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  似懂非懂是是的 2012-05-07 00:00:00

  枯葉蝶 迷彩服

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  pshfukv41386 2013-03-15 00:00:00

  甲殼蟲：裝甲車

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  ezhidayw286 2011-03-28 00:00:00

  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、人機學(xué)、心理學(xué)、材料學(xué)、機械學(xué)、動力學(xué)、工程學(xué)、經(jīng)濟學(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)鳥類飛行機構(gòu)的原理，終于制造了能夠載人飛行的滑翔機。 后來，設(shè)計師又根據(jù)鶴的體態(tài)設(shè)計出了掘土機的懸臂，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)鳥類飛行機構(gòu)的原理，終于制造了能夠載人飛行的滑翔機。 后來，設(shè)計師又根據(jù)鶴的體態(tài)設(shè)計出了掘土機的懸臂，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。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，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)機翼上部曲面所走路程，比氣流流經(jīng)機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，約占機翼升力的三分之二大??；其余的升力來自翼下氣流對機翼的壓力。 19世紀(jì)末，內(nèi)燃機的出現(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。在飛機的設(shè)計制作過程中，怎樣使飛機拐彎和怎樣使它穩(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后部一個可轉(zhuǎn)動的方向舵來控制飛機的方向，通過方向舵使飛機向左或向右轉(zhuǎn)彎。 后來，隨著飛機的不斷發(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。機身和單曲面機翼都呈現(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荒M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、人機學(xué)、心理學(xué)、材料學(xué)、機械學(xué)、動力學(xué)、工程學(xué)、經(jīng)濟學(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。 -------------------------------------------------------------------------------- -- 作者：文丐 -- 發(fā)布時間：2004-9-15 7:41:15 -- 仿生搓洗引爆洗衣機新革命 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)集團研制開發(fā)的“仿生搓洗”全自動洗衣機Z近推向市場，將仿生技 術(shù)運用于洗衣機領(lǐng)域，產(chǎn)生了革命性的影響。 據(jù)了解，這種洗衣機首先具有神經(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)洗衣機因機械傳動裝置所包含的機械連桿、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直接驅(qū)動，有效地防止噪音的產(chǎn)生。 直流永磁無刷電機可節(jié)電50％ 采用直流永磁無刷電機，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，采用直流永磁電機比采用交流電機節(jié)電50％。 電子剎車技術(shù)把噪音降到Z低 有洗衣機的消費者會有因噪音大而煩惱的體會，他們在換購洗衣機時總希望擁有一臺沒有噪音的洗衣機。“仿生搓洗”洗衣機則恰好能滿足這一點。 這主要是因為“仿生搓洗”洗衣機采用電子擎實現(xiàn)電子剎車，剎車時由電機本身迅速降速，從而避免了像其他洗衣機采用機械摩擦剎車時產(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 有洗衣機使用經(jīng)驗的消費者知道，洗衣機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”洗衣機的內(nèi)部構(gòu)造根本有別于波輪式和滾筒式洗衣機?！胺律晗础毕匆聶C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”洗衣機也由此得名。 （選自《精品購物指南 》） -------------------------------------------------------------------------------- -- 作者：枯藤老樹 -- 發(fā)布時間：2004-9-20 17:56:29 -- 論仿生制造 師 漢 民 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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  丫丫瘖nP7 2012-03-25 00:00:00

  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、人機學(xué)、心理學(xué)、材料學(xué)、機械學(xué)、動力學(xué)、工程學(xué)、經(jīng)濟學(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。”西漢時期，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)鳥類飛行機構(gòu)的原理，終于制造了能夠載人飛行的滑翔機。 后來，設(shè)計師又根據(jù)鶴的體態(tài)設(shè)計出了掘土機的懸臂，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。”西漢時期，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)鳥類飛行機構(gòu)的原理，終于制造了能夠載人飛行的滑翔機。 后來，設(shè)計師又根據(jù)鶴的體態(tài)設(shè)計出了掘土機的懸臂，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。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，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)機翼上部曲面所走路程，比氣流流經(jīng)機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，約占機翼升力的三分之二大??；其余的升力來自翼下氣流對機翼的壓力。 19世紀(jì)末，內(nèi)燃機的出現(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。在飛機的設(shè)計制作過程中，怎樣使飛機拐彎和怎樣使它穩(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后部一個可轉(zhuǎn)動的方向舵來控制飛機的方向，通過方向舵使飛機向左或向右轉(zhuǎn)彎。 后來，隨著飛機的不斷發(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。機身和單曲面機翼都呈現(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、人機學(xué)、心理學(xué)、材料學(xué)、機械學(xué)、動力學(xué)、工程學(xué)、經(jīng)濟學(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

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  JRJRJRJRJR121 2017-09-16 00:00:00

  直升飛機（蜻蜓） 甲蟲－－－坦克 鯊魚皮泳衣 仿 鯊魚 迷彩服 仿 變色龍 全息照相機 仿 青蛙眼睛 青蛙肌肉 抗干擾系統(tǒng) 視覺 電影攝影機 響尾蛇 紅外技術(shù) 蛙眼 目標(biāo)跟蹤系統(tǒng) 昆蟲的觸角 天線 蜜蜂的超順磁鐵 導(dǎo)航超長波 人力增強器——步行機 鋸子 鋸齒草 尼龍搭扣 蒼耳屬植物 人工冷光 螢火蟲 現(xiàn)代起重機的掛鉤 動物的爪子 小鳥-飛機 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-讓飛機的機翼不會破碎 長頸鹿-抗荷服 海母-暴雨檢查器 龍蝦-氣味探測儀 飛機———大雁 機器人——人 蝴蝶：迷彩服 甲殼蟲：裝甲車 鴨蹼：櫓板 蒼蠅：復(fù)眼照相機

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