杜陽(yáng)雜編》記載，唐朝有個(gè)韓志和，“善雕木作鸞、鶴、鴉、鵲之狀，飲啄動(dòng)靜與真無(wú)異，以關(guān)戾置于腹內(nèi)，發(fā)之則凌云奮飛，可高達(dá)三丈至一二百步外，始卻下。”西漢時(shí)期，有人用鳥的羽毛做成翅膀，從高臺(tái)上飛下來(lái)，企圖模仿鳥的飛行。以上幾例，足以說(shuō)明我國(guó)古代勞動(dòng)人民對(duì)鳥類的撲翼和飛行，進(jìn)行了細(xì)致的觀察和研究，這也是Z早的仿生設(shè)計(jì)活動(dòng)之一。明代發(fā)明的一種火箭武器“神火飛鴉”，也反映了人們向鳥類借鑒的愿望。 我國(guó)古代勞動(dòng)人民對(duì)水生動(dòng)物——魚類的模仿也卓有成效。通過(guò)對(duì)水中生活的魚類的模仿，古人伐木鑿船，用木材做成魚形的船體，仿照魚的胸鰭和尾鰭制成雙槳和單櫓，由此取得水上運(yùn)輸?shù)淖杂?。后?lái)隨制作水平提高而出現(xiàn)的龍船，多少受到了不少動(dòng)物外形的影響。古代水戰(zhàn)中使用的火箭武器 “火龍出水”，多少有點(diǎn)模仿動(dòng)物的意思。以上事例說(shuō)明，我國(guó)古代勞動(dòng)人民早期的仿生設(shè)計(jì)活動(dòng)，為開(kāi)發(fā)我國(guó)光輝燦爛的古代文明，創(chuàng)造了非凡的業(yè)績(jī)。 外國(guó)的文明史上，大致也經(jīng)歷了相似的過(guò)程。在包含了豐富生產(chǎn)知識(shí)的古希臘神話中，有人用羽毛和蠟做成翅膀，逃出迷宮；還有泰爾發(fā)明了鋸子，傳說(shuō)這是從魚背骨和蛇的腭骨的形狀受到啟示而創(chuàng)造出來(lái)的。十五世紀(jì)時(shí)，德國(guó)的天文學(xué)家米勒制造了一只鐵蒼蠅和一只機(jī)械鷹，并進(jìn)行了飛行表演。 一八ОΟ年左右，英國(guó)科學(xué)家、空氣動(dòng)力學(xué)的創(chuàng)始人之一—?jiǎng)P利，模仿鱒魚和山鷸的紡錘形，找到阻力小的流線型結(jié)構(gòu)。凱利還模仿鳥翅設(shè)計(jì)了一種機(jī)翼曲線，對(duì)航空技術(shù)的誕生起了很大的促進(jìn)作用。同一時(shí)期，法國(guó)生理學(xué)家馬雷，對(duì)鳥的飛行進(jìn)行了仔細(xì)的研究，在他的著作《動(dòng)物的機(jī)器》一書中，介紹了鳥類的體重與翅膀面積的關(guān)系。德國(guó)人亥姆霍茲也從研究飛行動(dòng)物中，發(fā)現(xiàn)飛行動(dòng)物的體重與身體的線度的立方成正比。亥姆霍茲的研究指出了飛行物體身體大小的局限。人們通過(guò)對(duì)鳥類飛行器官的詳細(xì)研究和認(rèn)真的模仿，根據(jù)鳥類飛行機(jī)構(gòu)的原理，終于制造了能夠載人飛行的滑翔機(jī)。 后來(lái)，設(shè)計(jì)師又根據(jù)鶴的體態(tài)設(shè)計(jì)出了掘土機(jī)的懸臂，在一戰(zhàn)期間，人們從毒氣戰(zhàn)幸存的野豬身上中獲得啟示，模仿野豬的鼻子設(shè)計(jì)出了防毒面具。在海洋中浮沉靈活的潛水艇又是運(yùn)用了哪些原理？雖然我們無(wú)據(jù)考察潛艇設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)潛艇時(shí)是否請(qǐng)教了生物界，但是不難設(shè)想，設(shè)計(jì)師一定懂得魚鰾是魚類用來(lái)改變身體同水的比重，使之能在水中沉浮的重要器官。青蛙是水陸兩棲動(dòng)物，體育工作者就是認(rèn)真研究了青蛙在水中的運(yùn)動(dòng)姿勢(shì)，總結(jié)出一套既省力、又快速的游泳動(dòng)作——蛙泳。另外，為潛水員制作的蹼，幾乎完全按照青蛙的后肢形狀做成，這就大大提高了潛水員在水中的活動(dòng)能力。 三、仿生設(shè)計(jì)的發(fā)展 到了近代，生物學(xué)、電子學(xué)、動(dòng)力學(xué)等學(xué)科的發(fā)展亦促進(jìn)了仿生設(shè)計(jì)學(xué)的發(fā)展。以飛機(jī)的產(chǎn)生為例： 在經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次模仿鳥類的飛行失敗后，人們通過(guò)不泄的努力，終于找到了鳥類能夠飛行的原因：鳥的翅膀上彎下平，飛行時(shí)，上面的氣流比下面的快，由此形成下面的壓力比上面的大，于是翅膀就產(chǎn)生了垂直向上的升力，飛的越快，升力越大。 1852年，法國(guó)人季法兒發(fā)明了氣球飛船；1870年，德國(guó)人奧托.利連塔爾制造了diyi架滑翔機(jī)。利連塔爾是十九世紀(jì)末的一位具有大無(wú)畏冒險(xiǎn)精神的人，他望著家鄉(xiāng)波美拉尼亞的鸛用笨拙的翅膀從他房頂上飛過(guò)，他堅(jiān)信人能飛行。1891年，他開(kāi)始研制一種弧形肋狀蝙蝠翅膀式的單翼滑翔機(jī)，自己還進(jìn)行試飛；此后五年，他進(jìn)行了2000多次滑翔飛行，并同鳥類進(jìn)行了對(duì)比研究，提供了很有價(jià)值的資料。資料證明：氣流流經(jīng)機(jī)翼上部曲面所走路程，比氣流流經(jīng)機(jī)翼下平直表面距離較長(zhǎng)，因而也較快，這樣才能保證氣流在機(jī)翼的后緣點(diǎn)匯合；上部氣流由于走的較快，它就較為稀薄，從而產(chǎn)生強(qiáng)大吸力，約占機(jī)翼升力的三分之二大??；其余的升力來(lái)自翼下氣流對(duì)機(jī)翼的壓力。 19世紀(jì)末，內(nèi)燃機(jī)的出現(xiàn)，給了人類有史以來(lái)一直夢(mèng)寐以求的東西：翅膀。不用說(shuō)這種翅膀是笨拙的、原始的和不可靠的，然而這卻是使人類能隨風(fēng)伴鳥一起飛翔的翅膀。 萊特兄弟發(fā)明了真正意義上的飛機(jī)。在飛機(jī)的設(shè)計(jì)制作過(guò)程中，怎樣使飛機(jī)拐彎和怎樣使它穩(wěn)定一直困繞著他們。為此，萊特兄弟又研究了鳥的飛行。例如，他們研究鶙鵳怎樣使一只翅膀下落，靠轉(zhuǎn)動(dòng)這只下落的翅膀保持平衡；這只翅膀上增大的壓力怎樣使鶙鵳保持穩(wěn)定和平衡。這兩個(gè)人給他們的滑翔機(jī)裝上翼梢副翼進(jìn)行這些實(shí)驗(yàn)，由地面上的人用繩控制，使之能轉(zhuǎn)動(dòng)或彎翹。他們的第二個(gè)成功的實(shí)驗(yàn)是用操縱飛機(jī)后部一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的方向舵來(lái)控制飛機(jī)的方向，通過(guò)方向舵使飛機(jī)向左或向右轉(zhuǎn)彎。 后來(lái)，隨著飛機(jī)的不斷發(fā)展，它們逐漸失去了原來(lái)那些笨重而難看的體形，它們變的更簡(jiǎn)單，更加實(shí)用。機(jī)身和單曲面機(jī)翼都呈現(xiàn)出象海貝、魚和受波浪沖洗的石頭所具有的自然線條。飛機(jī)的效率增加了，比以前飛的更快，飛的更高。到了現(xiàn)代，科學(xué)高度發(fā)展但環(huán)境破*、生態(tài)失衡、能源枯竭，人類意識(shí)到了重新認(rèn)識(shí)自然，探討與自然更加和諧的生存方式的高度緊迫感，亦認(rèn)識(shí)到仿生設(shè)計(jì)學(xué)對(duì)人類未來(lái)發(fā)展的重要性。特別是一九六Ο年秋，在美國(guó)俄亥俄州召開(kāi)了diyi次仿生學(xué)討論會(huì)，成為仿生學(xué)的正式誕生之日。 此后，仿生技術(shù)取得了飛躍的發(fā)展，并獲得了廣泛的應(yīng)用。仿生設(shè)計(jì)亦隨之獲得突飛猛進(jìn)的發(fā)展，一大批仿生設(shè)計(jì)作品如智能機(jī)器人、雷達(dá)、聲納、人工臟器、自動(dòng)控制器、自動(dòng)導(dǎo)航器等等應(yīng)運(yùn)而生。 近代，科學(xué)家根據(jù)青蛙眼睛的特殊構(gòu)造研制了電子蛙眼，用于監(jiān)視飛機(jī)的起落和跟蹤人造衛(wèi)星；根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)原理仿照鴨子頭形狀而設(shè)計(jì)的高速列車；模仿某些魚類所喜歡的聲音來(lái)誘捕魚的電子誘魚器；通過(guò)對(duì)螢火蟲和海蠅地發(fā)光原理的研究，獲得了化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能的新方法，從而研制出化學(xué)熒光燈等等。 目前，仿生設(shè)計(jì)學(xué)在對(duì)生物體幾何尺寸及其外形的模仿同時(shí)，還通過(guò)研究生物系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能、能量轉(zhuǎn)換、信息傳遞等各種優(yōu)異特征，并把它運(yùn)用到技術(shù)系統(tǒng)中，改善已有的工程設(shè)備，并創(chuàng)造出新的工藝、自動(dòng)化裝置、特種技術(shù)元件等技術(shù)系統(tǒng)；同時(shí)仿生設(shè)計(jì)學(xué)為創(chuàng)造新的科學(xué)技術(shù)裝備、建筑結(jié)構(gòu)和新工藝提供原理、設(shè)計(jì)思想或規(guī)劃藍(lán)圖，亦為現(xiàn)代設(shè)計(jì)的發(fā)展提供了新的方向，并充當(dāng)了人類社會(huì)與自然界溝通信息的“紐帶”。 對(duì)人腦的探索，可以展望未來(lái)的電子計(jì)算機(jī)有可能具有生物原理的功能。同它相比，現(xiàn)在的電子計(jì)算機(jī)只能作為算盤。 對(duì)植物光合作用的研究，將為延長(zhǎng)人類的壽命、ZL疾病提供一個(gè)嶄新的醫(yī)學(xué)發(fā)展途徑。 對(duì)生物體結(jié)構(gòu)和形態(tài)的研究，有可能使未來(lái)的建筑、產(chǎn)品改變模樣。使人們從“城市”這個(gè)人造物理環(huán)境中重新回歸“自然”。 信天翁是一種海鳥，它具有淡化海水的器官——“去鹽器”。對(duì)其“去鹽器”的結(jié)構(gòu)及其工作原理的研究，可以啟發(fā)人們?nèi)ジ纳婆f的或創(chuàng)造出新的海水淡化裝置。 白蟻能把吃下去的木質(zhì)轉(zhuǎn)化為脂肪和蛋白質(zhì)，對(duì)其機(jī)理的研究，將會(huì)對(duì)人工合成這些物質(zhì)有所啟發(fā)。 同時(shí)仿生設(shè)計(jì)亦可對(duì)人類的生命和健康造成巨大的影響。例如人們可以通過(guò)仿生技術(shù)，設(shè)計(jì)制造制造出人造器官，如血管、腎、骨膜、關(guān)節(jié)、食道、氣管、尿道、心臟、肝臟、血液、子宮、肺、胰、眼、耳以及人工細(xì)胞。專家預(yù)測(cè)，在本世紀(jì)中后期，除腦以外人的所有器官都可以用人工器官代替。例如，模擬血液的功能，可以制造、傳遞養(yǎng)料及廢物，并能與氧氣及二氧化碳自動(dòng)結(jié)合并分離的液態(tài)碳?xì)浠衔锶斯ぱ?；模擬腎功能，用多孔纖維增透膜制成血液過(guò)濾器，也就是人工腎；模擬肝臟，根據(jù)活性碳或離子交換樹脂吸附過(guò)濾有毒物質(zhì)，制成人工肝器；模擬心臟功能，用血液和單向?qū)?qū)動(dòng)裝置，組成人工心臟自動(dòng)循環(huán)器。 隨著對(duì)宇宙的開(kāi)發(fā)、認(rèn)識(shí)，又將使人類不但認(rèn)識(shí)宇宙中新形式的生命，而且將為人類提供嶄新的設(shè)計(jì)，創(chuàng)造出地球上前所未有的新的裝置…… 仿生設(shè)計(jì)學(xué)的特點(diǎn)與研究?jī)?nèi)容 仿生設(shè)計(jì)學(xué)是仿生學(xué)與設(shè)計(jì)學(xué)互相交叉滲透而結(jié)合成的一門的邊緣學(xué)科，其研究范圍非常廣泛，研究?jī)?nèi)容豐富多彩，特別是由于仿生學(xué)和設(shè)計(jì)學(xué)涉及到自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的許多學(xué)科，因此也就很難對(duì)仿生設(shè)計(jì)學(xué)的研究?jī)?nèi)容進(jìn)行劃分。這里，我們是基于對(duì)所模擬生物系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中的不同應(yīng)用而分門別類的。歸納起來(lái)，仿生設(shè)計(jì)學(xué)的研究?jī)?nèi)容主要有： 1、形態(tài)仿生設(shè)計(jì)學(xué)研究的是生物體（包括動(dòng)物、植物、微生物、人類）和自然界物質(zhì)存在（如日、月、風(fēng)、云、山、川、雷、電等）的外部形態(tài)及其象征寓意，以及如何通過(guò)相應(yīng)的藝術(shù)處理手法將之應(yīng)用與設(shè)計(jì)之中。 2、功能仿生設(shè)計(jì)學(xué)主要研究生物體和自然界物質(zhì)存在的功能原理，并用這些原理去改進(jìn)現(xiàn)有的或建造新的技術(shù)系統(tǒng)，以促進(jìn)產(chǎn)品的更新?lián)Q代或新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。 3、視覺(jué)仿生設(shè)計(jì)學(xué)研究生物體的視覺(jué)器官對(duì)圖象的識(shí)別、對(duì)視覺(jué)信號(hào)的分析與處理，以及相應(yīng)的視覺(jué)流程；他廣泛應(yīng)用與產(chǎn)品設(shè)計(jì)、視覺(jué)傳達(dá)設(shè)計(jì)和環(huán)境設(shè)計(jì)之中。 4、結(jié)構(gòu)仿生設(shè)計(jì)學(xué)主要研究生物體和自然界物質(zhì)存在的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用問(wèn)題，適用與產(chǎn)品設(shè)計(jì)和建筑設(shè)計(jì)。研究Z多的是植物的莖、葉以及動(dòng)物形體、肌肉、骨骼的結(jié)構(gòu)。 從國(guó)內(nèi)外仿生設(shè)計(jì)學(xué)的發(fā)展情況來(lái)看，形態(tài)仿生設(shè)計(jì)學(xué)和功能仿生設(shè)計(jì)學(xué)是目前研究的ZD。在本文中，還將著重介紹形態(tài)仿生學(xué)和功能仿生設(shè)計(jì)學(xué)的一些情況。 作為一門新興的邊緣交叉學(xué)科，仿生設(shè)計(jì)學(xué)具有某些設(shè)計(jì)學(xué)和仿生學(xué)的特點(diǎn)，但他又有別與這兩門學(xué)科。具體說(shuō)來(lái)，仿生設(shè)計(jì)學(xué)具有如下特點(diǎn)： 1、 藝術(shù)科學(xué)性 仿生設(shè)計(jì)學(xué)是現(xiàn)代設(shè)計(jì)學(xué)的一個(gè)分支、一個(gè)補(bǔ)充。同其它設(shè)計(jì)學(xué)科一樣，仿生設(shè)計(jì)學(xué)亦具有它們的共同特性——藝術(shù)性。鑒于仿生設(shè)計(jì)學(xué)是以一定的設(shè)計(jì)原理為基礎(chǔ)、以一定的仿生學(xué)理論和研究成果為依據(jù)，因此具有很嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)性。 2、 商業(yè)性 仿生設(shè)計(jì)學(xué)為設(shè)計(jì)服務(wù)，為消費(fèi)者服務(wù)，同時(shí)的仿生設(shè)計(jì)作品亦可刺激消費(fèi)、引導(dǎo)消費(fèi)、創(chuàng)造消費(fèi)。 3、 無(wú)限可逆性 以仿生設(shè)計(jì)學(xué)為理論依據(jù)的仿生設(shè)計(jì)作品都可以在自然界中找到設(shè)計(jì)的原型，該作品在設(shè)計(jì)、投產(chǎn)、銷售過(guò)程中所遇到的各種問(wèn)題又可以促進(jìn)仿生設(shè)計(jì)學(xué)的研究與發(fā)展。仿生學(xué)的研究對(duì)象是無(wú)限的，仿生設(shè)計(jì)學(xué)的研究對(duì)象亦是無(wú)限的；同理，仿生設(shè)計(jì)的原型也是無(wú)限的，只要潛心研究大自然，我們永遠(yuǎn)不會(huì)有江郎才盡的一天。 4、 學(xué)科知識(shí)的綜合性 要熟悉和運(yùn)用仿生設(shè)計(jì)學(xué)，必須具備一定的數(shù)學(xué)、生物學(xué)、電子學(xué)、物理學(xué)、控制論、信息論、人機(jī)學(xué)、心理學(xué)、材料學(xué)、機(jī)械學(xué)、動(dòng)力學(xué)、工程學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、色彩學(xué)、美學(xué)、傳播學(xué)、倫理學(xué)等相關(guān)學(xué)科的基本知識(shí)。 5、 學(xué)科的交叉性 要深入研究和了解仿生設(shè)計(jì)學(xué)，必須在設(shè)計(jì)學(xué)的基礎(chǔ)上，既要了解生物學(xué)、社會(huì)科學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，又要對(duì)當(dāng)前仿生學(xué)的研究成果有清晰的認(rèn)識(shí)。它是產(chǎn)生于幾個(gè)學(xué)科交叉點(diǎn)上的一種新型交叉學(xué)科。 五、仿生設(shè)計(jì)學(xué)的研究方法 仿生設(shè)計(jì)學(xué)的研究方法主要為“模型分析法”： 1、創(chuàng)造生物模型和技術(shù)模型 首先從自然中選取研究對(duì)象，然后依此對(duì)象建立各種實(shí)體模型或虛擬模型，用各種技術(shù)手段（包括材料、工藝、計(jì)算機(jī)等）對(duì)它們進(jìn)行研究，做出定量的數(shù)學(xué)依據(jù)；通過(guò)對(duì)生物體和模型定性的、定量的分析，把生物體的形態(tài)、結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為可以利用在技術(shù)領(lǐng)域的抽象功能，并考慮用不同的物質(zhì)材料和工藝手段創(chuàng)造新的形態(tài)和結(jié)構(gòu)。 ① 從功能出發(fā)、研究生物體結(jié)構(gòu)形態(tài)——制造生物模型。 找到研究對(duì)象的生物原理，通過(guò)對(duì)生物的感知，形成對(duì)生物體的感性認(rèn)識(shí)。從功能出發(fā)，研究生物的結(jié)構(gòu)形態(tài)，在感性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，除去無(wú)關(guān)因素，并加以簡(jiǎn)化，提出一個(gè)生物模型。對(duì)照生物原型進(jìn)行定性的分析，用模型模擬生物結(jié)構(gòu)原理。目的是研究生物體本身的結(jié)構(gòu)原理。 ② 從結(jié)構(gòu)形態(tài)出發(fā)，達(dá)到抽象功能——制造技術(shù)模型 根據(jù)對(duì)生物體的分析，做出定量的數(shù)學(xué)依據(jù)，用各種技術(shù)手段（包括材料、工藝等）制造出可以在產(chǎn)品上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的技術(shù)模型。牢牢掌握量的尺度，從具象的形態(tài)和結(jié)構(gòu)中，抽象出功能原理。目的是研究和發(fā)展技術(shù)模型本身。 2、可行性分析與研究 建立好模型后，開(kāi)始對(duì)它們進(jìn)行各種可行性的分析與研究： ① 功能性分析 找到研究對(duì)象的生物原理，通過(guò)對(duì)生物的感知，形成對(duì)生物體的感性認(rèn)識(shí)。從功能出發(fā)，對(duì)照生物原型進(jìn)行定性的分析。 ② 外部形態(tài)分析 對(duì)生物體的外部形態(tài)分析，可以是抽象的，也可以是具象的。在此過(guò)程中ZD考慮的是人機(jī)工學(xué)、寓意、材料與加工工藝等方面的問(wèn)題。 ③ 色彩分析 進(jìn)行色彩的分析同時(shí)，亦要對(duì)生物的生活環(huán)境進(jìn)行分析，要研究為什么是這種色彩？在這一環(huán)境下這種色彩有什么功能？ ④ 內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析 研究生物的結(jié)構(gòu)形態(tài)，在感性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，除去無(wú)關(guān)因素，并加以簡(jiǎn)化，通過(guò)分析，找出其在設(shè)計(jì)中值得借鑒合利用的地方。 ⑤ 運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析 利用現(xiàn)有的高科技手段，對(duì)生物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行研究，找出其運(yùn)動(dòng)的原理，針對(duì)性的解決設(shè)計(jì)工程中的問(wèn)題。 當(dāng)然，我們還可以就生物體的其它方面進(jìn)行各種可行性分析。 -------------------------------------------------------------------------------- -- 作者：文丐 -- 發(fā)布時(shí)間：2004-9-15 7:41:15 -- 仿生搓洗引爆洗衣機(jī)新革命 仿生是高科技的代名詞，它是指運(yùn)用的科學(xué)技術(shù)，來(lái)模仿生物的各種官能感覺(jué)和思維判功能，更加有效地為人數(shù)服務(wù)。各國(guó)都在不遺余力地加大在仿生學(xué)方面的研究。可以說(shuō)，仿生學(xué)研究程度的高低，是國(guó)家綜合國(guó)力的重要標(biāo)志之一。榮事達(dá)集團(tuán)研制開(kāi)發(fā)的“仿生搓洗”全自動(dòng)洗衣機(jī)Z近推向市場(chǎng)，將仿生技 術(shù)運(yùn)用于洗衣機(jī)領(lǐng)域，產(chǎn)生了革命性的影響。 據(jù)了解，這種洗衣機(jī)首先具有神經(jīng)智能網(wǎng)絡(luò)功能，可以模仿人的恩維判斷能力，根據(jù)衣物的重量、質(zhì)地、臟污程度來(lái)自行決定洗滌程序、洗滌時(shí)間和水位的高低，從而達(dá)到Z佳的洗滌狀態(tài)。其次，具有搓衣板的功能。洗衣機(jī)內(nèi)的搓洗棒能夠像手一樣隨心所欲地來(lái)回搓動(dòng)，這種搓動(dòng)被控制在300度以內(nèi)，能夠保證把衣服洗干凈又防止衣服纏繞。三是它去除了傳統(tǒng)洗衣機(jī)因機(jī)械傳動(dòng)裝置所包含的機(jī)械連桿、曲柄、齒輪等部件轉(zhuǎn)動(dòng)所帶來(lái)的噪音，采用直流永磁無(wú)刷電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，有效地防止噪音的產(chǎn)生。 直流永磁無(wú)刷電機(jī)可節(jié)電50％ 采用直流永磁無(wú)刷電機(jī)，在電子驅(qū)動(dòng)器的控制下可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，并可精確地控制搓洗棒每次轉(zhuǎn)動(dòng)的次數(shù)和角度。因此，不同的衣物質(zhì)地、臟污程度可以設(shè)定不同的洗滌程序，有效地模仿了人工搓洗的快慢節(jié)奏和力度，實(shí)現(xiàn)“仿生”搓洗。另外，采用直流永磁電機(jī)比采用交流電機(jī)節(jié)電50％。 電子剎車技術(shù)把噪音降到Z低 有洗衣機(jī)的消費(fèi)者會(huì)有因噪音大而煩惱的體會(huì)，他們?cè)趽Q購(gòu)洗衣機(jī)時(shí)總希望擁有一臺(tái)沒(méi)有噪音的洗衣機(jī)?！胺律晗础毕匆聶C(jī)則恰好能滿足這一點(diǎn)。 這主要是因?yàn)椤胺律晗础毕匆聶C(jī)采用電子擎實(shí)現(xiàn)電子剎車，剎車時(shí)由電機(jī)本身迅速降速，從而避免了像其他洗衣機(jī)采用機(jī)械摩擦剎車時(shí)產(chǎn)生的噪音和振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了靜音運(yùn)轉(zhuǎn)。 搓洗棒確保洗滌過(guò)程中不產(chǎn)生碎屑 有洗衣機(jī)使用經(jīng)驗(yàn)的消費(fèi)者知道，洗衣機(jī)的洗滌桶上部都有一個(gè)過(guò)濾網(wǎng)，用來(lái)過(guò)濾衣物在洗滌時(shí)產(chǎn)生的碎屑。但是“仿生搓洗”洗衣機(jī)卻沒(méi)有這種過(guò)濾網(wǎng)，為什么呢？業(yè)內(nèi)專家解釋，這是因?yàn)椤胺律晗础毕匆聶C(jī)的內(nèi)部構(gòu)造根本有別于波輪式和滾筒式洗衣機(jī)?！胺律晗础毕匆聶C(jī)采用的驅(qū)動(dòng)擎是豎立的搓洗棒，能夠使動(dòng)能從ZY向四周傳遞。當(dāng)洗衣機(jī)啟動(dòng)時(shí)，搓洗棒帶動(dòng)衣物沿著桶壁運(yùn)動(dòng)的角度不超過(guò)300度，有效避免了衣物因連續(xù)旋轉(zhuǎn)而形成的纏繞，以及與桶壁摩擦產(chǎn)生的碎屑，洗得干凈、不纏繞、無(wú)摩擦，當(dāng)然不需要過(guò)濾網(wǎng)。衣物沿桶壁來(lái)回運(yùn)動(dòng)與衣物在搓衣板上的來(lái)回運(yùn)動(dòng)極其相似，并能達(dá)到手洗效果，“仿生搓洗”洗衣機(jī)也由此得名。

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  eye丨shadow 2009-04-07 00:00:00

  1。由令人討厭的蒼蠅，仿制成功一種十分奇特的小型氣體分析儀。已經(jīng)被安裝在宇宙飛船的座艙里，用來(lái)檢測(cè)艙內(nèi)氣體的成分。 2。從螢火蟲到人工冷光； 3。電魚與伏特電池； 4。水母的順風(fēng)耳，仿照水母耳朵的結(jié)構(gòu)和功能，設(shè)計(jì)了水母耳風(fēng)暴預(yù)測(cè)儀，能提前15小時(shí)對(duì)風(fēng)暴作出預(yù)報(bào)，對(duì)航海和漁業(yè)的安全都有重要意義。 5。人們根據(jù)蛙眼的視覺(jué)原理，已研制成功一種電子蛙眼。這種電子蛙眼能像真的蛙眼那樣，準(zhǔn)確無(wú)誤地識(shí)別出特定形狀的物體。把電子蛙眼裝入雷達(dá)系統(tǒng)后，雷達(dá)抗干擾能力大大提高。這種雷達(dá)系統(tǒng)能快速而準(zhǔn)確地識(shí)別出特定形狀的飛機(jī)、艦船和等。特別是能夠區(qū)別真假，防止以假亂真。 電子蛙眼還廣泛應(yīng)用在機(jī)場(chǎng)及交通要道上。在機(jī)場(chǎng)，它能監(jiān)視飛機(jī)的起飛與降落，若發(fā)現(xiàn)飛機(jī)將要發(fā)生碰撞，能及時(shí)發(fā)出警報(bào)。在交通要道，它能指揮車輛的行駛，防止車輛碰撞事故的發(fā)生。 6。根據(jù)蝙蝠超聲定位器的原理，人們還仿制了盲人用的“探路儀”。這種探路儀內(nèi)裝一個(gè)超聲波發(fā)射器，盲人帶著它可以發(fā)現(xiàn)電桿、臺(tái)階、橋上的人等。如今，有類似作用的“超聲眼鏡”也已制成。 7。模擬藍(lán)藻的不完全光合器，將設(shè)計(jì)出仿生光解水的裝置，從而可獲得大量的氫氣。 8。根據(jù)對(duì)人體骨胳肌肉系統(tǒng)和生物電控制的研究，已仿制了人力增強(qiáng)器——步行機(jī)。 9?，F(xiàn)代起重機(jī)的掛鉤起源于許多動(dòng)物的爪子。 10。屋頂瓦楞模仿動(dòng)物的鱗甲。 11。船槳模仿的是魚的鰭。 12。鋸子學(xué)的是螳螂臂，或鋸齒草。 13。蒼耳屬植物獲取靈感發(fā)明了尼龍搭扣。 14。嗅覺(jué)靈敏的龍蝦為人們制造氣味探測(cè)儀提供了思路。 15。壁虎腳趾對(duì)制造能反復(fù)使用的粘性錄音帶提供了令人鼓舞的前景。 16。貝用它的蛋白質(zhì)生成的膠體非常牢固，這樣一種膠體可應(yīng)用在從外科手術(shù)的縫合到補(bǔ)船等一切事情上。 烏賊和誘餌 烏賊體內(nèi)的囊狀物能分泌黑色液體，遇到危險(xiǎn)時(shí)它便釋放出這種黑色液體，誘騙攻擊者上當(dāng)。潛艇設(shè)計(jì)者們仿效烏賊的這一功能讀者設(shè)計(jì)出了誘餌。誘醋似袖珍潛艇，可按潛艇的原航向航行，航速不變，也可模擬噪音、螺旋節(jié)拍、聲信號(hào)和多普勒音調(diào)變化等。正是它這種惟妙惟肖的表演，令敵潛艇或攻擊中的真假難辯，Z終使?jié)撏У靡蕴用摗?蝙蝠-雷達(dá) 小鳥-飛機(jī) 青蛙-電子蛙眼 鯊魚-潛水艇 變色龍-便衣 鯨魚-提高輪船速度 蜻蜓-讓飛機(jī)的機(jī)翼不會(huì)破碎 長(zhǎng)頸鹿-抗荷服 海母-暴雨檢查器 螢火蟲-人工冷光 龍蝦-氣味探測(cè)儀

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  新樂(lè)小男人year 2009-03-21 00:00:00

  1。從令人討厭的蒼蠅身上，仿制成功一種十分奇特的小型氣體分析儀。已經(jīng)被安裝在宇宙飛船的座艙里，用來(lái)檢測(cè)艙內(nèi)氣體的成分。 2。從螢火蟲到人工冷光； 3。電魚與伏特電池； 4。水母的順風(fēng)耳，仿照水母耳朵的結(jié)構(gòu)和功能，設(shè)計(jì)了水母耳風(fēng)暴預(yù)測(cè)儀，能提前15小時(shí)對(duì)風(fēng)暴作出預(yù)報(bào)，對(duì)航海和漁業(yè)的安全都有重要意義。 5。人們根據(jù)蛙眼的視覺(jué)原理，已研制成功一種電子蛙眼。這種電子蛙眼能像真的蛙眼那樣，準(zhǔn)確無(wú)誤地識(shí)別出特定形狀的物體。把電子蛙眼裝入雷達(dá)系統(tǒng)后，雷達(dá)抗干擾能力大大提高。這種雷達(dá)系統(tǒng)能快速而準(zhǔn)確地識(shí)別出特定形狀的飛機(jī)、艦船和等。特別是能夠區(qū)別真假，防止以假亂真。 電子蛙眼還廣泛應(yīng)用在機(jī)場(chǎng)及交通要道上。在機(jī)場(chǎng)，它能監(jiān)視飛機(jī)的起飛與降落，若發(fā)現(xiàn)飛機(jī)將要發(fā)生碰撞，能及時(shí)發(fā)出警報(bào)。在交通要道，它能指揮車輛的行駛，防止車輛碰撞事故的發(fā)生。 6。根據(jù)蝙蝠超聲定位器的原理，人們還仿制了盲人用的“探路儀”。這種探路儀內(nèi)裝一個(gè)超聲波發(fā)射器，盲人帶著它可以發(fā)現(xiàn)電桿、臺(tái)階、橋上的人等。如今，有類似作用的“超聲眼鏡”也已制成。 7。模擬藍(lán)藻的不完全光合器，將設(shè)計(jì)出仿生光解水的裝置，從而可獲得大量的氫氣。 8。根據(jù)對(duì)人體骨胳肌肉系統(tǒng)和生物電控制的研究，已仿制了人力增強(qiáng)器——步行機(jī)。 9?，F(xiàn)代起重機(jī)的掛鉤起源于許多動(dòng)物的爪子。 10。屋頂瓦楞模仿動(dòng)物的鱗甲。 11。船槳模仿的是鴨的蹼。 12。鋸子學(xué)的是螳螂臂，或鋸齒草。 13。蒼耳屬植物獲取靈感發(fā)明了尼龍搭扣。 14。嗅覺(jué)靈敏的龍蝦為人們制造氣味探測(cè)儀提供了思路。 15。壁虎腳趾對(duì)制造能反復(fù)使用的粘性錄音帶提供了令人鼓舞的前景。 16。貝用它的蛋白質(zhì)生成的膠體非常牢固，這樣一種膠體可應(yīng)用在從外科手術(shù)的縫合到補(bǔ)船等一切事情上。 16.樹葉的排列和悉尼大劇院的建設(shè)。 17.潛水艇和魚的沉浮。 18.響尾蛇和空對(duì)空響尾蛇。

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