參與評論

評論

登錄后參與評論

全部評論(6條)

• 

  未來哦哦 2011-03-27 00:00:00

  飛機--- 鳥 聲納---海豚 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“見飛蓬轉而知為車”，即見到隨風旋轉的飛蓬草而發(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，就其建筑結構來看，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。根據秦漢時期史書記載，兩千多年前，我國人民就發(fā)明了風箏，并且應用于軍事聯絡。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《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，以關戾置于腹內，發(fā)之則凌云奮飛，可高達三丈至一二百步外，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，進行了細致的觀察和研究，這也是Z早的仿生設計活動之一。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，由此取得水上運輸的自由。后來隨制作水平提高而出現的龍船，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，大致也經歷了相似的過程。在包含了豐富生產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。十五世紀時，德國的天文學家米勒制造了一只鐵蒼蠅和一只機械鷹，并進行了飛行表演。 一八ОΟ年左右，英國科學家、空氣動力學的創(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構。凱利還模仿鳥翅設計了一種機翼曲線，對航空技術的誕生起了很大的促進作用。同一時期，法國生理學家馬雷，對鳥的飛行進行了仔細的研究，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系。德國人亥姆霍茲也從研究飛行動物中，發(fā)現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研究和認真的模仿，根據鳥類飛行機構的原理，終于制造了能夠載人飛行的滑翔機。 后來，設計師又根據鶴的體態(tài)設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？雖然我們無據考察潛艇設計師在設計潛艇時是否請教了生物界，但是不難設想，設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，體育工作者就是認真研究了青蛙在水中的運動姿勢，總結出一套既省力、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 直升機螺旋槳——蜻蜓的翅膀 聲吶——海豚 潛水衣的鞋——鴨的蹼 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。已經被安裝在宇宙飛船的座艙里，用來檢測艙內氣體的成分。 2。從螢火蟲到人工冷光； 3。電魚與伏特電池； 4。水母的順風耳，仿照水母耳朵的結構和功能，設計了水母耳風暴預測儀，能提前15小時對風暴作出預報，對航海和漁業(yè)的安全都有重要意義。 5。人們根據蛙眼的視覺原理，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，準確無誤地識別出特定形狀的物體。把電子蛙眼裝入雷達系統(tǒng)后，雷達抗干擾能力大大提高。這種雷達系統(tǒng)能快速而準確地識別出特定形狀的飛機、艦船和等。特別是能夠區(qū)別真假，防止以假亂真。 電子蛙眼還廣泛應用在機場及交通要道上。在機場，它能監(jiān)視飛機的起飛與降落，若發(fā)現飛機將要發(fā)生碰撞，能及時發(fā)出警報。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”。這種探路儀內裝一個超聲波發(fā)射器，盲人帶著它可以發(fā)現電桿、臺階、橋上的人等。如今，有類似作用的“超聲眼鏡”也已制成。 7。模擬藍藻的不完全光合器，將設計出仿生光解水的裝置，從而可獲得大量的氫氣。 8。根據對人體骨胳肌肉系統(tǒng)和生物電控制的研究，已仿制了人力增強器——步行機。 9?，F代起重機的掛鉤起源于許多動物的爪子。 10。屋頂瓦楞模仿動物的鱗甲。 11。船槳模仿的是魚的鰭。 12。鋸子學的是螳螂臂，或鋸齒草。 13。蒼耳屬植物獲取靈感發(fā)明了尼龍搭扣。 14。嗅覺靈敏的龍蝦為人們制造氣味探測儀提供了思路。 15。壁虎腳趾對制造能反復使用的粘性錄音帶提供了令人鼓舞的前景。 16。貝用它的蛋白質生成的膠體非常牢固，這樣一種膠體可應用在從外科手術的縫合到補船等一切事情上。 17。根據鯊魚特征制造的泳衣，將阻力減少到Z小。 18。飛機（鳥） 19。潛水艇（魚） 20。雷達（蝙蝠)

  贊(5)

  回復(0)

  評論

  評論

  登錄后參與評論

• 

  wsr980501 2011-03-31 00:00:00

  響尾蛇 雷達 飛機--- 鳥 聲納---海豚 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“見飛蓬轉而知為車”，即見到隨風旋轉的飛蓬草而發(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，就其建筑結構來看，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。根據秦漢時期史書記載，兩千多年前，我國人民就發(fā)明了風箏，并且應用于軍事聯絡。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《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，以關戾置于腹內，發(fā)之則凌云奮飛，可高達三丈至一二百步外，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，進行了細致的觀察和研究，這也是Z早的仿生設計活動之一。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。

  贊(14)

  回復(0)

  評論

  評論

  登錄后參與評論

• 

  我啊啊35441 2011-04-03 00:00:00

  仿生設計學 仿生設計學，亦可稱之為設計仿生學（Design Bionics），它是在仿生學和設計學的基礎上發(fā)展起來的一門新興邊緣學科，主要涉及到數學、生物學、電子學、物理學、控制論、信息論、人機學、心理學、材料學、機械學、動力學、工程學、經濟學、色彩學、美學、傳播學、倫理學等相關學科。 仿生設計學與舊有的仿生學成果應用不同，它是以自然界萬事萬物的“形”、“色”、“音”、“功能”、“結構”等為研究對象，有選擇地在設計過程中應用這些特征原理進行的設計，同時結合仿生學的研究成果，為設計提供新的思想、新的原理、新的方法和新的途徑。在某種意義上，仿生設計學可以說是仿生學的延續(xù)和發(fā)展，是仿生學研究成果在人類生存方式中的反映。 仿生設計學作為人類社會生產活動與自然界的鍥合點，使人類社會與自然達到了高度的統(tǒng)一，正逐漸成為設計發(fā)展過程中新的亮點。 自古以來，自然界就是人類各種科學技術原理及重大發(fā)明的源泉。生物界有著種類繁多的動植物及物質存在，它們在漫長的進化過程中，為了求得生存與發(fā)展，逐漸具備了適應自然界變化的本領。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，吸引著人們去想象和模仿。人類運用其觀察、思維和設計能力，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及某種構成方式的直接模擬，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。 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“見飛蓬轉而知為車”，即見到隨風旋轉的飛蓬草而發(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，就其建筑結構來看，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。根據秦漢時期史書記載，兩千多年前，我國人民就發(fā)明了風箏，并且應用于軍事聯絡。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《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，以關戾置于腹內，發(fā)之則凌云奮飛，可高達三丈至一二百步外，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，進行了細致的觀察和研究，這也是Z早的仿生設計活動之一。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，由此取得水上運輸的自由。后來隨制作水平提高而出現的龍船，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，大致也經歷了相似的過程。在包含了豐富生產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。十五世紀時，德國的天文學家米勒制造了一只鐵蒼蠅和一只機械鷹，并進行了飛行表演。 一八ОΟ年左右，英國科學家、空氣動力學的創(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構。凱利還模仿鳥翅設計了一種機翼曲線，對航空技術的誕生起了很大的促進作用。同一時期，法國生理學家馬雷，對鳥的飛行進行了仔細的研究，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系。德國人亥姆霍茲也從研究飛行動物中，發(fā)現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研究和認真的模仿，根據鳥類飛行機構的原理，終于制造了能夠載人飛行的滑翔機。 后來，設計師又根據鶴的體態(tài)設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？雖然我們無據考察潛艇設計師在設計潛艇時是否請教了生物界，但是不難設想，設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，體育工作者就是認真研究了青蛙在水中的運動姿勢，總結出一套既省力、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、仿生設計的歷史 自古以來，自然界就是人類各種科學技術原理及重大發(fā)明的源泉。生物界有著種類繁多的動植物及物質存在，它們在漫長的進化過程中，為了求得生存與發(fā)展，逐漸具備了適應自然界變化的本領。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，吸引著人們去想象和模仿。人類運用其觀察、思維和設計能力，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及某種構成方式的直接模擬，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。 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“見飛蓬轉而知為車”，即見到隨風旋轉的飛蓬草而發(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，就其建筑結構來看，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。根據秦漢時期史書記載，兩千多年前，我國人民就發(fā)明了風箏，并且應用于軍事聯絡。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《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，以關戾置于腹內，發(fā)之則凌云奮飛，可高達三丈至一二百步外，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，進行了細致的觀察和研究，這也是Z早的仿生設計活動之一。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，由此取得水上運輸的自由。后來隨制作水平提高而出現的龍船，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，大致也經歷了相似的過程。在包含了豐富生產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。十五世紀時，德國的天文學家米勒制造了一只鐵蒼蠅和一只機械鷹，并進行了飛行表演。 一八ОΟ年左右，英國科學家、空氣動力學的創(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構。凱利還模仿鳥翅設計了一種機翼曲線，對航空技術的誕生起了很大的促進作用。同一時期，法國生理學家馬雷，對鳥的飛行進行了仔細的研究，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系。德國人亥姆霍茲也從研究飛行動物中，發(fā)現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研究和認真的模仿，根據鳥類飛行機構的原理，終于制造了能夠載人飛行的滑翔機。 后來，設計師又根據鶴的體態(tài)設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？雖然我們無據考察潛艇設計師在設計潛艇時是否請教了生物界，但是不難設想，設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，體育工作者就是認真研究了青蛙在水中的運動姿勢，總結出一套既省力、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、仿生設計的發(fā)展 到了近代，生物學、電子學、動力學等學科的發(fā)展亦促進了仿生設計學的發(fā)展。以飛機的產生為例： 在經過無數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，自己還進行試飛；此后五年，他進行了2000多次滑翔飛行，并同鳥類進行了對比研究，提供了很有價值的資料。資料證明：氣流流經機翼上部曲面所走路程，比氣流流經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世紀末，內燃機的出現，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行這些實驗，由地面上的人用繩控制，使之能轉動或彎翹。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。到了現代，科學高度發(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，亦認識到仿生設計學對人類未來發(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次仿生學討論會，成為仿生學的正式誕生之日。 此后，仿生技術取得了飛躍的發(fā)展，并獲得了廣泛的應用。仿生設計亦隨之獲得突飛猛進的發(fā)展，一大批仿生設計作品如智能機器人、雷達、聲納、人工臟器、自動控制器、自動導航器等等應運而生。 近代，科學家根據青蛙眼睛的特殊構造研制了電子蛙眼，用于監(jiān)視飛機的起落和跟蹤人造衛(wèi)星；根據空氣動力學原理仿照鴨子頭形狀而設計的高速列車；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，獲得了化學能轉化為光能的新方法，從而研制出化學熒光燈等等。 目前，仿生設計學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)的結構、功能、能量轉換、信息傳遞等各種優(yōu)異特征，并把它運用到技術系統(tǒng)中，改善已有的工程設備，并創(chuàng)造出新的工藝、自動化裝置、特種技術元件等技術系統(tǒng)；同時仿生設計學為創(chuàng)造新的科學技術裝備、建筑結構和新工藝提供原理、設計思想或規(guī)劃藍圖，亦為現代設計的發(fā)展提供了新的方向，并充當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)學發(fā)展途徑。 對生物體結構和形態(tài)的研究，有可能使未來的建筑、產品改變模樣。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”的結構及其工作原理的研究，可以啟發(fā)人們去改善舊的或創(chuàng)造出新的海水淡化裝置。 白蟻能把吃下去的木質轉化為脂肪和蛋白質，對其機理的研究，將會對人工合成這些物質有所啟發(fā)。 同時仿生設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，設計制造制造出人造器官，如血管、腎、骨膜、關節(jié)、食道、氣管、尿道、心臟、肝臟、血液、子宮、肺、胰、眼、耳以及人工細胞。專家預測，在本世紀中后期，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合并分離的液態(tài)碳氫化合物人工血；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，根據活性碳或離子交換樹脂吸附過濾有毒物質，制成人工肝器；模擬心臟功能，用血液和單向導通驅動裝置，組成人工心臟自動循環(huán)器。 隨著對宇宙的開發(fā)、認識，又將使人類不但認識宇宙中新形式的生命，而且將為人類提供嶄新的設計，創(chuàng)造出地球上前所未有的新的裝置…… 仿生設計學的特點與研究內容 仿生設計學是仿生學與設計學互相交叉滲透而結合成的一門的邊緣學科，其研究范圍非常廣泛，研究內容豐富多彩，特別是由于仿生學和設計學涉及到自然科學和社會科學的許多學科，因此也就很難對仿生設計學的研究內容進行劃分。這里，我們是基于對所模擬生物系統(tǒng)在設計中的不同應用而分門別類的。歸納起來，仿生設計學的研究內容主要有： 1、形態(tài)仿生設計學研究的是生物體（包括動物、植物、微生物、人類）和自然界物質存在（如日、月、風、云、山、川、雷、電等）的外部形態(tài)及其象征寓意，以及如何通過相應的藝術處理手法將之應用與設計之中。 2、功能仿生設計學主要研究生物體和自然界物質存在的功能原理，并用這些原理去改進現有的或建造新的技術系統(tǒng)，以促進產品的更新換代或新產品的開發(fā)。 3、視覺仿生設計學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，以及相應的視覺流程；他廣泛應用與產品設計、視覺傳達設計和環(huán)境設計之中。 4、結構仿生設計學主要研究生物體和自然界物質存在的內部結構原理在設計中的應用問題，適用與產品設計和建筑設計。研究Z多的是植物的莖、葉以及動物形體、肌肉、骨骼的結構。 從國內外仿生設計學的發(fā)展情況來看，形態(tài)仿生設計學和功能仿生設計學是目前研究的ZD。在本文中，還將著重介紹形態(tài)仿生學和功能仿生設計學的一些情況。 作為一門新興的邊緣交叉學科，仿生設計學具有某些設計學和仿生學的特點，但他又有別與這兩門學科。具體說來，仿生設計學具有如下特點： 1、 藝術科學性 仿生設計學是現代設計學的一個分支、一個補充。同其它設計學科一樣，仿生設計學亦具有它們的共同特性——藝術性。鑒于仿生設計學是以一定的設計原理為基礎、以一定的仿生學理論和研究成果為依據，因此具有很嚴謹的科學性。 2、 商業(yè)性 仿生設計學為設計服務，為消費者服務，同時的仿生設計作品亦可刺激消費、引導消費、創(chuàng)造消費。 3、 無限可逆性 以仿生設計學為理論依據的仿生設計作品都可以在自然界中找到設計的原型，該作品在設計、投產、銷售過程中所遇到的各種問題又可以促進仿生設計學的研究與發(fā)展。仿生學的研究對象是無限的，仿生設計學的研究對象亦是無限的；同理，仿生設計的原型也是無限的，只要潛心研究大自然，我們永遠不會有江郎才盡的一天。 4、 學科知識的綜合性 要熟悉和運用仿生設計學，必須具備一定的數學、生物學、電子學、物理學、控制論、信息論、人機學、心理學、材料學、機械學、動力學、工程學、經濟學、色彩學、美學、傳播學、倫理學等相關學科的基本知識。 5、 學科的交叉性 要深入研究和了解仿生設計學，必須在設計學的基礎上，既要了解生物學、社會科學的基礎知識，又要對當前仿生學的研究成果有清晰的認識。它是產生于幾個學科交叉點上的一種新型交叉學科。 五、仿生設計學的研究方法 仿生設計學的研究方法主要為“模型分析法”： 1、創(chuàng)造生物模型和技術模型 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，用各種技術手段（包括材料、工藝、計算機等）對它們進行研究，做出定量的數學依據；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)、結構轉化為可以利用在技術領域的抽象功能，并考慮用不同的物質材料和工藝手段創(chuàng)造新的形態(tài)和結構。 ① 從功能出發(fā)、研究生物體結構形態(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識。從功能出發(fā)，研究生物的結構形態(tài)，在感性認識的基礎上，除去無關因素，并加以簡化，提出一個生物模型。對照生物原型進行定性的分析，用模型模擬生物結構原理。目的是研究生物體本身的結構原理。 ② 從結構形態(tài)出發(fā)，達到抽象功能——制造技術模型 根據對生物體的分析，做出定量的數學依據，用各種技術手段（包括材料、工藝等）制造出可以在產品上進行實驗的技術模型。牢牢掌握量的尺度，從具象的形態(tài)和結構中，抽象出功能原理。目的是研究和發(fā)展技術模型本身。 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識。從功能出發(fā)，對照生物原型進行定性的分析。 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、寓意、材料與加工工藝等方面的問題。 ③ 色彩分析 進行色彩的分析同時，亦要對生物的生活環(huán)境進行分析，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 內部結構分析 研究生物的結構形態(tài)，在感性認識的基礎上，除去無關因素，并加以簡化，通過分析，找出其在設計中值得借鑒合利用的地方。 ⑤ 運動規(guī)律分析 利用現有的高科技手段，對生物體的運動規(guī)律進行研究，找出其運動的原理，針對性的解決設計工程中的問題。 當然，我們還可以就生物體的其它方面進行各種可行性分析。 -------------------------------------------------------------------------------- -- 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，它是指運用的科學技術，來模仿生物的各種官能感覺和思維判功能，更加有效地為人數服務。各國都在不遺余力地加大在仿生學方面的研究?？梢哉f，仿生學研究程度的高低，是國家綜合國力的重要標志之一。榮事達集團研制開發(fā)的“仿生搓洗”全自動洗衣機Z近推向市場，將仿生技 術運用于洗衣機領域，產生了革命性的影響。 據了解，這種洗衣機首先具有神經智能網絡功能，可以模仿人的恩維判斷能力，根據衣物的重量、質地、臟污程度來自行決定洗滌程序、洗滌時間和水位的高低，從而達到Z佳的洗滌狀態(tài)。其次，具有搓衣板的功能。洗衣機內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，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、齒輪等部件轉動所帶來的噪音，采用直流永磁無刷電機直接驅動，有效地防止噪音的產生。 直流永磁無刷電機可節(jié)電50％ 采用直流永磁無刷電機，在電子驅動器的控制下可實現無級調速，并可精確地控制搓洗棒每次轉動的次數和角度。因此，不同的衣物質地、臟污程度可以設定不同的洗滌程序，有效地模仿了人工搓洗的快慢節(jié)奏和力度，實現“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?！胺律晗础毕匆聶C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生的噪音和振動，實現了靜音運轉。 搓洗棒確保洗滌過程中不產生碎屑 有洗衣機使用經驗的消費者知道，洗衣機的洗滌桶上部都有一個過濾網，用來過濾衣物在洗滌時產生的碎屑。但是“仿生搓洗”洗衣機卻沒有這種過濾網，為什么呢？業(yè)內專家解釋，這是因為“仿生搓洗”洗衣機的內部構造根本有別于波輪式和滾筒式洗衣機?！胺律晗础毕匆聶C采用的驅動擎是豎立的搓洗棒，能夠使動能從ZY向四周傳遞。當洗衣機啟動時，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)旋轉而形成的纏繞，以及與桶壁摩擦產生的碎屑，洗得干凈、不纏繞、無摩擦，當然不需要過濾網。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制，以及通過進化過程形成的高度適應性。論述仿生制造的基本內涵，指出現代制造科學應該從生命現象及生命科學中學習與借鑒的主要內容，它們包括完善的信息技術、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，以及先進的組織結構和運行模式。提出關于加強學科間的聯合，促進仿生制造技術研究的建議。 -- 結構構件 對于構件，在截面面積相同的情況下，把材料盡可能放到遠離中和軸的位置上，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了這個結論。例如：“疾風知勁草”，許多能承受狂風的植物的莖部是維管狀結構，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分布在四周，而柔軟的充滿內腔。在建筑結構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構、空間薄壁結構等都是根據這條結論得來的。 -- 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生存環(huán)境而衍化出來的保護色。在所有斑馬中，細斑馬長得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。人類將斑馬條紋應用到到軍事上是一個是很成功仿生學例子。

  贊(17)

  回復(0)

  評論

  評論

  登錄后參與評論

• 

  123456qwerty 2011-04-04 00:00:00

  人們根據蛙眼的視覺原理，已研制成功一種電子蛙眼，人們模擬海蟄感受次聲波的器官，設計成功精確的“水母耳”儀器，對鱟行為影響Z大的是兩側的復眼。受光束照射后，復眼產生脈沖。一只眼受光束照射，一只眼產主脈沖；兩只眼同時受光束照射，兩只眼同時產生脈沖，但比光束照射一只眼時產生的脈沖的頻率略低些。人類受其啟示，研制成功一種電子模擬裝置，能解10個元素構成的網絡方程，應用這個原理制成的電視攝影機，能在激光下提供清晰度較高的電視影象。

  贊(7)

  回復(0)

  評論

  評論

  登錄后參與評論

• 

  xiaohong0507 2011-04-06 00:00:00

  附：部分“仿生學”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)似乎風馬牛不相及，但仿生學卻把它們緊密地聯系起來了。 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，內含上百個嗅覺神經細胞。若有氣味進入“鼻孔”，這些神經立即把氣味刺激轉變成神經電脈沖，送往大腦。大腦根據不同氣味物質所產生的神經電脈沖的不同，就可區(qū)別出不同氣味的物質。因此，蒼蠅的觸角像是一臺靈敏的氣體分析儀。 仿生學家由此得到啟發(fā)，根據蒼蠅嗅覺器的結構和功能，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。就是把非常纖細的微電極插到蒼蠅的嗅覺神經上，將引導出來的神經電信號經電子線路放大后，送給分析器；分析器一經發(fā)現氣味物質的信號，便能發(fā)出警報。這種儀器已經被安裝在宇宙飛船的座艙里，用來檢測艙內氣體的成分。 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，還可用來改進計算機的輸入裝置和有關氣體色層分析儀的結構原理中。 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。 科學家研究發(fā)現，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)光細胞，它們都含有熒光素和熒光酶兩種物質。在熒光酶的作用下，熒光素在細胞內水分的參與下，與氧化合便發(fā)出熒光。螢火蟲的發(fā)光，實質上是把化學能轉變成光能的過程。 早在40年代，人們根據對螢火蟲的研究，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閃光燈。由于這種光沒有電源，不會產生磁場，因而可以在生物光源的照明下，做清除磁性等工作。 現在，人們已能用摻和某些化學物質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生70伏左右的電壓，而非洲電鰩能產生的電壓高達220伏；非洲電鯰能產生350伏的電壓；電鰻能產生500伏的電壓，有一種南美洲電鰻竟能產生高達880伏的電壓，稱得上電擊guan軍，據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?經過對電魚的解剖研究， 終于發(fā)現在電魚體內有一種奇特的發(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胞構成的。由于電魚的種類不同，所以發(fā)電器的形狀、位置、電板數都不一樣。電鰻的發(fā)電器呈棱形，位于尾部脊椎兩側的肌肉中；電鰩的發(fā)電器形似扁平的腎臟，排列在身體中線兩側，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。單個電板產生的電壓很微弱，但由于電板很多，產生的電壓就很大了。 電魚這種非凡的本領，引起了人們極大的興趣。19世紀初，意大利物理學家伏特，以電魚發(fā)電器官為模型，設計出世界上Z早的伏打電池。因為這種電池是根據電魚的天然發(fā)電器設計的，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，就預示著風暴即將來臨。 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。這種低等動物有預測風暴的本能，每當風暴來臨前，它就游向大海避難去了。 原來，在藍色的海洋上，由空氣和波浪摩擦而產生的次聲波 (頻率為每秒8—13次)，總是風暴來臨的前奏曲。這種次聲波人耳無法聽到，小小的水母卻很敏感。仿生學家發(fā)現，水母的耳朵的共振腔里長著一個細柄，柄上有個小球，球內有塊小小的聽石，當風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感受器，于是水母就聽到了正在來臨的風暴的隆隆聲。 仿生學家仿照水母耳朵的結構和功能，設計了水母耳風暴預測儀，相當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，當接受到風暴的次聲波時，可令旋轉360°的喇叭自行停止旋轉，它所指的方向，就是風暴前進的方向；指示器上的讀數即可告知風暴的強度。這種預測儀能提前15小時對風暴作出預報，對航海和漁業(yè)的安全都有重要意義。

  贊(3)

  回復(0)

  評論

  評論

  登錄后參與評論

• 

  bnf56 2011-03-22 00:00:00

  響尾蛇 雷達 飛機--- 鳥 聲納---海豚 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“見飛蓬轉而知為車”，即見到隨風旋轉的飛蓬草而發(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，就其建筑結構來看，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。根據秦漢時期史書記載，兩千多年前，我國人民就發(fā)明了風箏，并且應用于軍事聯絡。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《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，以關戾置于腹內，發(fā)之則凌云奮飛，可高達三丈至一二百步外，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，進行了細致的觀察和研究，這也是Z早的仿生設計活動之一。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，由此取得水上運輸的自由。后來隨制作水平提高而出現的龍船，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，大致也經歷了相似的過程。在包含了豐富生產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。十五世紀時，德國的天文學家米勒制造了一只鐵蒼蠅和一只機械鷹，并進行了飛行表演。 一八ОΟ年左右，英國科學家、空氣動力學的創(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構。凱利還模仿鳥翅設計了一種機翼曲線，對航空技術的誕生起了很大的促進作用。同一時期，法國生理學家馬雷，對鳥的飛行進行了仔細的研究，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系。德國人亥姆霍茲也從研究飛行動物中，發(fā)現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研究和認真的模仿，根據鳥類飛行機構的原理，終于制造了能夠載人飛行的滑翔機。 后來，設計師又根據鶴的體態(tài)設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？雖然我們無據考察潛艇設計師在設計潛艇時是否請教了生物界，但是不難設想，設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，體育工作者就是認真研究了青蛙在水中的運動姿勢，總結出一套既省力、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 蒼蠅與宇宙飛船 令人討厭的蒼蠅，與宏偉的航天事業(yè)似乎風馬牛不相及，但仿生學卻把它們緊密地聯系起來了。 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，內含上百個嗅覺神經細胞。若有氣味進入“鼻孔”，這些神經立即把氣味刺激轉變成神經電脈沖，送往大腦。大腦根據不同氣味物質所產生的神經電脈沖的不同，就可區(qū)別出不同氣味的物質。因此，蒼蠅的觸角像是一臺靈敏的氣體分析儀。 仿生學家由此得到啟發(fā)，根據蒼蠅嗅覺器的結構和功能，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。就是把非常纖細的微電極插到蒼蠅的嗅覺神經上，將引導出來的神經電信號經電子線路放大后，送給分析器；分析器一經發(fā)現氣味物質的信號，便能發(fā)出警報。這種儀器已經被安裝在宇宙飛船的座艙里，用來檢測艙內氣體的成分。 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，還可用來改進計算機的輸入裝置和有關氣體色層分析儀的結構原理中。 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。 科學家研究發(fā)現，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)光細胞，它們都含有熒光素和熒光酶兩種物質。在熒光酶的作用下，熒光素在細胞內水分的參與下，與氧化合便發(fā)出熒光。螢火蟲的發(fā)光，實質上是把化學能轉變成光能的過程。 早在40年代，人們根據對螢火蟲的研究，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閃光燈。由于這種光沒有電源，不會產生磁場，因而可以在生物光源的照明下，做清除磁性等工作。 現在，人們已能用摻和某些化學物質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生70伏左右的電壓，而非洲電鰩能產生的電壓高達220伏；非洲電鯰能產生350伏的電壓；電鰻能產生500伏的電壓，有一種南美洲電鰻竟能產生高達880伏的電壓，稱得上電擊guan軍，據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?經過對電魚的解剖研究， 終于發(fā)現在電魚體內有一種奇特的發(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胞構成的。由于電魚的種類不同，所以發(fā)電器的形狀、位置、電板數都不一樣。電鰻的發(fā)電器呈棱形，位于尾部脊椎兩側的肌肉中；電鰩的發(fā)電器形似扁平的腎臟，排列在身體中線兩側，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。單個電板產生的電壓很微弱，但由于電板很多，產生的電壓就很大了。 電魚這種非凡的本領，引起了人們極大的興趣。19世紀初，意大利物理學家伏特，以電魚發(fā)電器官為模型，設計出世界上Z早的伏打電池。因為這種電池是根據電魚的天然發(fā)電器設計的，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，就預示著風暴即將來臨。 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。這種低等動物有預測風暴的本能，每當風暴來臨前，它就游向大海避難去了。 原來，在藍色的海洋上，由空氣和波浪摩擦而產生的次聲波 (頻率為每秒8—13次)，總是風暴來臨的前奏曲。這種次聲波人耳無法聽到，小小的水母卻很敏感。仿生學家發(fā)現，水母的耳朵的共振腔里長著一個細柄，柄上有個小球，球內有塊小小的聽石，當風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感受器，于是水母就聽到了正在來臨的風暴的隆隆聲。 仿生學家仿照水母耳朵的結構和功能，設計了水母耳風暴預測儀，相當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，當接受到風暴的次聲波時，可令旋轉360°的喇叭自行停止旋轉，它所指的方向，就是風暴前進的方向；指示器上的讀數即可告知風暴的強度。這種預測儀能提前15小時對風暴作出預報，對航海和漁業(yè)的安全都有重要意義。

  贊(9)

  回復(0)

  評論

  評論

  登錄后參與評論