论文：仿生学的未来

题名：仿生学的未来

作者：李文璟

摘要：

生活中处处都有仿生学。虽然仿生学一直受到人们的青睐，但是，动物进化的速度赶不上人类科技变化的速度。随着人类科技不断的日新月异、环境的变化等等因素，仿生学还会一直随着我们进步的脚步为人类的科学研究做出巨大贡献吗？结论得出，仿生学主要是对生物的模仿。目前人类已定义、命名的生物有1000万种左右，据估计，地球上未定义、命名的生物也有1000万种，甚至还有尚未发现的生物。所以，人类对仿生学的研究远不会结束，并且会越来越广，越来越丰富，越来越全面。仿生学永远都是人类研究的大课题之一。

关键词：

仿生学、仿生学应用、生物多样性、仿生学未来发展等。

引言：

仿生学是通过对生物的模仿建造技术装置的科学，后被人们广泛应用于生活、医学、战争、农业等领域。仿生学对人类的科技发展有史无前例的贡献，所以，我们有义务为仿生学开辟一个光明的前景。

正文：

什么是仿生学

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。

与生物的对比

人类仿生的行为虽然早有雏型，但是在20世纪40年代以前，人们并没有自觉地把生物作为设计思想和创造发明的源泉。科学家对于生物学的研究也只停留在描述生物体精巧的结构和完美的功能上。而工程技术人员更多的依赖于他们卓越的智慧，辛辛苦苦的努力，进行着人工发明。他们很少有意识的向生物界学习。但是，以下几个事实可以说明：人们在技术上遇到的某些难题，生物界早在千百万年前就曾出现，而且在进化过程中就已解决了，然而人类却没有从生物界得到应有的启示。

早在地球上出现人类之前，各种生物已在大自然中生活了亿万年，在它们为生存而斗争的长期进化中，获得了与大自然相适应的能力。生物学的研究可以说明，生物在进化过程中形成的极其精确和完善的机制，使它们具备了适应内外环境变化的能力。生物界具有许多卓有成效的本领。如体内的生物合成、能量转换、信息的接受和传递、对外界的识别、导航、定向计算和综合等，显示出许多机器所不可比拟的优越之处。生物的小巧、灵敏、快速、高效、可靠和抗干扰性实在令人惊叹不已。

仿生学的诞生

随着生产的需要和科学技术的发展，从20世纪50年代以来，人们已经认识到生物系统是开辟新技术的主要途径之一，自觉地把生物界作为各种技术思想、设计原理和创造发明的源泉。人们用化学、物理学、数学以及技术模型对生物系统开展着深入的研究，促进了生物学的极大发展，对生物体内功能机理的研究也

取得了迅速的进展。此时模拟生物不再是引人入胜的幻想，而成了可以做到的事实。生物学家和工程师们积极合作，开始将从生物界获得的知识用来改善旧的或创造新的工程技术设备。生物学开始跨入各行各业技术革新和技术革命的行列，而且首先在自动控制、航空、航海等军事部门取得了成功。于是生物学和工程技术学科结合在一起，互相渗透孕育出一门新生的科学——仿生学。

仿生学的应用

蝙蝠与雷达——

蝙蝠会释放出一种超声波，这种声波遇见物体时就会反弹回来，而人类听不见。雷达就是根据蝙蝠的这种特性发明出来的。现在在各种地方都会用到雷达。电鱼与电池——

自然界中有许多生物都能产生电，仅仅是鱼类就有500余种。人们将这些能放电的鱼，统称为“电鱼”。各种电鱼放电的本领各不相同。放电能力最强的是电鳐、电鲶和电鳗。中等大小的电鳐能产生70伏左右的电压,而非洲电鳐能产生的电压高达220伏；非洲电鲶能产生350伏的电压；电鳗能产生500伏的电压，有一种南美洲电鳗竟能产生高达880伏的电压，称得上电击冠军,据说它能击毙像马那样的大动物。经过对电鱼的解剖研究，终于发现在电鱼体内有一种奇特的发电器官。这些发电器官是由许多叫电板或电盘的半透明的盘形细胞构成的。电鱼这种非凡的本领，引起了人们极大的兴趣。19世纪初，意大利物理学家伏特，以电鱼发电器官为模型，设计出世界上最早的伏特电池。因为这种电池是根据电鱼的天然发电器设计的,所以把它叫做“人造电器官”。对电鱼的研究，还给人们这样的启示：如果能成功地模仿电鱼的发电器官，那么，船舶和潜水艇等的动力问题便能得到很好的解决。

斑马与斑马线——

斑马生活在非洲大陆，外形与一般的马没有什么两样，它们身上的条纹是为适应生存环境而衍化出来的保护色。在所有斑马中，细斑马长得最大最美。它的肩高140-160厘米，耳朵又圆又大，条纹细密且多。斑马常与草原上的牛羚、旋角大羚羊、瞪羚及鸵鸟等共处，以抵御天敌。人类将斑马条纹应用到军事上是一个是很成功仿生学例子。

萤火虫与人工冷光——

自从人类发明了电灯，生活变得方便、丰富多了。但电灯只能将电能的很少一部分转变成可见光，其余大部分都以热能的形式浪费掉了，而且电灯的热射线有害于人眼。那么，有没有只发光不发热的光源呢? 人类又把目光投向了大自然。

在自然界中，有许多生物都能发光，而且这些动物发出的光都不产生热，所以又被称为“冷光”在众多的发光动物中，萤火虫是其中的一类。萤火虫约有1 500种,它们发出的冷光的颜色有黄绿色、橙色，光的亮度也各不相同。萤火虫发出冷光不仅具有很高的发光效率，而且发出的冷光一般都很柔和，很适合人类的眼睛，光的强度也比较高。因此，生物光是一种人类理想的光。

早在40年代，人们根据对萤火虫的研究，创造了日光灯，使人类的照明光源发生了很大变化。近年来，科学家先是从萤火虫的发光器中分离出了纯荧光素，后来又分离出了荧光酶，接着，又用化学方法人工合成了荧光素。由荧光素、荧光酶、ATP(三磷酸腺苷)和水混合而成的生物光源,可在充满爆炸性瓦斯的矿井中当闪光灯。由于这种光没有电源，不会产生磁场，因而可以在生物光源的照明下，做清除磁性水雷等工作。现在，人们已能用掺和某些化学物质的方法得到类似生物光的冷光，作为安全照明用。

生物多样性

通常包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性三个组成部分。

遗传多样性

遗传多样性是生物多样性的重要组成部分。广义的遗传多样性是指地球上生物所携带的各种遗传信息的总和。这些遗传信息储存在生物个体的基因之中。因此，遗传多样性也就是生物的遗传基因的多样性。任何一个物种或一个生物个体都保存着大量的遗传基因，因此，可被看作是一个基因库（Gene pool）。一个物种所包含的基因越丰富，它对环境的适应能力越强。基因的多样性是生命进化和物种分化的基础。

狭义的遗传多样性主要是指生物种内基因的变化，包括种内显著不同的种群之间以及同一种群内的遗传变异（世界资源研究所，1992）。此外，遗传多样性可以表现在多个层次上，如分子、细胞、个体等。在自然界中，对于绝大多数有性生殖的物种而言，种群内的个体之间往往没有完全一致的基因型，而种群就是由这些具有不同遗传结构的多个个体组成的。

在生物的长期演化过程中，遗传物质的改变（或突变）是产生遗传多样性的根本原因。遗传物质的突变主要有两种类型，即染色体数目和结构的变化以及基因位点内部核苷酸的变化。前者称为染色体的畸变，后者称为基因突变（或点突变）。此外，基因重组也可以导致生物产生遗传变异。

仿生学未来发展的猜想

仿生学对于人类的发展进程起到了史无前例的作用，人们对于科技发明的很多灵感都来自于生物。可以说，我们现在的生活，已经完全离不开仿生学了。如我们所穿着的衣服，就是古人根据蜘蛛结网的灵感的来的，我们所熟悉的鼠标，斑马线，都源于动物仿生学，甚至植物也可以，如汽车，飞机表面不易沾染污渍，就是因为利用了荷叶表层的微米蜡晶体的原理……

所以，不管未来仿生学会面临怎样“考验”，人类对仿生学的研究都会一直从事下去。因为人类的仿生不单单是要研究这么形体多么完美，而且要钻研这么体形如此完美的内在原因。

希望大家能一直支持对仿生学的研究。

此致

敬礼！

结论：

人类对仿生学领域的研究会一直持续下去，不回应为外界因素的影响而停止，因为仿生学对人类作出了巨大贡献，仿生学的前途是不可估量的。

参考文献表：

无

附录：

本篇论文部分资料来自于网络，其结论纯属于作者本人的观点。如有雷同，不胜荣幸。