【簡介:】一、算盤仿生學(xué)?就是從計算數(shù)目的工具入手,研究生物系統(tǒng)工作原理以尋求靈感和解決工程技術(shù)中類似問題的方法。即是人們研究生物體的結(jié)構(gòu)與功能工作的原理,并根據(jù)這些原理發(fā)明出
一、算盤仿生學(xué)?
就是從計算數(shù)目的工具入手,研究生物系統(tǒng)工作原理以尋求靈感和解決工程技術(shù)中類似問題的方法。即是人們研究生物體的結(jié)構(gòu)與功能工作的原理,并根據(jù)這些原理發(fā)明出新的設(shè)備、工具和科技,創(chuàng)造出適用于生產(chǎn),學(xué)習(xí)和生活的先進(jìn)技術(shù)。
二、仿生學(xué)(植物)?
王蓮?fù)衅鸫罂缍冉ㄖ?在亞馬遜河的小河灣和支流里,生長著有“蓮花之王”盛譽(yù)的王蓮,東一簇,西一片。
盛夏時節(jié),從蓮葉之間探出直徑40厘米左右潔白的花朵,散發(fā)出淡淡的芳香。王蓮的葉子很大,直徑有2米多,四周向上反卷,像一個大平底鍋。蓮葉向陽的一面淡綠色,非常光滑;背陰的一面土紅色,密布粗壯的葉脈和很長的刺毛。雖然只是一片巨大的葉子,但它的支撐和承重能力卻極不一般。在一片王蓮葉上,站一名35公斤的少年,它仍能像小船一樣穩(wěn)穩(wěn)地浮在水面上;即使是在葉面上均勻地平鋪一層75厘米厚的細(xì)沙,這個“大平底鍋”依然紋絲不動,決不會沉入水中。人們通過仔細(xì)研究發(fā)現(xiàn),這異常強(qiáng)大的力量來自縱橫交錯、粗細(xì)不等的葉脈。蓮葉背面有許許多多粗大的呈放射狀的葉脈,之間還有鐮刀形的橫筋緊密聯(lián)結(jié),構(gòu)成了一種非常穩(wěn)定的網(wǎng)狀骨架。蓮葉較強(qiáng)的承重能力由此而來。自從1801年歐洲人發(fā)現(xiàn)王蓮以來,蓮葉的結(jié)構(gòu)與功能便一直成為建筑學(xué)家研究的課題,并試圖將其用于建筑設(shè)計。經(jīng)過努力,如今,這一美好的愿望終于變?yōu)楝F(xiàn)實。我們時常見到的大跨度宏偉樓房建筑工程,在房頂結(jié)構(gòu)上都還能或多或少地看出王蓮葉片結(jié)構(gòu)的輪廓。近年來,意大利工程學(xué)家以此還設(shè)計建造了一座跨度達(dá)95米的展覽大廳,既輕巧堅固,又造型大方,可謂仿生建筑的杰作。荷葉與自潔涂料:在顯微鏡下,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)原來荷葉面上有許多非常微小的絨毛和蠟質(zhì)凸起物,雨水落在上面,鋪不開、滲不進(jìn),只化作粒粒水珠滾落下來,順道兒帶走了荷葉表面的灰塵,從而使葉面始終一塵不染。靈光一閃,科研人員模仿荷葉的自凈原理,開展防污產(chǎn)品的研究。這項技術(shù)將應(yīng)用于生產(chǎn)建筑涂料、服裝面料、廚具面板等需要耐臟的產(chǎn)品。美國已經(jīng)開始研究如何將這種自凈原理用于汽車制造,使駕車族不必再日日洗車。上海也已研制出具有自潔效應(yīng)的納米涂料,其干燥成膜過程中,涂層表面會形成類似茶葉的凹凸形貌,構(gòu)筑一層疏水層。這樣一來,灰塵顆粒只好在涂層表面“懸空而立”,并最終在風(fēng)雨沖刷中流走了?!安x耳”試紙:波義耳是17世紀(jì)英國著名的化學(xué)家、物理學(xué)家。一次試驗時,波義耳不小心把鹽酸濺到紫羅蘭花上,頓時,花色由紫色變成了紅色。之后,他饒有興趣地取來各種酸做試驗,結(jié)果發(fā)現(xiàn),各種酸類都能使紫羅蘭變成紅色。但是,紫羅蘭并不是一年四季都開花的,波義耳想了一個辦法,他在紫羅蘭開花的季節(jié)里收集了大量的紫羅蘭花瓣,將花瓣泡出浸液來。需要使用的時候,就往被試的溶液里滴進(jìn)一滴紫羅蘭浸液。這就是他發(fā)明的“試劑”。之后,他又取來了各種植物進(jìn)行酸堿試驗。其中最有趣的是用石蕊泡出的浸液:酸和堿本來像水一樣,是無色透明的,可是,如果在石蕊浸液里滴進(jìn)酸性溶液,就顯出紅色;滴進(jìn)堿性溶液就能變成藍(lán)色。后來,他發(fā)明了一個更簡便的方法,即用石蕊浸液把紙浸透,再把紙烘干。要用時只需將一小塊紙片放進(jìn)被檢驗的溶液里,根據(jù)紙的顏色變化就能知道這種溶液是呈酸性還是呈堿性的了。波義耳把種石蕊紙叫做“指示劑”,也就是后來人們所說的“酸堿試紙”。水草與不粘鍋:魚缸里有些水草會長青苔,有些不會,原來有些水草具有自潔功能,其表面呈現(xiàn)非光滑形態(tài)。“生物非光滑基礎(chǔ)理論”是國家重大基礎(chǔ)研究項目,科研人員通過對大量生物體表所具有的減粘、自潔功能研究,發(fā)現(xiàn)了生物體表防粘功能的重要原因,即:體表均呈非光滑形態(tài)。這種形態(tài)一方面能減少體表與粘性物質(zhì)接觸面積;另一方面破壞了水膜的連續(xù)性,使體表與粘性物質(zhì)表面間存在空氣膜,從而達(dá)到不粘的效果。吉林大學(xué)曾承擔(dān)“新型綠色仿生不粘鍋”研究開發(fā)。該成果是通過對自潔植物體表形態(tài)、結(jié)構(gòu)及其不粘行為長期系統(tǒng)地研究提出來的仿生新思想,構(gòu)建非光滑復(fù)合界面,從而實現(xiàn)仿生鍋不粘的性能。近些年來,市面上銷售的基本是“化學(xué)”不粘鍋,諸如美國聯(lián)邦公司生產(chǎn)的“特富龍”。它的不粘原理是在鍋表面涂上一層化學(xué)物質(zhì)。而“新型綠色仿生不粘鍋”與傳統(tǒng)不粘鍋相比較,具有綠色環(huán)保、耐高溫、耐磨耐用、易清潔等優(yōu)點,對于倡導(dǎo)綠色環(huán)保、健康的生活帶動廚房革命和創(chuàng)建節(jié)約型社會必將起到積極的推動作用。仿生農(nóng)藥:物競天擇,適者生存。草木面對病蟲害的侵襲,并非束手就擒的無能之輩。新生的嫩芽是害蟲的美餐,但有些害蟲一經(jīng)取食即自取滅亡,因為草木中潛藏著種種“秘密武器”,這被叫做“防衛(wèi)素”;在業(yè)已長大的枝葉中,大量積存單寧,被叫做“拒食素”;在遭受病蟲攻擊后,樹木可生產(chǎn)種種抗生素,使病蟲喪失生育和生存能力;有些植物還能分泌“光敏素”,害蟲吃下這種含有光敏感素的枝葉會變得十分怕光,無法找到安身棲息的場所。和化學(xué)農(nóng)藥比較,植物分泌的殺蟲物質(zhì)不僅具有高效的殺蟲功能,而且不危及人畜,不損傷害蟲的天敵,不污染環(huán)境。可見,模仿植物殺蟲物質(zhì),開發(fā)仿生農(nóng)藥,是有無可估量的效益和前景的。使用化學(xué)合成的方法,模擬植物殺蟲物質(zhì)合成和分泌的基因切割出來,置入能高速增殖的單細(xì)胞生物體內(nèi),大量生產(chǎn)生物殺蟲物質(zhì),提煉仿生農(nóng)藥,供應(yīng)農(nóng)業(yè)需求。飛蓬草和車輪:飛蓬草屬于菊科,是二年生的草本植物,它的莖直立,可以高達(dá)60厘米。每逢夏季開花,花色呈淡紫色,頭狀花序排列,有的像傘房,有的像圓錐。它生長在山坡、草地、牧場或林帶邊緣,是野外常見的植物。它的莖、葉可以提煉芳香油,在我國古代許多著名的草藥書中都有記載。飛蓬草的學(xué)名是蓬,并不會飛,之所以得名飛蓬草,是由于在花枯萎之后,它的根便斷開,從而遇風(fēng)便在空中飛旋,其形貌仿佛是哪吒的風(fēng)火輪,傳說,四千多年前,我們聰明的祖先正是受到了飛蓬草的啟發(fā),發(fā)明輪子的。有史為證,“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,從而做成裝有輪子的車。三、仿生學(xué)起源?
作為一門獨立的學(xué)科,仿生學(xué)正式誕生于1960年9月。由美國空軍航空局在俄亥俄州的空軍基地戴通召開了第一次仿生學(xué)會議。
會議討論的中心議題是“分析生物系統(tǒng)所得到的概念能夠用到人工制造的信息加工系統(tǒng)的設(shè)計上去嗎?”斯蒂爾為新興的科學(xué)命名為“Bionics”,希臘文的意思代表著研究生命系統(tǒng)功能的科學(xué),1963年我國將“Bionics”譯為“仿生學(xué)”。
斯蒂爾把仿生學(xué)定義為“模仿生物原理來建造技術(shù)系統(tǒng),或者使人造技術(shù)系統(tǒng)具有或類似于生物特征的科學(xué)”。簡言之,仿生學(xué)就是模仿生物的科學(xué)。
確切地說,仿生學(xué)是研究生物系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、特質(zhì)、功能、能量轉(zhuǎn)換、信息控制等各種優(yōu)異的特征,并把它們應(yīng)用到技術(shù)系統(tǒng),改善已有的技術(shù)工程設(shè)備,并創(chuàng)造出新的工藝過程、建筑構(gòu)型、自動化裝置等技術(shù)系統(tǒng)的綜合性科學(xué)。從生物學(xué)的角度來說,仿生學(xué)屬于“應(yīng)用生物學(xué)”的一個分支;從工程技術(shù)方面來看,仿生學(xué)根據(jù)對生物系統(tǒng)的研究,為設(shè)計和建造新的技術(shù)設(shè)備提供了新原理、新方法和新途徑。仿生學(xué)的光榮使命就是為人類提供最可靠、最靈活、最高效、最經(jīng)濟(jì)的接近于生物系統(tǒng)的技術(shù)系統(tǒng),為人類造福。
仿生學(xué)是獨立的一門學(xué)科人類仿生的行為雖然早有雛型,但是在20世紀(jì)40年代以前,人們并沒有自覺地把生物作為設(shè)計思想和創(chuàng)造發(fā)明的源泉??茖W(xué)家對于生物學(xué)的研究也只停留在描述生物體精巧的結(jié)構(gòu)和功能上。
而工程技術(shù)人員更多的依賴于他們的智慧,辛辛苦苦的努力,進(jìn)行著人工發(fā)明。他們很少有意識的向生物界學(xué)習(xí)。但是,以下幾個事實可以說明:人們在技術(shù)上遇到的某些難題,生物界早在千百萬年前就曾出現(xiàn),而且在進(jìn)化過程中就已解決了,然而人類卻沒有從生物界得到應(yīng)有的啟示。
人類仿生的做法在第一次世界大戰(zhàn)時期,出于軍事上的需要,為使艦艇在水下隱蔽航行而制造出潛水艇。當(dāng)工程技術(shù)人員在設(shè)計原始的潛艇時,是先用石塊或鉛塊裝在潛艇上使它下沉,如果需要升至水面,就將攜帶的石塊或鉛塊扔掉,使艇身回到水面來。
以后經(jīng)過改進(jìn),在潛艇上采用浮箱交替充水和排水的方法來改變潛艇的重量。以后又改成壓載水艙,在水艙的上部設(shè)放氣閥,下面設(shè)注水閥,當(dāng)水艙灌滿海水時,艇身重量增加使它潛入水中。需要緊急下潛時,還有速潛水艙,待艇身潛入水中后,再把速潛水艙內(nèi)的海水排出。如果一部分壓載水艙充水,另一部分空著,潛水艇可處于半潛狀態(tài)。潛艇要起浮時,將壓縮空氣通入水艙排出海水,艇內(nèi)海水重量減輕后潛艇就可以上浮。
如此優(yōu)越的機(jī)械裝置實現(xiàn)了潛艇的自由沉浮。但是后來發(fā)現(xiàn)魚類的沉浮系統(tǒng)比人們的發(fā)明要簡單得多,魚的沉浮系統(tǒng)僅僅是充氣的魚鰾。鰾內(nèi)不受肌肉的控制,而是依靠分泌氧氣進(jìn)入鰾內(nèi)或是重新吸收鰾內(nèi)一部分氧氣來調(diào)節(jié)魚鰾中氣體含量,促使魚體自由沉浮。
然而魚類如此巧妙的沉浮系統(tǒng),對于潛艇設(shè)計師的啟發(fā)和幫助已經(jīng)為時過遲了。聲音是人們生活中不可缺少的要素。通過語言,人們交流思想和感情,優(yōu)美的音樂使人們獲得藝術(shù)的享受,工程技術(shù)人員還把聲學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)和軍事技術(shù)中,成為頗為重要的信息之一。
自從潛水艇問世以來,隨之而來的就是水面的艦船如何發(fā)現(xiàn)潛艇的位置以防偷襲;而潛艇沉入水中后,也須準(zhǔn)確測定敵船方位和距離以利攻擊。因此,在第一次世界大戰(zhàn)期間,在海洋上,水面與水中敵對雙方的斗爭采用了各種手段。海軍工程師們也利用聲學(xué)系統(tǒng)作為一個重要的偵察手段。
首先采用的是水聽器,也稱噪聲測向儀,通過聽測敵艦航行中所發(fā)出的噪聲來發(fā)現(xiàn)敵艦。只要周圍水域中有敵艦在航行,機(jī)器與螺旋槳推進(jìn)器便發(fā)出噪聲,通過水聽器就能聽到,能及時發(fā)現(xiàn)敵人。但那時的水聽器很不完善,一般只能收到本身艦只的噪聲,要偵聽敵艦,必須減慢艦只航行速度甚至完全停車才能分辨潛艇的噪音,這樣很不利于戰(zhàn)斗行動。
不久,法國科學(xué)家郎之萬(1872~1946)研究成功利用超聲波反射的性質(zhì)來探測水下艦艇。用一個超聲波發(fā)生器,向水中發(fā)出超聲波后,如果遇到目標(biāo)便反射回來,由接收器收到。根據(jù)接收回波的時間間隔和方位,便可測出目標(biāo)的方位和距離,這就是所謂的聲納系統(tǒng)。人造聲納系統(tǒng)的發(fā)明及在偵察敵方潛水艇方面獲得的突出成果,曾使人們?yōu)橹@嘆不已。
豈不知遠(yuǎn)在地球上出現(xiàn)人類之前,蝙蝠、海豚早已對“回聲定位”聲納系統(tǒng)應(yīng)用自如了。生物在漫長的年代里就是生活在被聲音包圍的自然界中,它們利用聲音尋食,逃避敵害和求偶繁殖。因此,聲音是生物賴以生存的一種重要信息。意大利科學(xué)家斯帕拉捷很早以前就發(fā)現(xiàn)蝙蝠能在完全黑暗中任意飛行,既能躲避障礙物也能捕食在飛行中的昆蟲,但是塞住蝙蝠的雙耳、封住它的嘴后,它們在黑暗中就寸步難行了。面對這些事實,斯帕拉捷提出了一個使人們難以接受的結(jié)論:蝙蝠能用耳朵與嘴“看東西”。
它們能夠用嘴發(fā)出超聲波后,在超聲波接觸到障礙物反射回來時,用雙耳接收到。第一次世界大戰(zhàn)結(jié)束后,1920年,哈臺認(rèn)為蝙蝠發(fā)出聲音信號的頻率超出人耳的聽覺范圍。并提出蝙蝠對目標(biāo)的定位方法與第一次世界大戰(zhàn)時郎之萬發(fā)明的用超聲波回波定位的方法相同。遺憾的是,哈臺的提示并未引起人們的重視,而工程師們對于蝙蝠具有“回聲定位”的技術(shù)是難以相信的。直到1983年采用了電子測量器,才完完全全證實蝙蝠就是以發(fā)出超聲波來定位的。但是這對于早期雷達(dá)和聲納的發(fā)明已經(jīng)不能有所幫助了。
蝙蝠能用耳朵與嘴“看東西”另一個事例是人們對于昆蟲行為為時過晚的研究。在利奧那多·達(dá)·芬奇研究鳥類飛行造出第一個飛行器400年之后,人們經(jīng)過長期反復(fù)的實踐,終于在1903年發(fā)明了飛機(jī),使人類實現(xiàn)了飛上天空的夢想。由于不斷改進(jìn),30年后人們的飛機(jī)不論在速度、高度和飛行距離上都超過了鳥類,顯示了人類的智慧和才能。
但是在繼續(xù)研制飛行更快更高的飛機(jī)時,設(shè)計師又碰到了一個難題,就是氣體動力學(xué)中的顫振現(xiàn)象。當(dāng)飛機(jī)飛行時,機(jī)翼發(fā)生有害的振動,飛行越快,機(jī)翼的顫振越強(qiáng)烈,甚至使機(jī)翼折斷,造成飛機(jī)墜落,許多試飛的飛行員因而喪生。飛機(jī)設(shè)計師們?yōu)榇嘶ㄙM了巨大的精力研究消除有害的顫振現(xiàn)象,經(jīng)過長時間的努力才找到解決這一難題的方法。就在機(jī)翼前緣的遠(yuǎn)端上安放一個加重裝置,這樣就把有害的振動消除了。
可是,昆蟲早在三億年以前就飛翔在空中了,它們也毫不例外地受到顫振的危害,經(jīng)過長期的進(jìn)化,昆蟲早已成功地獲得防止顫振的方法。生物學(xué)家在研究蜻蜓翅膀時,發(fā)現(xiàn)在每個翅膀前緣的上方都有一塊深色的角質(zhì)加厚區(qū)——翼眼或稱翅痣。如果把翼眼去掉,飛行就變得蕩來蕩去。實驗證明正是翼眼的角質(zhì)組織使蜻蜓飛行的翅膀消除了顫振的危害,這與設(shè)計師高超的發(fā)明何等相似。假如設(shè)計師們先向昆蟲學(xué)習(xí)翼眼的功用,獲得有益于解決顫振的設(shè)計思想,就可以避免長期的探索和人員的犧牲了。面對蜻蜓翅膀的翼眼,飛機(jī)設(shè)計師大有相見恨晚之感!
蜻蜓的翅膀?qū)υ祜w機(jī)的啟示以上這四個事例發(fā)人深省,也使人們受到了很大啟發(fā)。早在地球上出現(xiàn)人類之前,各種生物已在大自然中生活了億萬年,在它們?yōu)樯娑窢幍拈L期進(jìn)化中,獲得了與大自然相適應(yīng)的能力。生物學(xué)的研究可以說明,生物在進(jìn)化過程中形成的極其精確和完善的機(jī)制,使它們具備了適應(yīng)內(nèi)外環(huán)境變化的能力。生物界具有許多卓有成效的本領(lǐng)。
如體內(nèi)的生物合成、能量轉(zhuǎn)換、信息的接受和傳遞、對外界的識別、導(dǎo)航、定向計算和綜合等,顯示出許多機(jī)器所不可比擬的優(yōu)越之處。生物的小巧、靈敏、快速、高效、可靠和抗干擾性實在令人驚嘆不已。歷史沿革仿生學(xué)是連接生物與技術(shù)的橋梁。自從瓦特(James Watt,1736~1819)在1782年發(fā)明蒸汽機(jī)以后,人們在生產(chǎn)斗爭中獲得了強(qiáng)大的動力。在工業(yè)技術(shù)方面基本上解決了能量的轉(zhuǎn)換、控制和利用等問題,從而引起了第一次工業(yè)革命,各式各樣的機(jī)器如雨后春筍般的出現(xiàn),工業(yè)技術(shù)的發(fā)展極大地擴(kuò)大和增強(qiáng)了人的體能,使人們從繁重的體力勞動解脫出來。
隨著技術(shù)的發(fā)展,人們在蒸汽機(jī)以后又經(jīng)歷了電氣時代并向自動化時代邁進(jìn)。20世紀(jì)40年代電子計算機(jī)的問世,更是給人類科學(xué)技術(shù)的寶庫增添了可貴的財富,它以可靠和高效的本領(lǐng)處理著人們手頭上數(shù)以萬計的各種信息,使人們從汪洋大海般的數(shù)字、信息中解放出來,使用計算機(jī)和自動裝置可以使人們在繁雜的生產(chǎn)工序面前變得輕松省力,它們準(zhǔn)確地調(diào)整、控制著生產(chǎn)程序,使產(chǎn)品規(guī)格精確。
但是,自動控制裝置是按人們制定的固定程序進(jìn)行工作的,這就使它的控制能力具有很大的局限性。自動裝置對外界缺乏分析和進(jìn)行靈活反應(yīng)的能力,如果發(fā)生任何意外的情況,自動裝置就要停止工作,甚至發(fā)生意外事故,這就是自動裝置本身所具有的嚴(yán)重缺點。
要克服這種缺點,無非是使機(jī)器各部件之間,機(jī)器與環(huán)境之間能夠“通訊”,也就是使自動控制裝置具有適應(yīng)內(nèi)外環(huán)境變化的能力。要解決這一難題,在工程技術(shù)中就要解決如何接受、轉(zhuǎn)換。利用和控制信息的問題。因此,信息的利用和控制就成為工業(yè)技術(shù)發(fā)展的一個主要矛盾。如何解決這個矛盾呢?生物界給人類提供了有益的啟示。人類要從生物系統(tǒng)中獲得啟示,首先需要研究生物和技術(shù)裝置是否存在著共同的特性。1940年出現(xiàn)的調(diào)節(jié)理論,將生物與機(jī)器在一般意義上進(jìn)行對比。到1944年,一些科學(xué)家已經(jīng)明確了機(jī)器和生物體內(nèi)的通訊、自動控制與統(tǒng)計力學(xué)等一系列的問題上都是一致的。
四、仿生學(xué)材料?
仿生材料是指模仿生物的各種特點或特性而研制開發(fā)的材料。通常把仿照生命系統(tǒng)的運行模式和生物材料的結(jié)構(gòu)規(guī)律而設(shè)計制造的人工材料稱為仿生材料。
仿生學(xué)在材料科學(xué)中的分支稱為仿生材料學(xué)(biomimetic materials science),它是指從分子水平上研究生物材料的結(jié)構(gòu)特點、構(gòu)效關(guān)系,進(jìn)而研發(fā)出類似或優(yōu)于原生物材料的一門新興學(xué)科,是化學(xué)、材料學(xué)、生物學(xué)、物理學(xué)等學(xué)科的交叉。
仿生設(shè)計不僅要模擬生物對象的結(jié)構(gòu),更要模擬其功能。將材料科學(xué)、生命科學(xué)、仿生學(xué)相結(jié)合,對于推動材料科學(xué)的發(fā)展具有重大意義。自然進(jìn)化使得生物材料具有最合理、最優(yōu)化的宏觀、細(xì)觀、微觀結(jié)構(gòu),并且具有自適應(yīng)性和自愈合能力。在比強(qiáng)度、比剛度與韌性等綜合性能上都是最佳的。
五、仿生學(xué),我要4個比如,模仿蜻蜓,制造了飛機(jī)?
例子振動陀螺儀 蒼蠅與宇宙飛船 蒼蠅為人類做出了的偉大的貢獻(xiàn)。
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)蒼蠅嗅覺器官的結(jié)構(gòu)和功能,仿制成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。另外蒼蠅的楫翅(又叫平衡棒)是個“天然導(dǎo)航儀”,人們模仿它制成了“振動陀螺儀”。這種儀器已經(jīng)應(yīng)用在火箭和高速飛機(jī)上,實現(xiàn)了自動駕駛。仿生學(xué)蝙蝠與雷達(dá) 蝙蝠會釋放出一種超聲波,這種聲波遇見物體時就會反彈回來,而人類聽不見。雷達(dá)就是根據(jù)蝙蝠的這種特性發(fā)明出來的。在各種地方都會用到雷達(dá),例如:飛機(jī)、航空等。六、仿生學(xué)家的精神?
仿生學(xué)家是模仿生物功能,來發(fā)明創(chuàng)造的科學(xué)。(Scientist)這個職業(yè)給它下的定義是:對真實自然及未知生命、環(huán)境、現(xiàn)象及其相關(guān)現(xiàn)象統(tǒng)一性的數(shù)字化重現(xiàn)與認(rèn)識、探索、實踐、定義的專業(yè)類別貢獻(xiàn)者??茖W(xué)家包括仿生學(xué)家,但是仿生學(xué)家不包括科學(xué)家。
七、什么是仿生學(xué)家?
仿生學(xué)家是模仿生物功能,來發(fā)明創(chuàng)造的科學(xué)。
科學(xué)家(Scientist)這個職業(yè)給它下的定義是:對真實自然及未知生命、環(huán)境、現(xiàn)象及其相關(guān)現(xiàn)象統(tǒng)一性的數(shù)字化重現(xiàn)與認(rèn)識、探索、實踐、定義的專業(yè)類別貢獻(xiàn)者??茖W(xué)家包括仿生學(xué)家,但是仿生學(xué)家不包括科學(xué)家。
八、仿生學(xué)的句子?
1. 自然界中的生物可以為我們提供無限的靈感和啟示,仿生學(xué)正是通過模仿自然界中的生物來創(chuàng)造出更加智能和高效的技術(shù)和設(shè)計。
2. 仿生學(xué)是一門跨學(xué)科的科學(xué),它結(jié)合了生物學(xué)、工程學(xué)、物理學(xué)和化學(xué)等多個領(lǐng)域的知識,旨在從自然界中汲取靈感,創(chuàng)造出更加智能和高效的技術(shù)和設(shè)計。
3. 仿生學(xué)的研究對象不僅僅是生物體本身,更是生物體與環(huán)境之間的相互作用和適應(yīng)性,通過研究這些相互作用和適應(yīng)性,我們可以從中學(xué)習(xí)到很多有益的知識和經(jīng)驗。
4. 仿生學(xué)的研究范圍非常廣泛,從仿生材料、仿生機(jī)器人、仿生建筑、仿生醫(yī)學(xué)等多個領(lǐng)域都有涉及,這些研究都旨在創(chuàng)造出更加智能、高效、環(huán)保和可持續(xù)的技術(shù)和設(shè)計。
5. 仿生學(xué)的核心思想是學(xué)習(xí)自然,創(chuàng)新科技,通過模仿自然界中的生物和生態(tài)系統(tǒng),我們可以創(chuàng)造出更加智能和高效的技術(shù)和設(shè)計,為人類的生活和發(fā)展帶來更多的便利和福利。
九、仿生學(xué)家是什么?
仿生學(xué)領(lǐng)域主要涉及到化學(xué)家、工程師和材料學(xué)家。在過去3個月里發(fā)表且被收錄在湯森路透“科學(xué)網(wǎng)”中關(guān)于仿生學(xué)的近300項研究中,只有不到8%擁有在生物系工作的作者——可將他們粗略視為“生物學(xué)家”。同時,在大多數(shù)關(guān)于仿生學(xué)的論文中,相關(guān)的生物多樣性受到冷遇。
例如,在過去一年間發(fā)表的超過80%的仿生學(xué)論文中,研究人員只考慮了一個物種,或者僅通過一種寬泛的方式提到了諸如“細(xì)胞”或“酶”等某種生物學(xué)要素。
更重要的是,在探尋多元化過程和系統(tǒng)的所有研究中,有很多相同的“選手”出現(xiàn):壁虎、蜘蛛和蝴蝶。
十、仿生學(xué)飛行原理?
在宇宙中,因為缺少定位標(biāo),有時候航天器會偏離航向,走上錯誤的軌道。
科學(xué)家注意到蒼蠅不用跑道“就能直接起飛”,經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn),蒼蠅的后一對翅膀已退化,并形成了啞鈴狀的一對小棒,叫做楫翅。
楫翅是蒼蠅飛行時的天然導(dǎo)航儀,當(dāng)蒼蠅在飛行時,楫翅迅速振動,頻率為330次每秒。
一旦蒼蠅的身體發(fā)生傾斜或偏離航向,楫翅就會扭轉(zhuǎn)振動,并向蒼蠅的大腦發(fā)出信號,大腦會即刻調(diào)整有關(guān)肌肉,糾正偏離的航向,保持身體的平衡。
科學(xué)家利用蒼蠅楫翅的導(dǎo)航原理,成功研制出一種音叉式振動的陀螺儀,把它安裝在高速飛行的火箭、飛機(jī)或其它一些航天器上,就可以自動糾正偏轉(zhuǎn)的航向,保持正確的軌道運行。