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仿生學(xué)的例子優(yōu)秀版_仿生學(xué)的例子

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仿生學(xué)的例子優(yōu)秀版_仿生學(xué)的例子

  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)、艦船和導(dǎo)彈等。特別是能夠區(qū)別真假導(dǎo)彈,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。現(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。

  好運(yùn)

  生物學(xué)家通過(guò)對(duì)蛛絲的研究制造出高級(jí)絲線,抗撕斷裂降落傘與臨時(shí)吊橋用的高強(qiáng)度纜索。船和潛艇來(lái)自人們對(duì)魚類和海豚的模仿。

  響尾蛇導(dǎo)彈等就是科學(xué)家模仿蛇的“熱眼”功能和其舌上排列著一種似照相機(jī)裝置的天然紅外線感知能力的原理,研制開發(fā)出來(lái)的現(xiàn)代化武器。

  火箭升空利用的是水母、墨魚反沖原理。

  科研人員通過(guò)研究變色龍的變色本領(lǐng),為部隊(duì)研制出了不少軍事偽裝裝備。

  科學(xué)家研究青蛙的眼睛,發(fā)明了電子蛙眼。

  白蟻不僅使用膠粘劑建筑它們的土堆,還可以通過(guò)頭部的小管向敵人噴射膠粘劑。于是人們按照同樣的原理制造了工作的武器—一塊干膠炮彈。

  美國(guó)空軍通過(guò)毒蛇的“熱眼”功能,研究開發(fā)出了微型熱傳感器。

  我國(guó)紡織科技人員利用仿生學(xué)原理,借鑒陸地動(dòng)物的皮毛結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)出一種Keg保溫面料,并具有防風(fēng)和導(dǎo)濕的功能。

  根據(jù)響尾蛇的頰窩能感覺(jué)到0.001℃的溫度變化的原理,人類發(fā)明了跟蹤追擊的響尾蛇導(dǎo)彈。人類還利用蛙跳的原理設(shè)計(jì)了蛤蟆夯。人類模仿警犬的高靈敏嗅覺(jué)制成了用于偵緝的“電子警犬”。科學(xué)家根據(jù)野豬的鼻子測(cè)毒的奇特本領(lǐng)制成了世界上第一批防毒面具

  雷達(dá):根據(jù)蝙蝠的聲波定位原理!

  潛水艇,魚換氣。流水型

  直升機(jī),根據(jù)蜻蜓形象仿的。

  “電光鷹眼”一聽名字便可猜出一定是模仿老鷹的眼睛制造出來(lái)的。

  攝像機(jī)啊根據(jù)蜜蜂的復(fù)眼

  超聲波根據(jù)海豚的聲

  參考資料:別人說(shuō)的

  回答者:cjd6383-初學(xué)弟子一級(jí)3-2411:21

  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(duì)運(yùn)動(dòng)和生物體在環(huán)境中運(yùn)動(dòng)的動(dòng)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,又可用最少的建材承受最大的載荷。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(wàn)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(guò)程;

  信息與控制仿生,是研究與模擬感覺(jué)器官、神經(jīng)元與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、以及高級(jí)中樞的智能活動(dòng)等方面生物體中的信息處理過(guò)程。例如根據(jù)象鼻蟲視動(dòng)反應(yīng)制成的“自相關(guān)測(cè)速儀”可測(cè)定飛機(jī)著陸速度。根據(jù)鱟復(fù)眼視網(wǎng)膜側(cè)抑制網(wǎng)絡(luò)的工作原理,研制成功可增強(qiáng)圖像輪廓、提高反差、從而有助于模糊目標(biāo)檢測(cè)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(jì)算機(jī)。

  模仿人類學(xué)習(xí)過(guò)程,制造出一種稱為“感知機(jī)”的機(jī)器,它可以通過(guò)訓(xùn)練,改變?cè)g

  聯(lián)系的權(quán)重來(lái)進(jìn)行學(xué)習(xí),從而能實(shí)現(xiàn)模式識(shí)別。此外,它還研究與模擬體內(nèi)穩(wěn)態(tài),運(yùn)動(dòng)控制、動(dòng)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(gè)主要領(lǐng)域。一方面由于自動(dòng)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(gè)階段,使研究大腦已成為對(duì)神經(jīng)科學(xué)最大的挑戰(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(shí)別的研究,大腦學(xué)習(xí)記憶和思維過(guò)程的研究與模擬,生物體中控制的可靠性和協(xié)調(diào)問(wèn)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(guò)程,都運(yùn)用生物系統(tǒng)的模型。但前者的目的主要是構(gòu)造實(shí)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。

  最廣泛地運(yùn)用類比、模擬和模型方法是仿生學(xué)研究方法的突出特點(diǎn)。其目的不在于直接復(fù)制每一個(gè)細(xì)節(jié),而是要理解生物系統(tǒng)的工作原理,以實(shí)現(xiàn)特定功能為中心目的。—般認(rèn)為,在仿生學(xué)研究中存在下列三個(gè)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(zhǎng)的研究周期,而且解決實(shí)際問(wèn)題需要多學(xué)科長(zhǎng)時(shí)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(dòng)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(shí)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(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1500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,做清除磁性水雷等工作。

  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。放電能力最強(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,稱得上電擊冠軍,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)出世界上最早的伏打電池。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。”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(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)有塊小小的聽石,當(dāng)風(fēng)暴前的次聲波沖擊水母耳中的聽石時(shí),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(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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