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  ericzhou77 2008-04-04 00:00:00

  仿生學(xué)是研究生物系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)以為工程技術(shù)提供新的設(shè)計思想及工作原理的科學(xué)。 仿生學(xué)一詞是1960年由美國斯蒂爾根據(jù)拉丁文“bios”(生命方式的意思)和字尾“nlc”(“具有……的性質(zhì)”的意思)構(gòu)成的。他認(rèn)為“仿生學(xué)是研究以模仿生物系統(tǒng)的方式、或是以具有生物系統(tǒng)特征的方式、或是以類似于生物系統(tǒng)方式工作的系統(tǒng)的科學(xué)”。盡管人類在文明進(jìn)化中不斷從生物界受到新的啟示，但仿生學(xué)的誕生，一般以1960年全美diyi屆仿生學(xué)討論會的召開為標(biāo)志。 仿生學(xué)的研究范圍主要包括：力學(xué)仿生、分子仿生、能量仿生、信息與控制仿生等。 力學(xué)仿生，是研究并模仿生物體大體結(jié)構(gòu)與精細(xì)結(jié)構(gòu)的靜力學(xué)性質(zhì)，以及生物體各組成部分在體內(nèi)相對運動和生物體在環(huán)境中運動的動力學(xué)性質(zhì)。例如，建筑上模仿貝殼修造的大跨度薄殼建筑，模仿股骨結(jié)構(gòu)建造的立柱，既消除應(yīng)力特別集中的區(qū)域，又可用Z少的建材承受Z大的載荷。軍事上模仿海豚皮膚的溝槽結(jié)構(gòu)，把人工海豚皮包敷在船艦外殼上，可減少航行揣流，提高航速； 分子仿生，是研究與模擬生物體中酶的催化作用、生物膜的選擇性、通透性、生物大分子或其類似物的分析和合成等。例如，在搞清森林害蟲舞毒蛾性引誘激素的化學(xué)結(jié)構(gòu)后，合成了一種類似有機(jī)化合物，在田間捕蟲籠中用千萬分之一微克，便可誘殺雄蟲； 能量仿生，是研究與模仿生物電器官生物發(fā)光、肌肉直接把化學(xué)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能等生物體中的能量轉(zhuǎn)換過程； 信息與控制仿生，是研究與模擬感覺器官、神經(jīng)元與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、以及高級的智能活動等方面生物體中的信息處理過程。例如根據(jù)象鼻蟲視動反應(yīng)制成的“自相關(guān)測速儀”可測定飛機(jī)著陸速度。根據(jù)鱟復(fù)眼視網(wǎng)膜側(cè)YZ網(wǎng)絡(luò)的工作原理，研制成功可增強圖像輪廓、提高反差、從而有助于模糊目標(biāo)檢測的—些裝置。已建立的神經(jīng)元模型達(dá)100種以上，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)造出新型計算機(jī)。 模仿人類學(xué)習(xí)過程，制造出一種稱為“感知機(jī)”的機(jī)器，它可以通過訓(xùn)練，改變元件之間聯(lián)系的權(quán)重來進(jìn)行學(xué)習(xí)，從而能實現(xiàn)模式識別。此外，它還研究與模擬體內(nèi)穩(wěn)態(tài)，運動控制、動物的定向與導(dǎo)航等生物系統(tǒng)中的控制機(jī)制，以及人-機(jī)系統(tǒng)的仿生學(xué)方面。 某些文獻(xiàn)中，把分子仿生與能量仿生的部分內(nèi)容稱為化學(xué)仿生，而把信息和控制仿生的部分內(nèi)容稱為神經(jīng)仿生。 仿生學(xué)的范圍很廣，信息與控制仿生是一個主要領(lǐng)域。一方面由于自動化向智能控制發(fā)展的需要，另一方面是由于生物科學(xué)已發(fā)展到這樣一個階段，使研究大腦已成為對神經(jīng)科學(xué)Z大的挑戰(zhàn)。人工智能和智能機(jī)器人研究的仿生學(xué)方面——生物模式識別的研究，大腦學(xué)習(xí)記憶和思維過程的研究與模擬，生物體中控制的可靠性和協(xié)調(diào)問題等——是仿生學(xué)研究的主攻方面。 控制與信息仿生和生物控制論關(guān)系密切。兩者都研究生物系統(tǒng)中的控制和信息過程，都運用生物系統(tǒng)的模型。但前者的目的主要是構(gòu)造實用人造硬件系統(tǒng)；而生物控制論則從控制論的一般原理，從技術(shù)科學(xué)的理論出發(fā)，為生物行為尋求解釋。 Z廣泛地運用類比、模擬和模型方法是仿生學(xué)研究方法的突出特點。其目的不在于直接復(fù)制每一個細(xì)節(jié)，而是要理解生物系統(tǒng)的工作原理，以實現(xiàn)特定功能為ZX目的。—般認(rèn)為，在仿生學(xué)研究中存在下列三個相關(guān)的方面：生物原型、數(shù)學(xué)模型和硬件模型。前者是基礎(chǔ)，后者是目的，而數(shù)學(xué)模型則是兩者之間必不可少的橋梁。 由于生物系統(tǒng)的復(fù)雜性，搞清某種生物系統(tǒng)的機(jī)制需要相當(dāng)長的研究周期，而且解決實際問題需要多學(xué)科長時間的密切協(xié)作，這是限制仿生學(xué)發(fā)展速度的主要原因

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  家家707 2008-03-29 00:00:00

  郭圓湯圓急拉尿！哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈！?。~~?。。~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~?。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。?！

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  mengzhilian123 2008-03-27 00:00:00

  391138670 助理 二級(205) | 我的貢獻(xiàn) | 我的消息(0/2) | 百度首頁 | 退出 新聞 網(wǎng)頁 貼吧 知道 MP3 圖片 百科 幫助 百度百科 > 瀏覽詞條 編輯詞條 發(fā)表評論 歷史版本 打印 添加到搜藏 動物仿生學(xué) 仿生設(shè)計學(xué) 仿生設(shè)計學(xué)，亦可稱之為設(shè)計仿生學(xué)（Design Bionics），它是在仿生學(xué)和設(shè)計學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門新興邊緣學(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)計學(xué)與舊有的仿生學(xué)成果應(yīng)用不同，它是以自然界萬事萬物的“形”、“色”、“音”、“功能”、“結(jié)構(gòu)”等為研究對象，有選擇地在設(shè)計過程中應(yīng)用這些特征原理進(jìn)行的設(shè)計，同時結(jié)合仿生學(xué)的研究成果，為設(shè)計提供新的思想、新的原理、新的方法和新的途徑。在某種意義上，仿生設(shè)計學(xué)可以說是仿生學(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)計學(xué)作為人類社會生產(chǎn)活動與自然界的鍥合點，使人類社會與自然達(dá)到了高度的統(tǒng)一，正逐漸成為設(shè)計發(fā)展過程中新的亮點。 自古以來，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植物及物質(zhì)存在，它們在漫長的進(jìn)化過程中，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?。人類運用其觀察、思維和設(shè)計能力，開始了對生物的模仿，并通過創(chuàng)造性的勞動，制造出簡單的工具，增強了自己與自然界斗爭的本領(lǐng)和能力。 人類Z初使用的工具——木棒和石斧，無疑是使用的天然木棒和天然石塊；骨針的使用，無疑是魚刺的模仿……所有這些工具的創(chuàng)造、生活方式的選擇都不能說是人類憑空想象出來的，只能說是對自然中存在的物質(zhì)及某種構(gòu)成方式的直接模擬，是人類初級創(chuàng)造階段，也可以說是仿生設(shè)計的起源和雛形，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，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巢，以防御猛獸的傷害；四千多年前，我們的祖先“見飛蓬轉(zhuǎn)而知為車”，即見到隨風(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)來看，頗有點像大象的架勢，柱子又圓又粗，仿佛像大象的腿。 我國古代勤勞勇敢的勞動人民對于絢麗的天空、翱翔的蒼鷹早就有著各種美妙的幻想。根據(jù)秦漢時期史書記載，兩千多年前，我國人民就發(fā)明了風(fēng)箏，并且應(yīng)用于軍事聯(lián)絡(luò)。春秋戰(zhàn)國時代，魯國匠人魯班，本名公輸般，首先開始研制能飛的木鳥；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)《杜陽雜編》記載，唐朝有個韓志和，“善雕木作鸞、鶴、鴉、鵲之狀，飲啄動靜與真無異，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時期，有人用鳥的羽毛做成翅膀，從高臺上飛下來，企圖模仿鳥的飛行。以上幾例，足以說明我國古代勞動人民對鳥類的撲翼和飛行，進(jìn)行了細(xì)致的觀察和研究，這也是Z早的仿生設(shè)計活動之一。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。 我國古代勞動人民對水生動物——魚類的模仿也卓有成效。通過對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，由此取得水上運輸?shù)淖杂?。后來隨制作水平提高而出現(xiàn)的龍船，多少受到了不少動物外形的影響。古代水戰(zhàn)中使用的火箭武器 “火龍出水”，多少有點模仿動物的意思。以上事例說明，我國古代勞動人民早期的仿生設(shè)計活動，為開發(fā)我國光輝燦爛的古代文明，創(chuàng)造了非凡的業(yè)績。 外國的文明史上，大致也經(jīng)歷了相似的過程。在包含了豐富生產(chǎn)知識的古希臘神話中，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，傳說這是從魚背骨和蛇的腭骨的形狀受到啟示而創(chuàng)造出來的。十五世紀(jì)時，德國的天文學(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，英國科學(xué)家、空氣動力學(xué)的創(chuàng)始人之一—凱利，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)計了一種機(jī)翼曲線，對航空技術(shù)的誕生起了很大的促進(jìn)作用。同一時期，法國生理學(xué)家馬雷，對鳥的飛行進(jìn)行了仔細(xì)的研究，在他的著作《動物的機(jī)器》一書中，介紹了鳥類的體重與翅膀面積的關(guān)系。德國人亥姆霍茲也從研究飛行動物中，發(fā)現(xiàn)飛行動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。人們通過對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，設(shè)計師又根據(jù)鶴的體態(tài)設(shè)計出了掘土機(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)計出了防毒面具。在海洋中浮沉靈活的潛水艇又是運用了哪些原理？雖然我們無據(jù)考察潛艇設(shè)計師在設(shè)計潛艇時是否請教了生物界，但是不難設(shè)想，設(shè)計師一定懂得魚鰾是魚類用來改變身體同水的比重，使之能在水中沉浮的重要器官。青蛙是水陸兩棲動物，體育工作者就是認(rèn)真研究了青蛙在水中的運動姿勢，總結(jié)出一套既省力、又快速的游泳動作——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能力。 二、仿生設(shè)計的歷史 自古以來，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植物及物質(zhì)存在，它們在漫長的進(jìn)化過程中，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?。人類運用其觀察、思維和設(shè)計能力，開始了對生物的模仿，并通過創(chuàng)造性的勞動，制造出簡單的工具，增強了自己與自然界斗爭的本領(lǐng)和能力。 人類Z初使用的工具——木棒和石斧，無疑是使用的天然木棒和天然石塊；骨針的使用，無疑是魚刺的模仿……所有這些工具的創(chuàng)造、生活方式的選擇都不能說是人類憑空想象出來的，只能說是對自然中存在的物質(zhì)及某種構(gòu)成方式的直接模擬，是人類初級創(chuàng)造階段，也可以說是仿生設(shè)計的起源和雛形，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，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巢，以防御猛獸的傷害；四千多年前，我們的祖先“見飛蓬轉(zhuǎn)而知為車”，即見到隨風(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)來看，頗有點像大象的架勢，柱子又圓又粗，仿佛像大象的腿。 我國古代勤勞勇敢的勞動人民對于絢麗的天空、翱翔的蒼鷹早就有著各種美妙的幻想。根據(jù)秦漢時期史書記載，兩千多年前，我國人民就發(fā)明了風(fēng)箏，并且應(yīng)用于軍事聯(lián)絡(luò)。春秋戰(zhàn)國時代，魯國匠人魯班，本名公輸般，首先開始研制能飛的木鳥；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)《杜陽雜編》記載，唐朝有個韓志和，“善雕木作鸞、鶴、鴉、鵲之狀，飲啄動靜與真無異，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時期，有人用鳥的羽毛做成翅膀，從高臺上飛下來，企圖模仿鳥的飛行。以上幾例，足以說明我國古代勞動人民對鳥類的撲翼和飛行，進(jìn)行了細(xì)致的觀察和研究，這也是Z早的仿生設(shè)計活動之一。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。 我國古代勞動人民對水生動物——魚類的模仿也卓有成效。通過對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，由此取得水上運輸?shù)淖杂?。后來隨制作水平提高而出現(xiàn)的龍船，多少受到了不少動物外形的影響。古代水戰(zhàn)中使用的火箭武器 “火龍出水”，多少有點模仿動物的意思。以上事例說明，我國古代勞動人民早期的仿生設(shè)計活動，為開發(fā)我國光輝燦爛的古代文明，創(chuàng)造了非凡的業(yè)績。 外國的文明史上，大致也經(jīng)歷了相似的過程。在包含了豐富生產(chǎn)知識的古希臘神話中，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，傳說這是從魚背骨和蛇的腭骨的形狀受到啟示而創(chuàng)造出來的。十五世紀(jì)時，德國的天文學(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，英國科學(xué)家、空氣動力學(xué)的創(chuàng)始人之一—凱利，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)計了一種機(jī)翼曲線，對航空技術(shù)的誕生起了很大的促進(jìn)作用。同一時期，法國生理學(xué)家馬雷，對鳥的飛行進(jìn)行了仔細(xì)的研究，在他的著作《動物的機(jī)器》一書中，介紹了鳥類的體重與翅膀面積的關(guān)系。德國人亥姆霍茲也從研究飛行動物中，發(fā)現(xiàn)飛行動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。人們通過對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，設(shè)計師又根據(jù)鶴的體態(tài)設(shè)計出了掘土機(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)計出了防毒面具。在海洋中浮沉靈活的潛水艇又是運用了哪些原理？雖然我們無據(jù)考察潛艇設(shè)計師在設(shè)計潛艇時是否請教了生物界，但是不難設(shè)想，設(shè)計師一定懂得魚鰾是魚類用來改變身體同水的比重，使之能在水中沉浮的重要器官。青蛙是水陸兩棲動物，體育工作者就是認(rèn)真研究了青蛙在水中的運動姿勢，總結(jié)出一套既省力、又快速的游泳動作——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能力。 三、仿生設(shè)計的發(fā)展 到了近代，生物學(xué)、電子學(xué)、動力學(xué)等學(xué)科的發(fā)展亦促進(jìn)了仿生設(shè)計學(xué)的發(fā)展。以飛機(jī)的產(chǎn)生為例： 在經(jīng)過無數(shù)次模仿鳥類的飛行失敗后，人們通過不泄的努力，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，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，法國人季法兒發(fā)明了氣球飛船；1870年，德國人奧托.利連塔爾制造了diyi架滑翔機(jī)。利連塔爾是十九世紀(jì)末的一位具有大無畏冒險精神的人，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，他堅信人能飛行。1891年，他開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)行了對比研究，提供了很有價值的資料。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，因而也較快，這樣才能保證氣流在機(jī)翼的后緣點匯合；上部氣流由于走的較快，它就較為稀薄，從而產(chǎn)生強大吸力，約占機(jī)翼升力的三分之二大?。黄溆嗟纳碜砸硐職饬鲗C(jī)翼的壓力。 19世紀(jì)末，內(nèi)燃機(jī)的出現(xiàn)，給了人類有史以來一直夢寐以求的東西：翅膀。不用說這種翅膀是笨拙的、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)計制作過程中，怎樣使飛機(jī)拐彎和怎樣使它穩(wěn)定一直困擾著他們。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。這兩個人給他們的滑翔機(jī)裝上翼梢副翼進(jìn)行這些實驗，由地面上的人用繩控制，使之能轉(zhuǎn)動或彎翹。他們的第二個成功的實驗是用操縱飛機(jī)后部一個可轉(zhuǎn)動的方向舵來控制飛機(jī)的方向，通過方向舵使飛機(jī)向左或向右轉(zhuǎn)彎。 后來，隨著飛機(jī)的不斷發(fā)展，它們逐漸失去了原來那些笨重而難看的體形，它們變的更簡單，更加實用。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，人類意識到了重新認(rèn)識自然，探討與自然更加和諧的生存方式的高度緊迫感，亦認(rèn)識到仿生設(shè)計學(xué)對人類未來發(fā)展的重要性。特別是一九六Ο年秋，在美國俄亥俄州召開了diyi次仿生學(xué)討論會，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)計亦隨之獲得突飛猛進(jìn)的發(fā)展，一大批仿生設(shè)計作品如智能機(jī)器人、雷達(dá)、聲納、人工臟器、自動控制器、自動導(dǎo)航器等等應(yīng)運而生。 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)空氣動力學(xué)原理仿照鴨子頭形狀而設(shè)計的高速列車；模仿某些魚類所喜歡的聲音來誘捕魚的電子誘魚器；通過對螢火蟲和海蠅地發(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)計學(xué)在對生物體幾何尺寸及其外形的模仿同時，還通過研究生物系統(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、自動化裝置、特種技術(shù)元件等技術(shù)系統(tǒng)；同時仿生設(shè)計學(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)計思想或規(guī)劃藍(lán)圖，亦為現(xiàn)代設(shè)計的發(fā)展提供了新的方向，并充當(dāng)了人類社會與自然界溝通信息的“紐帶”。 對人腦的探索，可以展望未來的電子計算機(jī)有可能具有生物原理的功能。同它相比，現(xiàn)在的電子計算機(jī)只能作為算盤。 對植物光合作用的研究，將為延長人類的壽命、ZL疾病提供一個嶄新的醫(yī)學(xué)發(fā)展途徑。 對生物體結(jié)構(gòu)和形態(tài)的研究，有可能使未來的建筑、產(chǎn)品改變模樣。使人們從“城市”這個人造物理環(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)，對其機(jī)理的研究，將會對人工合成這些物質(zhì)有所啟發(fā)。 同時仿生設(shè)計亦可對人類的生命和健康造成巨大的影響。例如人們可以通過仿生技術(shù)，設(shè)計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，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)動裝置，組成人工心臟自動循環(huán)器。 隨著對宇宙的開發(fā)、認(rèn)識，又將使人類不但認(rèn)識宇宙中新形式的生命，而且將為人類提供嶄新的設(shè)計，創(chuàng)造出地球上前所未有的新的裝置…… 仿生設(shè)計學(xué)的特點與研究內(nèi)容 仿生設(shè)計學(xué)是仿生學(xué)與設(shè)計學(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，研究內(nèi)容豐富多彩，特別是由于仿生學(xué)和設(shè)計學(xué)涉及到自然科學(xué)和社會科學(xué)的許多學(xué)科，因此也就很難對仿生設(shè)計學(xué)的研究內(nèi)容進(jìn)行劃分。這里，我們是基于對所模擬生物系統(tǒng)在設(shè)計中的不同應(yīng)用而分門別類的。歸納起來，仿生設(shè)計學(xué)的研究內(nèi)容主要有： 1、形態(tài)仿生設(shè)計學(xué)研究的是生物體（包括動物、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，以及如何通過相應(yīng)的藝術(shù)處理手法將之應(yīng)用與設(shè)計之中。 2、功能仿生設(shè)計學(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)品的開發(fā)。 3、視覺仿生設(shè)計學(xué)研究生物體的視覺器官對圖象的識別、對視覺信號的分析與處理，以及相應(yīng)的視覺流程；他廣泛應(yīng)用與產(chǎn)品設(shè)計、視覺傳達(dá)設(shè)計和環(huán)境設(shè)計之中。 4、結(jié)構(gòu)仿生設(shè)計學(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)計中的應(yīng)用問題，適用與產(chǎn)品設(shè)計和建筑設(shè)計。研究Z多的是植物的莖、葉以及動物形體、肌肉、骨骼的結(jié)構(gòu)。 從國內(nèi)外仿生設(shè)計學(xué)的發(fā)展情況來看，形態(tài)仿生設(shè)計學(xué)和功能仿生設(shè)計學(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)計學(xué)具有某些設(shè)計學(xué)和仿生學(xué)的特點，但他又有別與這兩門學(xué)科。具體說來，仿生設(shè)計學(xué)具有如下特點： 1、 藝術(shù)科學(xué)性 仿生設(shè)計學(xué)是現(xiàn)代設(shè)計學(xué)的一個分支、一個補充。同其它設(shè)計學(xué)科一樣，仿生設(shè)計學(xué)亦具有它們的共同特性——藝術(shù)性。鑒于仿生設(shè)計學(xué)是以一定的設(shè)計原理為基礎(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)計學(xué)為設(shè)計服務(wù)，為消費者服務(wù)，同時的仿生設(shè)計作品亦可刺激消費、引導(dǎo)消費、創(chuàng)造消費。 3、 無限可逆性 以仿生設(shè)計學(xué)為理論依據(jù)的仿生設(shè)計作品都可以在自然界中找到設(shè)計的原型，該作品在設(shè)計、投產(chǎn)、銷售過程中所遇到的各種問題又可以促進(jìn)仿生設(shè)計學(xué)的研究與發(fā)展。仿生學(xué)的研究對象是無限的，仿生設(shè)計學(xué)的研究對象亦是無限的；同理，仿生設(shè)計的原型也是無限的，只要潛心研究大自然，我們永遠(yuǎn)不會有江郎才盡的一天。 4、 學(xué)科知識的綜合性 要熟悉和運用仿生設(shè)計學(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。 5、 學(xué)科的交叉性 要深入研究和了解仿生設(shè)計學(xué)，必須在設(shè)計學(xué)的基礎(chǔ)上，既要了解生物學(xué)、社會科學(xué)的基礎(chǔ)知識，又要對當(dāng)前仿生學(xué)的研究成果有清晰的認(rèn)識。它是產(chǎn)生于幾個學(xué)科交叉點上的一種新型交叉學(xué)科。 五、仿生設(shè)計學(xué)的研究方法 仿生設(shè)計學(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象，然后依此對象建立各種實體模型或虛擬模型，用各種技術(shù)手段（包括材料、工藝、計算機(jī)等）對它們進(jìn)行研究，做出定量的數(shù)學(xué)依據(jù)；通過對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。 找到研究對象的生物原理，通過對生物的感知，形成對生物體的感性認(rèn)識。從功能出發(fā)，研究生物的結(jié)構(gòu)形態(tài)，在感性認(rèn)識的基礎(chǔ)上，除去無關(guān)因素，并加以簡化，提出一個生物模型。對照生物原型進(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)行實驗的技術(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，開始對它們進(jìn)行各種可行性的分析與研究： ① 功能性分析 找到研究對象的生物原理，通過對生物的感知，形成對生物體的感性認(rèn)識。從功能出發(fā)，對照生物原型進(jìn)行定性的分析。 ② 外部形態(tài)分析 對生物體的外部形態(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題。 ③ 色彩分析 進(jìn)行色彩的分析同時，亦要對生物的生活環(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)識的基礎(chǔ)上，除去無關(guān)因素，并加以簡化，通過分析，找出其在設(shè)計中值得借鑒合利用的地方。 ⑤ 運動規(guī)律分析 利用現(xiàn)有的高科技手段，對生物體的運動規(guī)律進(jìn)行研究，找出其運動的原理，針對性的解決設(shè)計工程中的問題。 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。 仿生是高科技的代名詞，它是指運用的科學(xué)技術(shù)，來模仿生物的各種官能感覺和思維判功能，更加有效地為人數(shù)服務(wù)。各國都在不遺余力地加大在仿生學(xué)方面的研究。可以說，仿生學(xué)研究程度的高低，是國家綜合國力的重要標(biāo)志之一。榮事達(dá)集團(tuán)研制開發(fā)的“仿生搓洗”全自動洗衣機(jī)Z近推向市場，將仿生技 術(shù)運用于洗衣機(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、臟污程度來自行決定洗滌程序、洗滌時間和水位的高低，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回搓動，這種搓動被控制在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)械傳動裝置所包含的機(jī)械連桿、曲柄、齒輪等部件轉(zhuǎn)動所帶來的噪音，采用直流永磁無刷電機(jī)直接驅(qū)動，有效地防止噪音的產(chǎn)生。 直流永磁無刷電機(jī)可節(jié)電50％ 采用直流永磁無刷電機(jī)，在電子驅(qū)動器的控制下可實現(xiàn)無級調(diào)速，并可精確地控制搓洗棒每次轉(zhuǎn)動的次數(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)的消費者會有因噪音大而煩惱的體會，他們在換購洗衣機(jī)時總希望擁有一臺沒有噪音的洗衣機(jī)?！胺律晗础毕匆聶C(jī)則恰好能滿足這一點。 這主要是因為“仿生搓洗”洗衣機(jī)采用電子擎實現(xiàn)電子剎車，剎車時由電機(jī)本身迅速降速，從而避免了像其他洗衣機(jī)采用機(jī)械摩擦剎車時產(chǎn)生的噪音和振動，實現(xiàn)了靜音運轉(zhuǎn)。 搓洗棒確保洗滌過程中不產(chǎn)生碎屑 有洗衣機(jī)使用經(jīng)驗的消費者知道，洗衣機(jī)的洗滌桶上部都有一個過濾網(wǎng)，用來過濾衣物在洗滌時產(chǎn)生的碎屑。但是“仿生搓洗”洗衣機(jī)卻沒有這種過濾網(wǎng)，為什么呢？業(yè)內(nèi)專家解釋，這是因為“仿生搓洗”洗衣機(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)動擎是豎立的搓洗棒，能夠使動能從ZY向四周傳遞。當(dāng)洗衣機(jī)啟動時，搓洗棒帶動衣物沿著桶壁運動的角度不超過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、無摩擦，當(dāng)然不需要過濾網(wǎng)。衣物沿桶壁來回運動與衣物在搓衣板上的來回運動極其相似，并能達(dá)到手洗效果，“仿生搓洗”洗衣機(jī)也由此得名。 摘 要 闡明制造過程與生命現(xiàn)象之間的相似之處：基于自組織機(jī)制的有序化、基于信息模型的個體復(fù)制，以及通過進(jìn)化過程形成的高度適應(yīng)性。論述仿生制造的基本內(nèi)涵，指出現(xiàn)代制造科學(xué)應(yīng)該從生命現(xiàn)象及生命科學(xué)中學(xué)習(xí)與借鑒的主要內(nèi)容，它們包括完善的信息技術(shù)、由基因控制的生長型的加工成形方法、性能超群的有機(jī)材料、奇妙的生物智能、GX的尋優(yōu)與趨優(yōu)方法，以及先進(jìn)的組織結(jié)構(gòu)和運行模式。提出關(guān)于加強學(xué)科間的聯(lián)合，促進(jìn)仿生制造技術(shù)研究的建議。 -- 結(jié)構(gòu)構(gòu)件 對于構(gòu)件，在截面面積相同的情況下，把材料盡可能放到遠(yuǎn)離中和軸的位置上，是有效的截面形狀。有趣的是，在自然界許多動植物的組織中也體現(xiàn)了這個結(jié)論。例如：“疾風(fēng)知勁草”，許多能承受狂風(fēng)的植物的莖部是維管狀結(jié)構(gòu)，其截面是空心的。支持人承重和運動的骨骼，其截面上密實的骨質(zhì)分布在四周，而柔軟的充滿內(nèi)腔。在建筑結(jié)構(gòu)中常被采用的空心樓板、箱形大梁、工形截面鈑梁以及折板結(jié)構(gòu)、空間薄壁結(jié)構(gòu)等都是根據(jù)這條結(jié)論得來的。 -- 斑馬 斑馬生活在非洲大陸，外形與一般的馬沒有什么兩樣，它們身上的條紋是為適應(yīng)生存環(huán)境而衍化出來的保護(hù)色。在所有斑馬中，細(xì)斑馬長得Z大Z美。它的肩高140-160厘米，耳朵又圓又大，條紋細(xì)密且多。斑馬常與草原上的牛羚、旋角大羚羊、瞪羚及鴕鳥等共外，以抵御天敵。人類將斑馬條紋應(yīng)用到到軍事上是一個是很成功仿生學(xué)例子。

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  霧沉沉vm 2008-03-26 00:00:00

  仿生的英文名字是Bionics。 人們發(fā)現(xiàn)，一些關(guān)于植物和動物的相類似的功能，實際上是超越了人類自身的在此方面的技術(shù)設(shè)計方案的。植物和動物在幾百萬年的自然進(jìn)化當(dāng)中不僅完全適應(yīng)程度接近wan美。仿生學(xué)試圖在技術(shù)方面模仿動物和植物在自然中的功能。這個思想在生物學(xué)和技術(shù)之間架起了一座橋梁，并且對解決技術(shù)難題提供了幫助。通過再現(xiàn)生物學(xué)的原理，人類不僅找到了技術(shù)上的解決方案，而且同時該方案也完全適應(yīng)了自然的需要。 仿生學(xué)的目的就是分析生物過程和結(jié)構(gòu)以及它們的分析用于未來的設(shè)計。仿生學(xué)的思想是建立在自然進(jìn)化和共同進(jìn)化的基礎(chǔ)上的。人類所從事的技術(shù)就是使得達(dá)到Z優(yōu)化和互相間的協(xié)調(diào)。而模擬生物適應(yīng)環(huán)境的功能無疑是一個好機(jī)會。 在我們?nèi)祟惖募夹g(shù)世界中模擬自然中的東西并不是一個新鮮的思想，自從傳說中的Ikarus帶著用鳥的羽毛做成的翅膀飛向空中，而Z后因為太陽的熱度掉到地上起，人類一直就沉迷于此。 那么仿生學(xué)的確切定義是什么呢？ 仿生學(xué)是研究生物系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)以為工程技術(shù)提供新的設(shè)計思想及工作原理的科學(xué)。屬于生物科學(xué)與技術(shù)科學(xué)之間的邊緣學(xué)科。它涉及生物學(xué)、生物物理學(xué)、生物化學(xué)、物理學(xué)、控制論、工程學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域。仿生技術(shù)通過對各種生物系統(tǒng)所具有的功能原理和作用機(jī)理作為生物模型進(jìn)行研究，Z后實現(xiàn)新的技術(shù)設(shè)計并制造出更好的新型機(jī)械. 雷達(dá)，蝙蝠的超聲波. 飛機(jī)機(jī)翼，鳥的翅膀. 照相機(jī)，蒼蠅的眼睛. 研究生物系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)以為工程技術(shù)提供新的設(shè)計思想及工作原理的科學(xué)。仿生學(xué)一詞是1960年由美國J.E.斯蒂爾提出的。他認(rèn)為“仿生學(xué)是研究以模仿生物系統(tǒng)的方式、或是以具有生物系統(tǒng)特征的方式、或是以類似于生物系統(tǒng)方式工作的系統(tǒng)的科學(xué)”。盡管人類在文明進(jìn)化中不斷從生物界受到新的啟示，但仿生學(xué)的誕生，一般以1960年全美diyi屆仿生學(xué)討論會的召開為標(biāo)志。 仿生學(xué)的研究范圍主要包括：①力學(xué)仿生：研究并模仿生物體大體結(jié)構(gòu)與精細(xì)結(jié)構(gòu)的靜力學(xué)性質(zhì)，以及生物體各組成部分在體內(nèi)相對運動和生物體在環(huán)境中運動的動力學(xué)性質(zhì)。例如，軍事上模仿海豚皮膚的溝槽結(jié)構(gòu)，把人工海豚皮包敷在船艦外殼上，可減少航行湍流，提高航速。②分子仿生：研究與模擬生物體中酶的催化作用、生物膜的選擇性、通透性、生物大分子或其類似物的分析和合成等。例如，在搞清森林害蟲舞毒蛾性引誘激素的化學(xué)結(jié)構(gòu)后，合成了一種類似有機(jī)化合物，在田間捕蟲籠中用千萬分之一微克，便可誘殺雄蟲。③能量仿生：研究與模仿生物電器官、生物發(fā)光、肌肉直接把化學(xué)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能等生物體中的能量轉(zhuǎn)換過程。④信息與控制仿生：研究與模擬感覺器官、神經(jīng)元與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、以及高級的智能活動等方面生物體中的信息處理過程。例如根據(jù)象鼻蟲視動反應(yīng)制成的自相關(guān)測速儀可測定飛機(jī)著陸速度。模仿人類學(xué)習(xí)過程，制造出一種稱為“感知機(jī)”的機(jī)器，它可以通過訓(xùn)練，改變元件之間聯(lián)系的權(quán)重來進(jìn)行學(xué)習(xí)，從而能實現(xiàn)模式識別。此外，它還研究與模擬體內(nèi)穩(wěn)態(tài)，運動控制、動物的定向與導(dǎo)航等生物系統(tǒng)中的控制機(jī)制，以及人-機(jī)系統(tǒng)的仿生學(xué)方面。人工智能和智能機(jī)器人研究的仿生學(xué)方面——生物模式識別的研究、大腦學(xué)習(xí)、記憶和思維過程的研究與模擬，生物體中控制的可靠性和協(xié)調(diào)問題等——是仿生學(xué)研究的主攻方面。

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  百年重生看電影 2012-03-15 00:00:00

  仿生學(xué)一次是1960年由美國斯蒂爾根

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  笨笨熊熊h 2008-04-01 00:00:00

  仿生學(xué)一詞是1960年由美國斯蒂爾根據(jù)拉丁文“bios”(生命方式的意思)和字尾“nlc”(“具有……的性質(zhì)”的意思)構(gòu)成的。他認(rèn)為“仿生學(xué)是研究以模仿生物系統(tǒng)的方式、或是以具有生物系統(tǒng)特征的方式、或是以類似于生物系統(tǒng)方式工作的系統(tǒng)的科學(xué)”。盡管人類在文明進(jìn)化中不斷從生物界受到新的啟示，但仿生學(xué)的誕生，一般以1960年全美diyi屆仿生學(xué)討論會的召開為標(biāo)志。 仿生學(xué)的研究范圍主要包括：力學(xué)仿生、分子仿生、能量仿生、信息與控制仿生等。 力學(xué)仿生，是研究并模仿生物體大體結(jié)構(gòu)與精細(xì)結(jié)構(gòu)的靜力學(xué)性質(zhì)，以及生物體各組成部分在體內(nèi)相對運動和生物體在環(huán)境中運動的動力學(xué)性質(zhì)。例如，建筑上模仿貝殼修造的大跨度薄殼建筑，模仿股骨結(jié)構(gòu)建造的立柱，既消除應(yīng)力特別集中的區(qū)域，又可用Z少的建材承受Z大的載荷。軍事上模仿海豚皮膚的溝槽結(jié)構(gòu)，把人工海豚皮包敷在船艦外殼上，可減少航行揣流，提高航速； 分子仿生，是研究與模擬生物體中酶的催化作用、生物膜的選擇性、通透性、生物大分子或其類似物的分析和合成等。例如，在搞清森林害蟲舞毒蛾性引誘激素的化學(xué)結(jié)構(gòu)后，合成了一種類似有機(jī)化合物，在田間捕蟲籠中用千萬分之一微克，便可誘殺雄蟲； 能量仿生，是研究與模仿生物電器官生物發(fā)光、肌肉直接把化學(xué)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能等生物體中的能量轉(zhuǎn)換過程； 信息與控制仿生，是研究與模擬感覺器官、神經(jīng)元與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、以及高級的智能活動等方面生物體中的信息處理過程。例如根據(jù)象鼻蟲視動反應(yīng)制成的“自相關(guān)測速儀”可測定飛機(jī)著陸速度。根據(jù)鱟復(fù)眼視網(wǎng)膜側(cè)YZ網(wǎng)絡(luò)的工作原理，研制成功可增強圖像輪廓、提高反差、從而有助于模糊目標(biāo)檢測的—些裝置。已建立的神經(jīng)元模型達(dá)100種以上，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)造出新型計算機(jī)。 模仿人類學(xué)習(xí)過程，制造出一種稱為“感知機(jī)”的機(jī)器，它可以通過訓(xùn)練，改變元件之間聯(lián)系的權(quán)重來進(jìn)行學(xué)習(xí)，從而能實現(xiàn)模式識別。此外，它還研究與模擬體內(nèi)穩(wěn)態(tài)，運動控制、動物的定向與導(dǎo)航等生物系統(tǒng)中的控制機(jī)制，以及人-機(jī)系統(tǒng)的仿生學(xué)方面。 某些文獻(xiàn)中，把分子仿生與能量仿生的部分內(nèi)容稱為化學(xué)仿生，而把信息和控制仿生的部分內(nèi)容稱為神經(jīng)仿生。 仿生學(xué)的范圍很廣，信息與控制仿生是一個主要領(lǐng)域。一方面由于自動化向智能控制發(fā)展的需要，另一方面是由于生物科學(xué)已發(fā)展到這樣一個階段，使研究大腦已成為對神經(jīng)科學(xué)Z大的挑戰(zhàn)。人工智能和智能機(jī)器人研究的仿生學(xué)方面——生物模式識別的研究，大腦學(xué)習(xí)記憶和思維過程的研究與模擬，生物體中控制的可靠性和協(xié)調(diào)問題等——是仿生學(xué)研究的主攻方面。 控制與信息仿生和生物控制論關(guān)系密切。兩者都研究生物系統(tǒng)中的控制和信息過程，都運用生物系統(tǒng)的模型。但前者的目的主要是構(gòu)造實用人造硬件系統(tǒng)；而生物控制論則從控制論的一般原理，從技術(shù)科學(xué)的理論出發(fā)，為生物行為尋求解釋。 Z廣泛地運用類比、模擬和模型方法是仿生學(xué)研究方法的突出特點。其目的不在于直接復(fù)制每一個細(xì)節(jié)，而是要理解生物系統(tǒng)的工作原理，以實現(xiàn)特定功能為ZX目的?！阏J(rèn)為，在仿生學(xué)研究中存在下列三個相關(guān)的方面：生物原型、數(shù)學(xué)模型和硬件模型。前者是基礎(chǔ)，后者是目的，而數(shù)學(xué)模型則是兩者之間必不可少的橋梁。 由于生物系統(tǒng)的復(fù)雜性，搞清某種生物系統(tǒng)的機(jī)制需要相當(dāng)長的研究周期，而且解決實際問題需要多學(xué)科長時間的密切協(xié)作，這是限制仿生學(xué)發(fā)展速度的主要原因。 其他生物學(xué)分支學(xué)科 生物學(xué)概述、植物學(xué)、孢粉學(xué)、動物學(xué)、微生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)、生物分類學(xué)、習(xí)性學(xué)、生理學(xué)、細(xì)菌學(xué)、微生物生理學(xué)、微生物遺傳學(xué)、土壤微生物學(xué)、細(xì)胞學(xué)、細(xì)胞化學(xué)、細(xì)胞遺傳學(xué)、免疫學(xué)、胚胎學(xué)、優(yōu)生學(xué)、悉生生物學(xué)、遺傳學(xué)、分子遺傳學(xué)、生態(tài)學(xué)、仿生學(xué)、生物物理學(xué)、生物力學(xué)、生物力能學(xué)、生物聲學(xué)、生物化學(xué)、生物數(shù)學(xué) 附：部分“仿生學(xué)”實例 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。蒼蠅的嗅覺特別靈敏，遠(yuǎn)在幾千米外的氣味也能嗅到。但是蒼蠅并沒有“鼻子”，它靠什么來充當(dāng)嗅覺的呢? 原來，蒼蠅的“鼻子”——嗅覺感受器分布在頭部的一對觸角上。 每個“鼻子”只有一個“鼻孔”與外界相通，內(nèi)含上百個嗅覺神經(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神經(jīng)上，將引導(dǎo)出來的神經(jīng)電信號經(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，便能發(fā)出警報。這種儀器已經(jīng)被安裝在宇宙飛船的座艙里，用來檢測艙內(nèi)氣體的成分。 這種小型氣體分析儀，也可測量潛水艇和礦井里的有害氣體。利用這種原理，還可用來改進(jìn)計算機(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)變成可見光，其余大部分都以熱能的形式浪費掉了，而且電燈的熱射線有害于人眼。那么，有沒有只發(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、軟體動物、甲殼動物、昆蟲和魚類等，而且這些動物發(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，實質(zhì)上是把化學(xué)能轉(zhuǎn)變成光能的過程。 早在40年代，人們根據(jù)對螢火蟲的研究，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，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。由于這種光沒有電源，不會產(chǎn)生磁場，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)說它能擊斃像馬那樣的大動物。 電魚放電的奧秘究竟在哪里?經(jīng)過對電魚的解剖研究， 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500萬塊電板。單個電板產(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)計出世界上Z早的伏打電池。因為這種電池是根據(jù)電魚的天然發(fā)電器設(shè)計的，所以把它叫做“人造電器官”。對電魚的研究，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力問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。”生物的行為與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)暴即將來臨。 水母，又叫海蜇，是一種古老的腔腸動物，早在5億年前，它就漂浮在海洋里了。這種低等動物有預(yù)測風(fēng)暴的本能，每當(dāng)風(fēng)暴來臨前，它就游向大海避難去了。 原來，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)暴來臨的前奏曲。這種次聲波人耳無法聽到，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著一個細(xì)柄，柄上有個小球，球內(nèi)有塊小小的聽石，當(dāng)風(fēng)暴前的次聲波沖擊水母耳中的聽石時，聽石就剌激球壁上的神經(jīng)感受器，于是水母就聽到了正在來臨的風(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)計了水母耳風(fēng)暴預(yù)測儀，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，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)暴的強度。這種預(yù)測儀能提前15小時對風(fēng)暴作出預(yù)報，對航海和漁業(yè)的安全都有重要意義

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