动物仿生知多少

动物仿生知多少
动物仿生知多少

动物仿生知多少
人类仿生自古就有 　　自古以来,自然界就是人类各种技术思想、工程原理及重大发明的源泉. 　　种类繁多的生物界经过长期的进化过程,使它们能适应环境的变化,从而得到生存和发展.劳动创造了人类.人类以自己直立的身躯、能劳动的双手、交流情感和思想的语言,在长期的生产实践中,促进了神经系统尤其是大脑获得了高度发展.因此,人类无与伦比的能力和智慧远远超过生物界的所有类群.人类通过劳动运用聪明的才智和灵巧的双手制造工具,从而在自然界里获得更大自由.人类的智慧不仅仅停留在观察和认识生物界上,而且还运用人类所独有的思维和设计能力模仿生物,通过创造性的劳动增加自己的本领.鱼儿在水中有自由来去的本领,人们就模仿鱼类的形体造船,以木桨仿鳍.相传早在大禹时期,我国古代劳动人民观察鱼在水中用尾巴的摇摆而游动、转弯,他们就在船尾上架置木桨.通过反复的观察、模仿和实践,逐渐改成橹和舵,增加了船的动力,掌握了使船转弯的手段.这样,即使在波涛滚滚的江河中,人们也能让船只航行自如. 　　鸟儿展翅可在空中自由飞翔.据《韩非子》记载鲁班用竹木作鸟“成而飞之,三日不下”.然而人们更希望仿制鸟儿的双翅使自己也飞翔在空中.早在四百多年前,意大利人列奥纳多·达·芬奇和他的助手对鸟类进行仔细的解剖,研究鸟的身体结构并认真观察鸟类的飞行.设计和制造了一架扑翼机,这是世界上第一架人造飞行器. 　　以上这些模仿生物构造和功能的发明与尝试,可以认为是人类仿生的先驱,也是仿生学的萌芽. 　　仿生的定义 　　仿生是模仿生物系统的功能和行为,来建造技术系统的一种科学方法.它打破了生物和机器的界限,将各种不同的系统沟通起来. 　　运用仿生方法可创制新的机械,发明现代化识辨仪器,改进通信系统,设计新颖的工艺和研制人工脏器等.如现代的飞机、极地越野汽车、雷达系统的电子蛙眼、航海的声纳系统、航空建造工程的蜂窝结构、人工肾及人工心脏等,都是仿生的结晶. 　　人们发现,一些关于植物和动物的相类似的功能,实际上是超越了人类自身在此方面的技术设计方案的.植物和动物在几百万年的自然进化当中不仅完全适应自然而且其程度接近完美.仿生学试图在技术方面模仿动物和植物在自然中的功能.这个思想在生物学和技术之间架起了一座桥梁,并且对解决技术难题提供了帮助.通过再现生物学的原理,人类不仅找到了技术上的解决方案,而且同时该方案也完全适应了自然的需要. 　　仿生的目的 　　仿生的目的就是分析生物过程和结构以及它们的分析用于未来的设计.仿生的思想是建立在自然进化和共同进化的基础上的.人类所从事的技术就是使得达到最优化和互相间的协调.而模拟生物适应环境的功能无疑是一个好机会. 　　在我们人类的技术世界中模拟自然中的东西并不是一个新鲜的思想,自从传说中的Ikarus带着用鸟的羽毛做成的翅膀飞向空中,而最后因为太阳的热度掉到地上起,人类一直就沉迷于此. 　　仿生学 　　仿生学是研究生物系统的结构和性质以及工程技术提供新的设计思想及工作原理的科学. 　　仿生学一词是1960年由美国斯蒂尔根据拉丁文“bios（生命方式的意思）”和字尾“nlc（‘具有……的性质’的意思）”构成的. 　　仿生学（bionics）在具有生命之意的希腊语bion上,加上有工程技术涵义的ics而组成的词.大约从1960年才开始使用.生物具有的功能迄今比任何人工制造的机械都优越得多,仿生学就是要在工程上实现并有效地应用生物功能的一门学科.例如关于信息接受（感觉功能）、信息传递（神经功能）、自动控制系统等,这种生物体的结构与功能在机械设计方面给了很大启发.可举出的仿生学例子,如将海豚的体形或皮肤结构（游泳时能使身体表面不产生紊流）应用到潜艇设计原理上.仿生学也被认为是与控制论有密切关系的一门学科,而控制论主要是将生命现象和机械原理加以比较,进行研究和解释的一门学科. 　　仿生事例 　　苍蝇,是细菌的传播者,谁都讨厌它.可是苍蝇的楫翅（又叫平衡棒）是“天然导航仪”,人们模仿它制成了“振动陀螺仪”.这种仪器目前已经应用在火箭和高速飞机上,实现了自动驾驶.苍蝇的眼睛是一种“复眼”,由3000多只小眼组成,人们模仿它制成了“蝇眼透镜”.“蝇眼透镜”是用几百或者几千块小透镜整齐排列组合而成的,用它作镜头可以制成“蝇眼照相机”,一次就能照出千百张相同的相片.这种照相机已经用于印刷制版和大量复制电子计算机的微小电路,大大提高了工效和质量.“蝇眼透镜”是一种新型光学元件,它的用途很多. 　　自然界形形色色的生物,都有着怎样的奇异本领?它们的种种本领,给了人类哪些启发?模仿这些本领,人类又可以造出什么样的机器?这里要介绍的一门新兴科学——仿生学. 　　仿生学是指模仿生物建造技术装置的科学,它是在上世纪中期才出现的一门新的边缘科学.仿生学研究生物体的结构、功能和工作原理,并将这些原理移植于工程技术之中,发明性能优越的仪器、装置和机器,创造新技术.从仿生学的诞生、发展,到现在短短几十年的时间内,它的研究成果已经非常可观.仿生学的问世开辟了独特的技术发展道路,也就是向生物界索取蓝图的道路,它大大开阔了人们的眼界,显示了极强的生命力.