仿生學(xué)是研究生物系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)以及工程技術(shù)提供新的設(shè)計(jì)思想及工作原理的科學(xué)。
仿生學(xué)一詞是1960年由美國斯蒂爾根有害氣體檢測據(jù)拉丁文“bios”(生命方式的意思)和字尾“nlc”(“具有……的性質(zhì)”的意思)構(gòu)成的。
仿生學(xué)(bionics)在具有生命之意的希臘語bion上,加上有工程技術(shù)涵義的ics而組成的詞。美國英思科MX6大約從1960年才開始使用。生物具有的功能迄今比任何人工制造的機(jī)械都優(yōu)越得多,仿生學(xué)就是要在工程上實(shí)現(xiàn)并有效地應(yīng)用生物功能的一門學(xué)科。例如關(guān)于信息接受(感覺功能)、信息傳遞(神經(jīng)功能)、自動(dòng)控制系統(tǒng)等,這種生物體的結(jié)構(gòu)與功能在機(jī)械設(shè)計(jì)方面給了很大啟發(fā)。可舉出的仿生學(xué)例子,如將海豚 voc檢測儀 的體形或皮膚結(jié)構(gòu)(游泳時(shí)能使身體表面不產(chǎn)生紊流)應(yīng)用到潛艇設(shè)計(jì)原理上。仿生學(xué)也被認(rèn)為是與控制論有密切關(guān)系的一門學(xué)科,而控制論主要是將生命現(xiàn)象和機(jī)械原理加以比較,進(jìn)行研究和解釋的一門學(xué)科。
蒼蠅,是細(xì)菌的傳播者,誰都討厭它。可是蒼蠅的楫翅(又叫平衡棒)是“天然導(dǎo)航儀”,人們模仿它制成了“振動(dòng)陀螺儀”。這種儀器目前已經(jīng)應(yīng)用在火箭和高速飛機(jī)上,實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)駕駛。蒼蠅的眼睛是一種“復(fù)眼”,由3000多只小眼組成,人們模仿它制成了“蠅眼透鏡”。“蠅眼透鏡”是用幾百或者幾千塊小透鏡整齊排列組合而成的,用它作鏡頭可以制成“蠅眼照相機(jī)”,一次就能照出千百張相同的相片。這種照相機(jī)已經(jīng)用于印刷制版和大量復(fù)制電子計(jì)算機(jī)的微小電路,大大提高了工效和質(zhì)量。“蠅眼透鏡”是一種新型光學(xué)元件,它的用途很多。
自然界形形色色的生物,都有著怎樣的奇異本領(lǐng)?美國英思科MX6它們的種種本領(lǐng),給了人類哪些啟發(fā)?模仿這些本領(lǐng),人類又可以造出什么樣的機(jī)器?這里要介紹的一門新興科學(xué)——仿生學(xué)。
仿生學(xué)是指模仿生物建造技術(shù)裝置的科學(xué),它是在本世紀(jì)中期才出現(xiàn)的一門新的邊緣科學(xué)。仿生學(xué)研究生物體的結(jié)構(gòu)、voc檢測儀 功能和工作原理,并將這些原理移植于工程技術(shù)之中,發(fā)明性能優(yōu)越的儀器、裝置和機(jī)器,創(chuàng)造新技術(shù)。從仿生學(xué)的誕生、發(fā)展,到現(xiàn)在短短幾十年的時(shí)間內(nèi),它的研究成果已經(jīng)非常可觀。仿生學(xué)的問世開辟了獨(dú)特的技術(shù)發(fā)展道路,也就是向生物界索取藍(lán)圖的道路,它大大開闊了人們的眼界,顯示了極強(qiáng)的生命力鳥類對仿生學(xué)的貢獻(xiàn)
從始祖鳥的出現(xiàn)到現(xiàn)在,在這億萬年的漫長進(jìn)化過程中,鳥類形成了許多卓有成效的導(dǎo)航、識(shí)別、計(jì)算、能量轉(zhuǎn)換等系統(tǒng),其靈敏性、高效性、準(zhǔn)確性、抗干旱性都另人驚嘆不已。人們研究這些結(jié)構(gòu)和功能原理并加以模擬,用來改善現(xiàn)有的或創(chuàng)造新的機(jī)械、儀器、工藝,這就是仿生學(xué)研究的一項(xiàng)重要內(nèi)容。
鳥類有高超的飛行本領(lǐng),當(dāng)然現(xiàn)代的飛機(jī)在很多性能上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過鳥類,可是在節(jié)約能源上,在靈巧性上就相形見絀了。如一只鳥連續(xù)在海洋上空飛行 4000多公里,體重減輕0.06公斤;小巧的蜂鳥不僅能垂直起落,而且在吮吸花蜜時(shí)能取直立姿勢,懸在空中進(jìn)退自如,靈活異常。對這些特殊功能的研究利用,將會(huì)使飛機(jī)的性能進(jìn)一步得到改進(jìn)。
如野鴨能悠然自得地飛行在9500米的半高空,而人在登上4500米時(shí)呼吸已經(jīng)感到很困難了。研究鳥為什么會(huì)在空氣稀薄的條件下腦血管依然暢通,可對人類在供氧不足的環(huán)境中正常生活和延長生命有重要意義。
鴿子在仿生學(xué)方面有很大的貢獻(xiàn)。它的腿上有一個(gè)小巧而靈敏的感受地震的特殊結(jié)構(gòu),人們根據(jù)它的原理仿制出一種新的地震儀,使地震預(yù)報(bào)更加準(zhǔn)確。美國英思科MX6它的眼睛有著特殊的識(shí)別本領(lǐng),這是由于它的視網(wǎng)膜上有6種功能專一的神經(jīng)節(jié)細(xì)胞:葉亮度檢測器、普通邊檢測器、凸邊檢測器、方向檢測器、垂直邊檢測器、水平檢測器,人們模仿它視網(wǎng)膜上的細(xì)胞結(jié)構(gòu)制成的鴿眼電子模型,雖結(jié)構(gòu)還不及它的復(fù)雜和完善,但安裝在警戒雷達(dá)上、應(yīng)用于電子計(jì)算機(jī)處理有關(guān)數(shù)據(jù)方面已有廣闊的前景。
地球上海水占總水量的97%。而海水的人工淡化器目前設(shè)備龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、耗能量高。但海鷗、信天翁這些海鳥卻可以通過眼睛附近一條鹽腺把喝下去的海水中的鹽分排出,voc檢測儀一旦完成這個(gè)功能的模擬,人類利用海洋的前景將會(huì)更加廣闊。
此外,人們根據(jù)鷹眼的結(jié)構(gòu)正在研制鷹眼系統(tǒng)導(dǎo)彈,這種導(dǎo)彈在飛臨打擊目標(biāo)上空時(shí)就能自動(dòng)尋找、識(shí)別目標(biāo)而跟蹤攻擊。
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