仿生学的例子

仿生学的例子
仿生学的例子

仿生学的例子

大自然的启示

乌贼和鱼雷诱饵

乌贼体内的囊状物能分泌黑色液体,遇到危险时它便释放出这种黑色液体,诱骗攻击者上当。潜艇设计者们仿效乌贼的这一功能读者设计出了鱼雷诱饵。鱼雷诱醋似袖珍潜艇,可按潜艇的原航向航行,航速不变,也可模拟噪音、螺旋节拍、声信号和多普勒音调变化等。正是它这种惟妙惟肖的表演,令敌潜艇或攻击中的鱼雷真假难辩,最终使潜艇得以逃脱。

蜘蛛和装甲

生物学家发现蜘蛛丝的强度相当于同等体积的钢丝的5倍。受此启发,英国剑桥一所技术公司试制成犹如蜘蛛丝一样的高强度纤维。用这种纤维做成的复合材料可以用来做防弹衣、防弹车、坦克装甲车等结构材料。

长颈鹿和“抗荷服”

长颈鹿是目前世界上最高的动物,其大脑和心脏的距离约3米,完全是靠高达160~260毫米汞柱的血压把血液送到大脑

的。按一般分析,当长颈鹿低头饮水时,大脑的位臵低于心脏,大量的血液会涌入大脑,使血压更加增高,那么长颈鹿会在饮水时得脑充血或血管破烈等疾病而死。但是裹在长颈鹿身上的一层、厚皮紧紧箍住了血管,限制了血压,飞机设计师和航空生物学家依照长颈鹿皮肤原理,设计出一种新颖的“抗荷服”,从而解决了超高速歼击机驾驶员在突然加速爬升时因脑部缺血而引起的痛苦。这种“抗荷服”内有一装臵,当飞机加速时可压缩空气,也能对血管产生相应的压力,这比长颈鹿的厚皮更高明了。

鲸鱼和潜艇的“鲸背效应”

当代核潜艇能长时间潜航于冰海之下,但若在冰下发射导弹,则必须破冰上浮,这就碰到了力学上的难题。潜舴专家从鲸鱼每隔10分钟必须破冰呼吸一次中得到启迪,在潜艇顶部突起的指挥台围壳和上层建筑方面,作了加强材料力度和外形仿鲸背处理,果然取得了破冰时的“鲸背效应”。

蝴蝶和卫星控温系统

遨游太空的人造卫星,当受到阳光强烈辐射时,卫星温度会高达200摄氏度;而在阴影区域,卫星温度会下降至零下200摄氏度左右,这很容易烤坏或冻坏卫星上的精密仪器仪表,

它一度曾使航天科学家伤透了脑筋。后来,人们从蝴蝶身上受到启迪。原来,蝴蝶身体表面生长着一层细小的鳞片,这些鳞片有调节体温的作用。每当气温上升、阳光直射时,鳞片自动张开,以减少阳光的辐射角度,从而减少对阳光热能的吸收;当外界气温下降时,鳞片自动闭合,紧贴体表,让阳光直射鳞片,从而把体温控制在正常范围之内。科学家经过研究,为人造地球卫星设计了一种犹如蝴蝶鳞片般的控温系统。

苍蝇与宇宙飞船

苍蝇为人类做出的伟大贡献令人讨厌的苍蝇,与宏伟的航天事业似乎风马牛不相及,但仿生学却把它们紧密地联系起来了。苍蝇是声名狼藉的“逐臭之夫”,凡是腥臭污秽的地方,都有它们的踪迹。苍蝇的嗅觉特别灵敏,远在几千米外的气味也能嗅到。但是苍蝇并没有“鼻子”,它靠什么来充当嗅觉的呢? 原来,苍蝇的“鼻子”——嗅觉感受器分布在头部的一对触角上。引每个“鼻子”只有一个“鼻孔”与外界相通,内含上百个嗅觉神经细胞。若有气味进入“鼻孔”,这些神经立即把气味刺激转变成神经电

脉冲,送往大脑。大脑根据不同气味物质所产生的神经电脉冲的不同,就可区别出不同气味的物质。因此,苍蝇的触角像是一台灵敏的气体分析仪。仿生学家由此得到启发,根据苍蝇嗅觉器官的结构和功能,仿制成一种十分奇特的小型气体分析仪。这种仪器的“探头”不是金属,而是活的苍蝇。就是把非常纤细的微电极插到苍蝇的嗅觉神经上,将引导出来的神经电信号经电子线路放大后,送给分析器;分析器一经发现气味物质的信号,便能发出警报。这种仪器已经被安装在宇宙飞船的座舱里,用来检测舱内气体的成分。这种小型气体分析仪,也可测量潜水艇和矿井里的有害气体。利用这种原理,还可用来改进计算机的输入装臵和有关气体色层分析仪的结构原理中。另外苍蝇的楫翅(又叫平衡棒)是个“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。

从萤火虫到人工冷光

从萤火虫到人工冷光

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,如细菌、真菌、蠕虫、软体动物、甲壳动物、昆虫和鱼类等,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。[9]科学家研究发现,萤火虫的发光器位于腹部。这个发光器由发光层、透明层和反射层三部分组成。发光层拥有几千个发光细胞,它们都含有荧光素和荧光酶两种物质。在荧光酶的作用下,荧光素在细胞内水分的参与下,与氧化合便发出荧光。萤火虫的发光,实质上是把化学能转变成光能的过程。

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。

电鱼与伏特电池

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。

电鱼放电的奥秘究竟在哪里?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。由于电鱼的种类不同,所以发电器的形状、位臵、电板数都不一样。电鳗的发电器呈棱形,位于尾部脊椎两

侧的肌肉中;电鳐的发电器形似扁平的肾脏,排列在身体中线两侧,共有200万块电板;电鲶的发电器起源于某种腺体,位于皮肤与肌肉之间,约有500万块电板。单个电板产生的电压很微弱,但由于电板很多,产生的电压就很大了。

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。

水母的顺风耳

在自然界中,水母,早在5亿多年前,它们就已经在海水里生活了。“但是,水母跟顺风耳又有什么关系呢?”人们肯定会问这样一个问题。因为,水母在风暴来临之前,就会成群结队地游向大海,就预示风暴既将来临。但是,这又与“顺风耳”有什么关系呢?原来,在蓝色的海洋上,由空气和波浪摩擦而产生的次声波(频率为8~13赫兹),是风暴来临之前的预告。这种次声波,人耳是听不到的,而对水母来说却是易如反掌。科学家经过研究发现,

水母的耳朵里长着一个细柄,柄上有个小球,球内有块小小的听石。

科学家仿照水母耳朵的结构和功能,设计了水母耳风暴预测仪,相当精确地模拟了水母感受次声波的器官。

技能训练长颈鹿与宇航员失重现像

长颈鹿之所以能将血液通过长长的颈输送到头部,是由于长颈鹿的血压很高。据测定,长颈鹿的血压比人的正常血压高出2倍。这样高的血压为什么不会导致长颈鹿患脑溢血而死亡呢?这和长颈鹿身体的结构有关。首先,长颈鹿血管周围的肌肉非常发达,能压缩血管,控制血流量;同时长颈鹿腿部及全身的皮肤和筋膜绷得很紧,利于下肢的血液向上回流。科学家由此受到启示,在训练宇航员对,设臵一种特殊器械,让宇航员利用这种器械每天锻炼几小时,以防止宇航员血管周围肌肉退化;在宇宙飞船升空时,科学家根据长颈鹿利用紧绷的皮肤可控制血管压力的原理,研制了飞行服——“抗荷服”。抗荷服上安有充气装臵,随着飞船速度的增高,抗荷服可以充入一定量的气体,从而对血管产生一定的压力,使宇航员的血压保持正常。同时,宇航员腹部以下部位是套入抽去空气的密封装臵中的,这样可以减小宇航员腿部的血压,利于身体上部的血液向下肢输送。

蛋壳与薄壳建筑

蛋壳呈拱形,跨度大,包括许多力学原理。虽然它只有2 mm的厚度,但使用铁锤敲砸也很难破坏它。建筑学家模仿它进行了薄壳建筑设计。这类建筑有许多优点:用料少,跨度大,坚固耐用。薄壳建筑也并非都是拱形,举世闻名的悉尼歌剧院则像一组泊港的群帆。

防风和导湿的功能。斑马

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、瞪羚及鸵鸟等共外,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。

昆虫与仿生

昆虫个体小,种类和数量庞大,占现存动物的75%以上,遍布全世界。它们有各自的生存绝技,有些技能连人类也自叹不如。人们对自然资源的利用范围越来越广

泛,特别是仿生学方面的任何成就,都来自生物的某种特性,本文简要介绍昆虫与仿生学。(右为家蝇的眼睛)

蝴蝶与仿生

蝴蝶与仿生

五彩的蝴蝶锦色粲然,如重月纹凤蝶,褐脉金斑蝶等,尤其是萤光翼凤蝶,其后翅在阳光下时而金黄,时而翠绿,有时还由紫变蓝。科学家通过对蝴蝶色彩的研究,为军事防御带来了极大的裨益。在二战期间,德军包围了列宁格勒,企图用轰炸机摧毁其军事目标和其他防御设施。苏联昆虫学家施万维奇根据当时人们对伪装缺乏认识的情况,提出利用蝴蝶的色彩在花丛中不易被发现的道理,在军事设施上覆盖蝴蝶花纹般的伪装。因此,尽管德军费尽心机,但列宁格勒的军事基地仍安然无惹,为赢得最后的胜利奠定了坚实的基础。根据同样的原理,后来人们还生产出了迷彩服,大大减少了战斗中的伤亡。[10]

人造卫星在太空中由于位臵的不断变化可引起温度骤然变化,有时温差可高达两、三百度,严重影响许多仪器的正常工作。科学家们受蝴蝶身上的鳞片会随阳光的照射方向自动变换角度而调节体温的启发,将人造卫星的控温系统制成了叶片正反两面辐射、散热能力相差很大的百叶窗样式,在每扇窗的转动位臵安装有对温度敏感的金属丝,随温度变化可调节窗的开合,从而保持了人造卫星内部温度的恒定,解决了航天事业中的一大难题。

甲虫与仿生

气步甲炮虫自卫时,可喷射出具有恶臭的高温液体“炮弹”,以迷惑、刺激和惊吓敌害。科学家将其解剖后发现甲虫体内有3个小室,分别储有二元酚溶液、双氧水和生物酶。二元酚和双氧水流到第三小室与生物酶混合发生化学反应,瞬间就成为100℃的毒液,并迅速射出。这种原理目前已应用于军事技术中。二战期间,德国纳粹为了战争的需要,据此机理制造出了一种功率极大且性能安全可靠的新型发动机,安装在飞航式导弹上,使之飞行速度加快,安全稳定,命中率提高,英国伦敦在受其轰炸时损失惨重。美国军事专家受甲虫喷射原理的启发研制出了先进的二元化武器。这种武器将两种或多种能产生毒剂的化学物质分装在两个隔开的容器中,炮弹发射后隔膜

破裂,两种毒剂中间体在弹体飞行的8—10秒内混合并发生反应,在到达目标的瞬间生成致命的毒剂以杀伤敌人。它们易于生产、储存、运输,安全且不易失效。萤火虫可将化学能直接转变成光能,且转化效率达100%,而普通电灯的发光效率只有6%。人们模仿萤火虫的发光原理制成的冷光源可将发光效率提高十几倍,大大节约了能量。另外,根据甲虫的视动反应机制研制成功的空对地速度计已成功地应用于航空事业中。

蜻蜓与仿生学

蜻蜒通过翅膀振动可产生不同于周围大气的局部不稳定气流,井利用气流产生的涡流来使自己上升。蜻蜒能在很小的推力下翱翔,不但可向前飞行,还能向后和左右两侧飞行,其向前飞行速度可达72km/小时。此外,蜻蜒的飞行行为简单,仅靠两对翅膀不停地拍打。科学家据此结构基础研制成功了直升飞机。飞机在高速飞行时,常会引起剧烈振动,甚至有时会折断机翼而引起飞机失事。蜻蜒依靠加重的翅痣在高速飞行时安然无恙,于是人们仿效蜻蜒在飞机的两翼加上了平衡重锤,解决了因高速飞行而引起振动这个令人棘手的问题。

苍蝇与仿生

昆虫学家研究发现,苍蝇的后翅退化成一对平衡棒。当它飞行时,平衡棒以一定的频率进行机械振动,可以调节翅膀的运动方向,是保持苍蝇身体平衡的导航仪。科学家据此原理研制成一代新型导航仪——振动陀螺仪,大大改进了飞机的飞行性能LlJ,可使飞机自动停止危险的滚翻飞行,在机体强烈倾斜时还能自动恢复平衡,即使是飞机在最复杂的急转弯时也万无一失。苍蝇的复眼包含4000个可独立成像的单眼,能看清几乎360。范围内的物体。在蝇眼的启示下,人们制成了由1329块小透镜组成的一次可拍1329张高分辨率照片的蝇眼照像机,在军事、医学、航空、航天上被广泛应用。苍蝇的嗅觉特别灵敏并能对数十种气味进行快速分析且可立即作出反应。科学家根据苍蝇嗅觉器官的结构,把各种化学反应转变成电脉冲的方式,制成了十分灵敏的小型气体分析仪,目前已广泛应用于宇宙飞船、潜艇和矿井等场所来检测气体成分,使科研、生产的安全系数更为准确、可靠。

蜂类与仿生蜂巢由一个个排列整齐的六棱柱形小

蜂房组成,每个小蜂房的底部由3个相同的菱形组成,这些结构与近代数学家精确计算出来的——菱形钝角109。28’,锐角70。32’完全相同,是最节省材料的结构,且容量大、极坚固,令许多专家赞叹不止。人们仿其构造用各种材料制成蜂巢式夹层结构板,强度大、重量轻、不

易传导声和热,是建筑及制造航天飞机、宇宙飞船、人造卫星等的理想材料。蜜蜂复眼的每个单眼中相邻地排列着对偏振光方向十分敏感的偏振片,可利用太阳准确定位。科学家据此原理研制成功了偏振光导航仪,早已广泛用于航海事业中。

其它昆虫与仿生

跳蚤的跳跃本领十分高强,航空专家对此进行了。

生物学家通过对蛛丝的研究制造出高级丝线,抗撕断裂降落伞与临时吊桥用的高强度缆索。船和潜艇来自人们对鱼类和海豚的模仿。

响尾蛇导弹等就是科学家模仿蛇的“热眼”功能和其舌上排列着一种似照相机装臵的天然红外线感知能力的原理,研制开发出来的现代化武器。

火箭升空利用的是水母、墨鱼反冲原理。

科研人员通过研究变色龙的变色本领,为部队研制出了不少军事伪装装备。

科学家研究青蛙的眼睛,发明了电子蛙眼。

白蚁不仅使用胶粘剂建筑它们的土堆,还可以通过头部的小管向敌人喷射胶粘剂。于是人们按照同样的原理制造了工作的武器———快干胶炮弹。

美国空军通过毒蛇的“热眼”功能,研究开发出了微型热传感器。

我国纺织科技人员利用仿生学原理,借鉴陆地动物的皮毛结构,设计出一种KEG保温面料,并具有防风和导湿的功能

人们根据蛙眼的视觉原理,已研制成功一种电子蛙眼。这种电子蛙眼能像真的蛙眼那样,准确无误地识别出特定形状的物体;根据蝙蝠超声定位器的原理,人们还仿制了盲人用的“探路仪”。这种探路仪内装一个超声波发射器,盲人带着它可以发现电杆、台阶、桥上的人等。如今,有类似作用的“超声眼镜”也已制成……

人类的发明——来自动物的灵感船和潜艇来自人们对鱼类和海豚的模仿。科学家根据火野猪的鼻子测毒的奇特本领制成了世界上第一批防毒面具。火箭升空利用的是水母、墨鱼反冲原理。科研人员通过研究变色龙的变色本领,为部队研制出了不少军事伪装装备。科学家研究青蛙的眼睛,发明了电子蛙眼。美国空军通过毒蛇的“热眼”功能,研究开发出了微型热传感器。人类还利用蛙跳的原理设计了蛤蟆夯(hāng)。人类模仿警犬的高灵敏嗅觉制成了用于侦缉的“电子警犬”。

仿生与高科技现代的雷达,一种无线电定位和测距装臵:科学家研究发现蝙蝠魔不是靠眼睛,而是靠嘴、喉和耳朵组成的回声定位系统。因为蝙蝠魔在飞行时发出超声波,又能觉察出障碍物反射回来的超声波。科学家据此设计出了现代的雷达——一种无线电定位和测距装臵…科学家通过对海豚游泳阻力小的研究发明了能提高鱼雷航速的人工海豚皮;以及模仿袋鼠在沙漠运动形式的无轮汽车(跳跃机)等。

前苏联科学院动物研究所的科学家在企鹅王的启示下,他们设计了一种新型汽车——“企鹅王”牌极地越野汽车。这种汽车的宽阔的底部,直接贴在雪面上,用轮勺撑动着前进,行驶速度可达50公里/小时……

这就是大自然给我们的启示。

动物仿生学的例子

动物仿生学的例子 动物仿生学的例子25个 动物仿生学的例子(一): 鱼漂与潜水艇 潜水艇是怎能样发明的呢?为了让一种船既能在水面划,又能在海底游,科学家观察到了鱼这种动物。 鱼肚中有一种东西叫鱼鳔,里面装满了空气。在鱼想潜到水底时,将鱼鳔中的空气排出,浮力就立刻变小了,鱼可自由地沉下水面。而潜水艇中也有一种机器,里面也装满了空气,将空气一排出,潜水艇便能沉下水底。科学家是按这个原理制造的潜水艇。 看,我们如今已经很高级的潜水艇,原先它们是利用鱼鳔原理而做的。是的,生活中若没有动物,人类将会失去很多发明的机会。能够说,动物对人类生活也有很大的帮忙。 动物仿生学的例子(二): 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。在各种地方都会用到雷达,例如:飞机、航空等。 动物仿生学的例子(三): 乌贼和鱼雷诱饵 乌贼体内的囊状物能分泌黑色液体,遇到危险时它便释放出这种黑色液体,诱骗攻击者上当。潜艇设计者们仿效乌贼的这一功能读者设计出了鱼雷诱饵。鱼雷诱醋似袖珍潜艇,可按潜艇的原航向航行,航速不变,也可模拟噪音、螺旋节拍、声信号和多普勒音调变化等。正是它这种惟妙惟肖的表演,令敌潜艇或攻击中的鱼雷真假难辩,最终使潜艇得以逃脱。 动物仿生学的例子(四): 青蛙与电子娃眼 我从《小爱迪生》这本书中读到了青蛙的眼睛,《小爱迪生》上头说的是青蛙的眼睛只能够看见动的东西。我将信将疑,问了一下爸爸。爸爸说:你还是做一个试验比较好。我点点头。

首先,我先找来一只青蛙,这只青蛙蹲坐在报纸上,用它警惕的大眼睛 盯着我的一举一动,好像警察监视罪犯一样。它身穿美丽的绿皮袄,好像一个贵妇人,仪态端庄。 我先把事先拍死的苍蝇放到它面前。那只苍蝇好像在青蛙的眼里消失了,对这嗟来之食无动于衷。我拿出了小细线,将苍蝇细心翼翼地扎好,然后在它的眼前不停地摇晃。突然,青蛙的注意力不在我身上了,它目不转睛地盯着那只会飞的苍蝇。没过一会儿,只听扑的一声,青蛙伸出了它长长的、粉红色的舌头,轻轻一卷,便把苍蝇卷进了肚子里。 这次实验证明了:青蛙的眼睛只能够看见动的东西,看不见不会动的东西。于是,科学家们便经过青蛙的眼睛发明了电子蛙眼! 动物仿生学的例子(五): 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,并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

仿生学研究报告上传

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《自然界材料构筑科学与 创新思维》研究报告 指导教师: 学号:姓名:

目录 一、仿生学概念 二、自己对仿生学的理解 三、仿生学的应用 1.利用动物体的特性 (1)利用鱼鸟的特点为火车入隧道过程降噪 (2)利用鲨鱼皮表面的特点进行抗菌 (3)利用珊瑚体秘方减少二氧化碳的排放(4)学习小生物如何从雾气中获取水分2.利用植物体的特性 (1)利用树沿压力线重组的特性构造轻量化材料 (2)利用叶子的光合作用制造太阳能电池(3)利用荷叶表面的特性制造防雨工具(4)王莲能够托起超重物体 3.利用细胞特性 (1)利用细胞膜的特性制造去盐薄膜 四、小结

一、仿生学的概念 仿生学是指人类模仿生物功能,来发明创造的科学。它是一门新型边缘学科。研究对象是生物体的结构、功能和工作原理,并将这些原理移植于人造工程技术之中。该学科的问世,大大开阔了人类的技术眼界,显示了巨大的发展潜力,是人类智慧的结晶。 二、自己对仿生学的理解 仿生学就是通过理解动物的自身特性,以及它们利用这些特性所做出的利于自己生存的本领,再经过人类能动性的思考,抽象出前所未有的新思想新概念,最后利用联系的思想加以应用于人类的生活和生产,为人类创造便捷和更有突破的生活方式。我们的生活、生产中不缺乏一些例子。例如,我们平时最讨厌的在空中到处乱飞的苍蝇,利用苍蝇的鼻子嗅觉原理可以制作小型的气体探测仪,利用苍蝇的楫翅(又叫平衡棒)进行模仿,将它制成了“振动陀螺仪”,应用到了火箭和高速飞机上,实现了自动驾驶;利用蝙蝠发出的超声波可以与障碍物反弹的原理制成了制造出了雷达,应用到了飞机航空中。萤火虫腹部的发光器中的荧光酶的作用下,荧光素在细胞内水分的参与下,与氧化合便发出荧光,正是利用这样的原理,创造了日光灯...... 像这样仿生学的例子数不胜数。接下来,让我们具体看一看仿生学的应用。

仿生学的例子

仿生学的例子 1。由令人讨厌的苍蝇,仿制成功一种十分奇特的小型气体分析仪。已经被安装在宇宙飞船的座舱里,用来检测舱内气体的成分。 2。从萤火虫到人工冷光; 3。电鱼与伏特电池; 4。水母的顺风耳,仿照水母耳朵的结构和功能,设计了水母耳风暴预测仪,能提前15小时对风暴作出预报,对航海和渔业的安全都有重要意义。 5。人们根据蛙眼的视觉原理,已研制成功一种电子蛙眼。这种电子蛙眼能像真的蛙眼那样,准确无误地识别出特定形状的物体。把电子蛙眼装入雷达系统后,雷达抗干扰能力大大提高。这种雷达系统能快速而准确地识别出特定形状的飞机、舰船和导弹等。特别是能够区别真假导弹,防止以假乱真。 电子蛙眼还广泛应用在机场及交通要道上。在机场,它能监视飞机的起飞与降落,若发现飞机将要发生碰撞,能及时发出警报。在交通要道,它能指挥车辆的行驶,防止车辆碰撞事故的发生。 6。根据蝙蝠超声定位器的原理,人们还仿制了盲人用的“探路仪”。这种探路仪内装一个超声波发射器,盲人带着它可以发现电杆、台阶、桥上的人等。如今,有类似作用的“超声眼镜”也已制成。 7。模拟蓝藻的不完全光合器,将设计出仿生光解水的装置,从而可获得大量的氢气。 8。根据对人体骨胳肌肉系统和生物电控制的研究,已仿制了人力增强器——步行机。 9。现代起重机的挂钩起源于许多动物的爪子。 10。屋顶瓦楞模仿动物的鳞甲。 11。船桨模仿的是鱼的鳍。 12。锯子学的是螳螂臂,或锯齿草。 13。苍耳属植物获取灵感发明了尼龙搭扣。 14。嗅觉灵敏的龙虾为人们制造气味探测仪提供了思路。 15。壁虎脚趾对制造能反复使用的粘性录音带提供了令人鼓舞的前景。 16。贝用它的蛋白质生成的胶体非常牢固,这样一种胶体可应用在从外科手术的缝合到补船等一切事情上。 好运 生物学家通过对蛛丝的研究制造出高级丝线,抗撕断裂降落伞与临时吊桥用的高强度缆索。船和潜艇来自人们对鱼类和海豚的模仿。 响尾蛇导弹等就是科学家模仿蛇的“热眼”功能和其舌上排列着一种似照相机装置的天然红外线感知能力的原理,研制开发出来的现代化武器。 火箭升空利用的是水母、墨鱼反冲原理。 科研人员通过研究变色龙的变色本领,为部队研制出了不少军事伪装装备。 科学家研究青蛙的眼睛,发明了电子蛙眼。

仿生学论文分析

仿生学论文 10级生物科学 1009210117 张荣华

摘要 自然界生物在漫长的进化过程中优胜劣汰,为了生存、自卫、竞争和发展的需要,强化了自身许多优异的结构和特殊功能。人们模仿生物界的这些结构特征,将它们应用于自身的斗争,即军事斗争中。利用生物的结构和功能原理来研制机械或各种新技术的科学。解决在日常的生产生活中遇到的问题,制造多种探测、斗争武器。 关键词:生物结构特殊功能实践运用军事

一.仿生学简介 仿生学(bionices)在具有生命之意的希腊语言bion上,加上有工程技术涵义的ices而组成的词语。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。 1.历史由来自古以来,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,意大利人利奥那多·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。 2.研究方法仿生学是生物学、数学和工程技术学互相渗透而结合成的一门新兴的边缘科学。第一届仿生学会议为仿生学确定了一个有趣而形象的标志:一个巨大的积分符号,把解剖刀和电烙铁“积分”在一起。这个符号的含

仿生学-人类通过从动物身上得到的启发发明了很多东西

仿生学-人类通过从动物身上得到的启发发 明了很多东西 动物和人有着千丝万缕的联系,“仿生学”就是人类从动物身上获取灵感进行创造发明的一门先进科学。人类通过从动物身上得到的启发发明了很多东西。 小巧的蜂鸟不仅能垂直起落,而且在吮吸花蜜时能取直立姿势,悬在空中进退自如;野鸭能悠然自得地飞行在9500米的半高空;鸽子能够感受地震;海鸥、信天翁这些海鸟却可以通过眼睛附近一条盐腺把喝下去的海水中的盐分排出;鹰在高空具有超强的视力…… 那么,人类能从鸟类身上模仿出这些功能吗? 从始祖鸟的出现到现在,在这亿万年的漫长进化过程中,鸟类形成了许多卓有成效的导航、识别、计算、能量转换等系统,其灵敏性、高效性、准确性、抗干旱性都另人惊叹不已。人们研究这些结构和功能原理并加以模拟,用来改善现有的或创造新的机械、仪器、工艺,这就是仿生学研究的一项重要内容。 仿生学是1960年正式诞生的一门综合的边缘科学。目前,仿生学的研究,着重了下列几个方面。

感觉器官的访生。根据生物的感觉器官,来研制能够接受、记录和测定信号的装置。特别是各种有关视觉、听觉、嗅觉、触觉以及包括冷热、酸痛、振动和平衡等等感觉方面的新颖传感器。生物的各种感觉器官,经过千万年的锤练,无论在选择性、适应性、灵活性、灵敏度、抗干扰性、微型化等方面,和我们目前各种自动装置中的传感器相比较,都优越得多。 自组织系统和神经元的访生。主要是为了研制新颖的自动控制系统。生物控制器官的研究,重点是大脑系统,揭开它的秘密,对创造人工的信息发射、按收、传送、加工和贮藏等装置,是非常有益的。 生物运动器官的仿生。例如肌肉是一个高效率的发动机,它把化学能变换为机械能,其效率在80%左右,而近代汽轮发电机系统的效率—殿只在40%左右。据报道,一种用聚丙烯酸制成的“人造肌肉”已经问世,它的应用远景是广阔的,如用于宇航来控制宙飞船;通过人造肌肉,也可以利用河水与海水之间存在着的天然的化学能差,来获得大量的廉价的机械能。 生物力学的仿生。科学工作者在研究鸟类、昆虫、鱼类等结构的基础人已经创造了模拟各种生物在陆上、空中、水里的运动器官。如可供实用的扑冀机;模仿膝关节的液压系统;能提高鱼雷航速的人工

仿生学的例子

仿生学的例子 仿生学的例子(1): 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。在各种地方都会用到雷达,例如:飞机、航空等。 仿生学的例子(2): 苍蝇与小型气体分析仪 令人厌恶的苍蝇,与宏伟的航天事业似乎风马牛不相及,但仿生学却把它们紧密地联系起来了。苍蝇是声名狼藉的“逐臭之夫”,凡是腥臭污秽的地方,都有它们的踪迹。苍蝇的嗅觉个性灵敏,远在几千米外的气味也能嗅到。但是苍蝇并没有“鼻子”,它靠什么来充当嗅觉的呢原先,苍蝇的“鼻子”——嗅觉感受器分布在头部的一对触角上。 每个“鼻子”只有一个“鼻孔”与外界相通,含上百个嗅觉神经细胞。若有气味进入“鼻孔”,这些神经立即把气味刺激转变成神经电脉冲,送往大脑。大脑根据不同气味物质所产生的神经电脉冲的不同,就可区别出不同气味的物质。因此,苍蝇的触角像是一台灵敏的气体分析仪。 仿生学家由此得到启发,根据苍蝇嗅觉器的结构和功能,仿制成一种十分奇特的小型气体分析仪。这种仪器的“探头”不是金属,而是活的苍蝇。就是把十分纤细的微电极插到苍蝇的嗅觉神经上,将引导出来的神经电信号经电子线路放大后,送给分析器;分析器一经发现气味物质的信号,便能发出警报。这种仪器已经被安装在宇宙飞船的座舱里,用来检测舱气体的成分。 这种小型气体分析仪,也可测量潜水艇和矿井里的有害气体。利用这种原理,还可用来改善计算机的输入装置和有关气体色层分析仪的结构原理中。 仿生学的例子(3): 鲸的前鳍--神奇能量的秘密! 座头鲸前侧有垒球般大突起的前鳍,能够划过水面,让它悠游在海洋里。但根据流动力学原理,这突起就应会妨碍前鳍的运动。 根据他的研究,费雪为风扇设计具突出边缘的叶片,叶片划过空气的效率比一般标准的风扇高百分20。他成立一家叫鲸鱼能量的公司来生产他的产品,很快地会将这项节能的技术授权给世界各地的公司工厂。但费雪心中的大鱼是风力能源。他相信只要加一些结节在涡轮机的叶片上将会改善整个产业,使得风力的价值更胜以往。 仿生学的例子(4): 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。 仿生学的例子(5): 蝴蝶与人造卫星 五彩的蝴蝶锦色粲然,如重月纹凤蝶,褐脉金斑蝶等,尤其是萤光翼凤蝶,其后翅在下时而金黄,时而翠绿,有时还由紫变蓝。科学家透过对蝴蝶色彩的研究,为军事防御带来了极大的裨益。在二战期间,德军包围了列宁格勒,企图用轰炸机摧毁其军事目标和其他防御设施。联昆虫学家施万维奇根据当时人们对伪装缺乏认识的状况,提出利用蝴蝶的色彩在花丛中不易被发现的道理,在军事设施上覆盖蝴蝶花纹般的伪装。因此,尽管德军费尽心机,

植物仿生学实例

植物仿生学 一、植物仿生学 大自然带给了人类无穷无尽的想象力,启示我们发明创造。人们根据植物的功能、形状等制造了各种各样的工具。源于“叶”的 灵感 ①叶缘启示: 相传春秋战国时期(公元前507年——公元前444年),中国建筑鼻祖木匠鼻祖—鲁班,在上山砍伐途中,攀爬时 手被锯齿草的边缘的齿划伤了,他仔细观察发现,原来叶子边缘有两排锋利的锯齿,于是受此启发,并经反复实践,制成了人类史上第一架带有锯齿的木工锯。

② 叶脉的启示: 浮水植物王莲有“水中花王”之称,一个体重35kg 的人坐在上面也不会下沉, 原来王莲圆形叶片上的直径可达1-2.5米,背面有许多相互交错的叶脉骨架结构, 里面还有气室使得叶子稳定的浮在水面,受叶脉支撑作用的启示,英国著名建筑 师约瑟,以钢铁和玻璃为建材,设计了一个顶棚跨度很大的展览大厅—“水晶宫”, 它既轻巧、雄伟又经济适用,不仅成就了1851年的第一届世博会,也为近现代功 能主义建筑构建了雏形。 植物仿生学

③叶子排列的启示 车前草,叶子在茎上排列成的螺旋状,夹角为137030’30”。一层顺着一层,错落有致。只有这样叶子才能得到最多的阳光。建筑师根据车前草对植物的通风、采光都具有最佳效果的特性,建造了螺旋状的高楼,这样既通风,又使高楼各个部分受到均匀的太阳光。建筑仿生学是大有作为的一门使用科学技术,他将帮助人们征服地下、天空和海洋,建筑蔚为壮观的地下街区、海底乐园和太空体育城。 植物仿生学

④ 叶序的启示 德国波恩大学的科研人员发现,莲叶上有许多非常微小的绒毛和蜡质凸起物。这种粗 糙的叶片是干净的,而表面光滑的叶片反而需要清洗。模仿莲叶的自净原理,人们开发 出具有防污功能的自净涂层产品,其表面会形成类似茶叶的凹凸形貌,构筑一层疏水层。 这样一来,灰尘颗粒只好在涂层表面“悬空而立”,并最终在风雨冲刷下“一扫而净”。 此外,叶面形状也启迪了人们的思维。椰子树很高,叶片巨大,但每遇飓风和暴雨也很 少被折断。研究发现,椰子叶面呈“之”字形,可以承受更大的压力。 据此,建筑师设计出了结构薄、面积大 的楼房顶棚、薄状石棉板等。 植物仿生学

仿生学作文

仿生学作文 许多动物的尾巴都有保持平衡的作用,像小松鼠在很高的树上跳来跳去,就是靠大尾巴来保持平衡的。 小猫经常在树上或屋顶上跑来跑去,动作又快又灵活,也不会摔伤,那么为什么小猫从屋顶上跳下来不会摔伤呢? 我上网查了查资料。原来,小猫具有很好的平衡能力,它从高处往下跳的时候,总是脚先着地,身体站得稳稳的。小猫的尾巴也能帮助它保持平衡,还有啊,小猫的脚底长有一层厚厚的肉垫,就像穿上了柔软的运动鞋,所以小猫从高处跳下来时不会摔伤。 根据这个启示,我有了一个新奇的想法,那就是:我想发明一种运动鞋。这种鞋是专门为小孩子设计的,小孩天生就是活蹦乱跳的,在他蹦跳的同时难免会因为没站稳而磕伤膝盖或胳膊,这双运动鞋就解决了这个问题。鞋子的鞋底,最底层是硬的。但中间层是软的,穿着非常舒适,当小孩子从高处跳下来时,这种鞋还有一种保持平衡的作用,所以落地时也会站得稳稳的、轻轻的,就像小猫一样。 这种鞋的图案也是小孩子最喜欢的“喜羊羊与灰太狼”的图案,颜色也有很多种:有白色的、有黑色的、有淡蓝色的、还有浅紫色和浅粉色等等。我想如果真有这样的鞋发明出来,应该会很受广大市民欢迎的吧? 回音壁与仿生学 有一天,我和爸爸站在山顶上,看着眼前的美景,情不自禁地大叫起来,这时,传来了一阵阵回声,爸爸就给我讲起了北京的回音壁。 “北京的回音壁是一个声学建筑物,只要向回音壁小声地说一句话,在另一边的人也能听得到,这就是回音。因为声音像光一样,也可以反射回来。” “那为什么站在小屋子里就听不到回声了呢?”我问道,“因为房子太小,反射回来的声音用时太短了,基本上跟原来的声音重合在一起难以分辨。如果站在一间大屋子里说话就能听见回声了,这是因为反射回来的声音时间长,跟原来的发声就有了足够的时间间隔。人们通过回声的原理,发明了超声波探测仪,这就是仿生学原理。” 仿生学还有很多例子,如人们通过长“牙齿”的草发明了锯东西的锯子,贝壳内的蛋白质生成的胶质非常坚固,于是可以用它来做外科手术的缝合线……。 大自然是人类的老师,给了我们许多启示。我们要用锐利的眼睛去观察它,才会产生一个又一个的奇迹。

仿生学例子

仿生学例子 一 1.壁虎脚趾对制造能反复使用的粘性录音带提供了令人鼓舞的前景。 2.贝用它的蛋白质生成的胶体非常牢固,这样一种胶体可应用在从外科手术的缝合到补船等一切事情上。 3.从萤火虫到人工冷光; 4.苍耳属植物获取灵感发明了尼龙搭扣。 5.电鱼与伏特电池; 6.水母的顺风耳,仿照水母耳朵的结构和功能,设计了水母耳风暴预测仪,能提前15小时对风暴作出预报,对航海和渔业的安全都有重要意义。 7.由令人讨厌的苍蝇,仿制成功一种十分奇特的小型气体分析仪。已经被安装在宇宙飞船的座舱里,用来检测舱内气体的成分。 8.屋顶瓦楞模仿动物的鳞甲 9.人们根据蛙眼的视觉原理,已研制成功一种电子蛙眼。这种电子蛙眼能像真的蛙眼那样,准确无误地识别出特定形状的物体。把电子蛙眼装入雷达系统后,雷达抗干扰能力大大提高。这种雷达系统能快速而准确地识别出特定形

状的飞机、舰船和导弹等。特别是能够区别真假导弹,防止以假乱真。 电子蛙眼还广泛应用在机场及交通要道上。在机场,它能监视飞机的起飞与降落,若发现飞机将要发生碰撞,能及时发出警报。在交通要道,它能指挥车辆的行驶,防止车辆碰撞事故的发生。 10.根据蝙蝠超声定位器的原理,人们还仿制了盲人用的“探路仪”。这种探路仪内装一个超声波发射器,盲人带着它可以发现电杆、台阶、桥上的人等。如今,有类似作用的“超声眼镜”也已制成。 11.模拟蓝藻的不完全光合器,将设计出仿生光解水的装置,从而可获得大量的氢气。 12.嗅觉灵敏的龙虾为人们制造气味探测仪提供了思路。 13.根据对人体骨胳肌肉系统和生物电控制的研究,已仿制了人力增强器——步行机。 14.现代起重机的挂钩起源于许多动物的爪子。 15.船桨模仿的是鱼的鳍。 16.锯子学的是螳螂臂,或锯齿草。 二 1。苍蝇-----小型气体分析仪。

案例动物与人类生活的关系

案例动物与人类生活的关系 动物与人类生活的关系 苗喜林 一、课程资源分析 本节可供开发利用的课程资源很丰富,自从人类出现以来就和动物们相依相存,共同生活在地球上,如果没有各种动物人类将不会生存,更谈不上进步与发展。也正是因为人类与动物这种自古以来的密切关系,构成了本节课丰富而深厚的课程资源,如:动物在人类的衣、食、医、行、娱乐等方面的贡献的实例,或有关这些方面的奇闻趣事,自己在生活中的经验和见闻,最新的生物学技术的应用等等。 二、教学策略与手段 本节课利用两课时完成,第一节课以信息交流会的形式,让学生展示和交流他们收集到的有关动物与人类生活的关系的资料,以小组为单位进行,每个小组收集一个主题方向的内容,通过这样的交流与展示可以提高学生收集和处理资料信息的能力,表达和交流的能力。第二课时引导学生学习有关生物反应器和仿生的知识,以讨论的方式让学生明确生物反应器的优点,结合学生已有的知识基础说出各种仿生学的例子。 三、教学目标 1、知识与技能:举例说出现代生物学技术------生物反应器、仿生在人类生活和社会发展中的作用;说出利用生物反应器生产各种物质的优点。 2、过程与方法:通过参与调查动物在人类生活中的作用的活动,使学生掌握调查的一般方法。 3、情感态度与价值观:学会用辩证的观点看待动物在人类生活中的作用,建立可持续发展的观点;培养学生爱护动物的情感和热爱科学的态度。 四、教学重点与难点 1、学生积极参与调查动物在人类生活中的作用的实践活动,培养实践能力; 2、调查活动的组织、开展与落实。 五、教学流程 导入新课 师:同学们,动物是我们人类的好朋友,人类从在地球上出现开始,就与动物结下了不解之缘,动物与我们的生活有着密切的关系:你想进一步了解身边的动物吗?你知道关于生物的奇闻趣事吗?接下来让我们共同走进丰富多彩的动物世界,聆听和交流一下关于动物与人类生活关系的知识。开始我们的信息交流 会: 第一小组:我们组调查了动物与人类衣的关系,主要到服装店请教有关人士,通过调查我们发现我们所穿的衣物有很大一部分都来自动物,比如冬天时穿的羽绒服都是鸭、鹅等家禽身上的绒羽做成的;羊绒、羊毛衫等都是用羊或藏羚羊身上的绒毛织成的;高贵的裘皮大衣、皮草衣物来自于各种哺乳动物的皮毛;又柔

仿生学的例子有哪些

仿生学的例子有哪些 【篇一:仿生学的例子有哪些】 仿生学的经典例子15个欢迎光临,这里是语录频道!位置:>>仿生 学的经典例子15个发帖时间:2015-04-30 09:36 , 云无恙 | 15条回复,17041次阅读本文目录仿生学的经典例子:苍蝇与小型气体分析仪 令人讨厌的苍蝇,与宏伟的航天事业似乎风马牛不相及,但仿生学 却把它们紧密地联系起来了。 苍蝇是声名狼藉的“逐臭之夫”,凡是腥臭污秽的地方,都有它们的 踪迹。苍蝇的嗅觉特别灵敏,远在几千米外的气味也能嗅到。但是 苍蝇并没有“鼻子”,它靠什么来充当嗅觉的呢? 原来,苍蝇的“鼻子”——嗅觉感受器分布在头部的一对触角上。 每个“鼻子”只有一个“鼻孔”与外界相通,内含上百个嗅觉神经细胞。若有气味进入“鼻孔”,这些神经立即把气味刺激转变成神经电脉冲,送往大脑。大脑根据不同气味物质所产生的神经电脉冲的不同,就 可区别出不同气味的物质。因此,苍蝇的触角像是一台灵敏的气体 分析仪。 仿生学家由此得到启发,根据苍蝇嗅觉器的结构和功能,仿制成一 种十分奇特的小型气体分析仪。这种仪器的“探头”不是金属,而是 活的苍蝇。就是把非常纤细的微电极插到苍蝇的嗅觉神经上,将引 导出来的神经电信号经电子线路放大后,送给分析器;分析器一经 发现气味物质的信号,便能发出警报。这种仪器已经被安装在宇宙 飞船的座舱里,用来检测舱内气体的成分。 这种小型气体分析仪,也可测量潜水艇和矿井里的有害气体。利用 这种原理,还可用来改进计算机的输入装置和有关气体色层分析仪 的结构原理中。 仿生学的经典例子:蜂巢与偏振光导航仪沙发2015-04-30 09:38 | 作者:经典1蜂巢由一个个排列整齐的六棱柱形小蜂房组成,每个 小蜂房的底部由3个相同的菱形组成,这些结构与近代数学家精确 计算出来的——菱形钝角109。28’,锐角70。32’完全相同,是最 节省材料的结构,且容量大、极坚固,令许多专家赞叹不止。人们 仿其构造用各种材料制成蜂巢式夹层结构板,强度大、重量轻、不 易传导声和热,是建筑及制造航天飞机、宇宙飞船、人造卫星等的 理想材料。蜜蜂复眼的每个单眼中相邻地排列着对偏振光方向十分

仿生学

仿生学的发展历程 摘要: 自古以来,勤劳的人类就在不断地适应和改变这个环境,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。劳动创造了人类,人类也通过劳动创造了美好的现在,不断地劳动促进了神经系统尤其是大脑获得了高度发展,这也使得人类的能力和智慧远远超过生物界的其他类群。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,由此诞生了仿生学。仿生产品已经运用到了人类生活的各个方面,极大促进了社会发展。 关键词:仿生,观察,思考,模仿 (一)仿生学的历史由来 地球上存在的亿万种生物,经过千百万年的进化、发展而来,这使得生物体的某些部位具有最可靠、最灵活、最高效、最经济的能力,为人类的效仿提供了无穷尽的资源。其实仿生一直伴随着人类,早在几千年以前勤劳的炎黄子孙就开始了观察,模仿自然界其他生物来制造工具为人类服务。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浆,效仿鱼类,极大改进了船只的效能。春秋战国时代(公元前450~500年),鲁班上山伐木,途中手指被茅草划破,他仔细观察叶片上的毛刺,从中得到启发,经反复试验,终于制成了人类史上第一把锯……但是这些模仿在人类

历史上也只是星星点点,运气占很大成分,限于时代科学技术的落后,使得人类无法了解身边生物的形态构造和生理机能,以至于无法形成一门独立的学科。而真正意义上的现代仿生学诞生的标志是1960 年美国人斯蒂尔根据拉丁文构成Bionics一词,同年在美国俄亥俄州达顿城(Dayton)的一个空军基地召开了全美第一届仿生学讨论会。美国军医Jack Ellwood Steel博士,给这门新兴的学科起了一个名字叫做bionics(仿生学),并给它下了这样一定义:“仿生学是模仿生物系统的原理以建造技术系统,或者使人造技术系统具有生物系统特征或类似特征的科学”,即仿生学就是“模仿生物的科学”[1]。现代仿生学是将通过观察、分析、研究掌握的自然界生物所具有的各种各样的特殊本领模拟、移植到各个工程技术领域中去,为促进人类社会进步发展所用。仿生学需要生命科学、物质科学、信息科学、脑与认知科学、工程技术、数学与力学以及系统科学等许多学科的交叉是一门很难划清边界的大学科[2]。 (二)仿生学的现状 仿生学是一门交叉性的学科,涉及物理学,数学,化学,电子学,生物物理学,生理学,心理学,以及通信,计算技术,建筑工程,航天,航海工程及系统科学等。近几十年来,人类的自然科学突飞猛进,尤其在生命、机械、材料和信息等科学快速发展的今天,各种先进的物理试验仪器发明创造出来,为人们更加系统的研究生物的形态性能,生理功能提供了基础。它不仅给人类的带来创新的理念与方法,也使人类从一个全新的角度观察世界,发现前人未发现的事物,实现科学技

仿生学经典例子

仿生学的经典例子:鱼漂与潜水艇 潜水艇?潜水艇是怎能样发明的呢?为了让一种船既能在水面划,又能在海底游,科学家观察到了鱼这种动物。???鱼肚中有一种东西叫鱼鳔,里面装满了空气。在鱼想潜到水底时,将鱼鳔中的空气排出,浮力就立刻变小了,鱼可自由地沉下水面。而潜水艇中也有一种机器,里面也装满了空气,将空气一排出,潜水艇便能沉下水底。科学家是按这个原理制造的潜水艇。???看,我们如今已经很高级的潜水艇,原来它们是利用鱼鳔原理而做的。?是的,生活中若没有动物,人类将会失去很多发明的机会。可以说,动物对人类生活也有很大的帮助。 仿生学的经典例子: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。在各种地方都会用到雷达,例如:飞机、航空等。 仿生学的经典例子:水母的顺风耳 在自然界中,水母,早在5亿多年前,它们就已经在海水里生活了。“但是,水母跟顺风耳又有什么关系呢?”人们肯定会问这样一个问题。因为,水母在风暴来临之前,就会成群结队地游向大海,就预示风暴即将来临。但是,这又与“顺风耳”有什么关系呢?原来,在蓝色的海洋上,由空气和波浪摩擦而产生的次声波(频率为8~13赫兹),是风暴来临之前的预告。这种次声波,人耳是听不到的,而对水母来说却是易如反掌。科学家经过研究发现,水母的耳朵里长着一个细柄,柄上有个小球,球内有块小小的听石。科学家仿照水母耳朵的结构和功能,设计了水母耳风暴预测仪,相当精确地模拟了水母感受次声波的器官。 仿生学的经典例子:蛋壳与薄壳建筑 蛋壳呈拱形,跨度大,包括许多力学原理。虽然它只有2mm的厚度,但使用铁锤敲砸也很难破坏它。建筑学家模仿它进行了薄壳建筑设计。这类建筑有许多优点:用料少,跨度大,坚固耐用。薄壳建筑也并非都是拱形,举世闻名的悉尼歌剧院则像一组泊港的群帆。

动物仿生学的例子25个

动物仿生学的例子25个第1篇 动物仿生学的例子(一) 鱼漂与潜水艇 潜水艇怎能样发明的呢?为了让一种船既能在水面划,又能在海底游,科学家观察到了鱼这种动物。 鱼肚中有一种东西叫鱼鳔,里面装满了空气。在鱼想潜到水底时,将鱼鳔中的空气排出,浮力就立刻变小了,鱼可自由地沉下水面。而潜水艇中也有一种机器,里面也装满了空气,将空气一排出,潜水艇便能沉下水底。科学家按这个原理制造的潜水艇。 看,我们如今已经很高级的潜水艇,原先它们利用鱼鳔原理而做的。的,生活中若没有动物,人类将会失去很多发明的机会。能够说,动物对人类生活也有很大的帮忙。 动物仿生学的例子(二) 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。雷达就根据蝙蝠的这种特性发明出来的。在各种地方都会用到雷达,例如飞机、航空等。 动物仿生学的例子(三) 乌贼和鱼雷诱饵 乌贼体内的囊状物能分泌黑色液体,遇到危险时它便释放出这种黑色液体,诱骗攻击者上当。潜艇设计者们仿效乌贼的这一功能读者设计出了鱼雷诱饵。鱼雷诱醋似袖珍潜艇,可按潜艇的原航向航行,航速不变,也可模拟噪音、螺旋节拍、声信号和多普勒音调变化等。正它这种惟妙惟肖的表演,令敌潜艇或攻击中的鱼雷真假难辩,最终使潜艇得以逃脱。 动物仿生学的例子(四) 青蛙与电子娃眼 我从《小爱迪生》这本书中读到了“青蛙的眼睛”,《小爱迪生》上头说的“青蛙的眼睛只能够看见动的东西”。我将信将疑,问了一下爸爸。爸爸说“你还做一个试验比较好。”我点点头。

首先,我先找来一只青蛙,这只青蛙蹲坐在报纸上,用它警惕的大眼睛 盯着我的一举一动,好像警察监视罪犯一样。它身穿美丽的绿皮袄,好像一个贵妇人,仪态端庄。 我先把事先拍死的苍蝇放到它面前。那只苍蝇好像在青蛙的眼里消失了,对这“嗟来之食”无动于衷。我拿出了小细线,将苍蝇细心翼翼地扎好,然后在它的眼前不停地摇晃。突然,青蛙的注意力不在我身上了,它目不转睛地盯着那只“会飞”的苍蝇。没过一会儿,只听“扑”的一声,青蛙伸出了它长长的、粉红色的舌头,轻轻一卷,便把苍蝇卷进了肚子里。 这次实验证明了青蛙的眼睛只能够看见动的东西,看不见不会动的东西。于,科学家们便经过青蛙的眼睛发明了“电子蛙眼”! 动物仿生学的例子(五) 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,并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。

动物仿生学的例子

动物仿生学的例子:蝙蝠和定位 根据蝙蝠超声定位器的原理,人们还仿制了盲人用的“探路仪”。这种探路仪内装一个超声波发射器,盲人带着它可以发现电杆、台阶、桥上的人等。如今,有类似作用的“超声眼镜”也已制成。 动物仿生学的例子:乌贼和鱼雷诱饵 乌贼体内的囊状物能分泌黑色液体,遇到危险时它便释放出这种黑色液体,诱骗攻击者上当。潜艇设计者们仿效乌贼的这一功能读者设计出了鱼雷诱饵。鱼雷诱醋似袖珍潜艇,可按潜艇的原航向航行,航速不变,也可模拟噪音、螺旋节拍、声信号和多普勒音调变化等。正是它这种惟妙惟肖的表演,令敌潜艇或攻击中的鱼雷真假难辩,最终使潜艇得以逃脱。 动物仿生学的例子:蜘蛛和装甲 生物学家发现蜘蛛丝的强度相当于同等体积的钢丝的5倍。受此启发,英国剑桥一所技术公司试制成犹如蜘蛛丝一样的高强度纤维。用这种纤维做成的复合材料可以用来做防弹衣、防弹车、坦克装甲车等结构材料。 动物仿生学的例子:长颈鹿和“抗荷服” 长颈鹿是目前世界上最高的动物,其大脑和心脏的距离约3米,完全是靠高达160~260毫米汞柱的血压把血液送到大脑的。按一般分析,当长颈鹿低头饮水时,大脑的位置低于心脏,大量的血液会涌入大脑,使血压更加增高,那么长颈鹿会在饮水时得脑充血或血管破烈等疾病而死。但是裹在长颈鹿身上的一层、厚皮紧紧箍住了血管,限制了血压,飞机设计师和航空生物学家依照长颈鹿皮肤原理,设计出一种新颖的“抗荷服”,从而解决了超高速歼击机驾驶员在突然加速爬升时因脑部缺血而引起的痛苦。这种“抗荷服”内有一装置,当飞机加速时可压缩空气,也能对血管产生相应的压力,这比长颈鹿的厚皮更高明了。 动物仿生学的例子:鲸鱼和潜艇的“鲸背效应” 当代核潜艇能长时间潜航于冰海之下,但若在冰下发射导弹,则必须破冰上浮,这就碰到了力学上的难题。潜舴专家从鲸鱼每隔10分钟必须破冰呼吸一次中得到启迪,在潜艇顶部突起的指挥台围壳和上层建筑方面,作了加强材料力度和外形仿鲸背处理,果然取得了破冰时的“鲸背效应”。 动物仿生学的例子:蝴蝶和卫星控温系统

仿生学

《生命科学研究进展》系别:化学与生物农学系班级:09生物本 姓名:韦钰 学号:200904054018

仿生学的意义 韦钰 摘要: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。 关键字:仿生学促进生命科学工程技术学发展 (一)仿生学简介 人们常说的仿生学是指研究生物系统的结构性质、能量转换和信息过程,并将所获得的知识用来改善现有的或创造崭新的机械、仪器、建筑结构和工艺的过程。位于其基层的是维纳(Wiener)的控制思想。它是生物学、数学和工程技术学相互渗透、结合的一门新型边缘学科。其任务是研究生物系统的优异能力及产业的原理,并把它模式化,然后应用这些原理去设计和制造新的技术设备或其他相关的技术思路,从而为人类的生产、生活服务。生物模拟已成为现代发展高新技术的重要途径之一。仿生学的主要研究方法是:提出模型。进行模拟。其程序大致为:首先对生物原型进行研究;其次是将生物原型提供的资料进行数学分析。使其内在联系抽象化,用数学语言把生物模型“翻译”成具有一般意义的数学模型;最后是采用电子的、化学的、机械的手段,根据数学模型制造出用工程技术进行试验的实物模型。在生物模拟过程中,绝不是简单仿生,而是要在仿生中创新。最终建成的机器设备与原生物原型是不同的,在若干方面甚至会超过生物模型的能力。科学技术发展至今,人们已有能力并自觉地把生物界作为各种技术思想、设计原理、发明创造的源泉。生命科学与工程技术相结合,将会产生一次新的技术革命。 (二)仿生学促进生命科学的发展 近年来生命科学的发展拓宽和加深了仿生领域,极大地促进了仿生学的发展。反之仿生学的发展也促进生物科学的发展。例如:动物运动的人工诱导和神经工程学的建立。长期以来,人们对动物运动的研究注重在动物运动的行为和机理。例如:研究昆虫六条腿运动模式是怎样的?神经系统是如何调控这种“交替三角”的步态的?仿生学的研究将问题提高到人能否诱导动物运动的层次。动物运动的人工诱导需要生命、信息和机械科学的交叉,具有广泛的实用性[16]。1997年,Holzer(法国)和Isao(日本)将蟑螂(Perplanetaamericana)两个触角和翅膀切掉,用4个电极替代,有线刺激诱导蟑螂运动。后来Isao成功地遥控诱导了蟑螂运动。美国纽约州立大学Talwa博士领导的科研小组实现了人工诱导老鼠运动。他们在老鼠脑内埋藏

仿生学的故事分析报告

仿生学的例子 我们用的东西大部分都是仿生学的功劳。比如:飞机,中国公元前就广泛流传的玩具竹蜻蜒是直升机旋翼的起源。直到2000多年后的18世纪,竹蜻蜒传入欧美,启发了利用旋翼的滑面力使航空器升空的设想。 1907年11月13日,法国机械师保罗?科尔尼的直升机完成了历史上首次载人飞离地面(约0.3米)。 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。对了,萤火虫它的光是最好的,即不会伤害眼睛,也不会太刺眼,所以萤火虫是电灯的祖先拉! 大乌龟背小乌龟:转动炮塔的坦克。 鸟在天空飞翔:制造了各种飞行器。 蜜蜂造巢窝:各种正六边形的蜂巢结构板材。 每只蜻蜓的翅膀末端,都有一块比周围略重一些的厚斑点,这就是防止翅膀颤抖的关键。飞机设计师研究苍蝇、蚊子、蜜蜂等的飞行方法,造出了许多具有各种优良性能的新式飞机。 鲸:外形是一种极为理想的“流线体”,而“流线体”

在水中受到的阻力是最小的。后来工程师模仿(fǎng)鲸的形体,改进了船体的设计,大大提高了轮船舴的速度。 蛋壳:能够把受到的压力均匀(yún)地分散到蛋壳的各个部分。建筑师根据这种“薄壳结构”的特点,设计出许多既轻便又省料的建筑物。 袋鼠:会跳跃的越野汽车, 贝壳:外壳坚固的坦克…… 鱼儿在水中游荡:学会了游泳,发明潜艇。 有很多东西,比如雷达,就是根据蝙蝠的一些原理发明的;还有一些专业的照相机镜头是根据苍蝇的眼睛原理发明的,等等。 人类的发明——来自动物的灵感 船和潜艇来自人们对鱼类和海豚的模仿。 科学家根据野猪的鼻子测毒的奇特本领制成了世界上第一批防毒面具。 火箭升空利用的是水母、墨鱼反冲原理。

奇妙的动物仿生设计

综合实践活动课《奇妙的动物仿生》 -------教学设计 昂区一小王银萍 活动目标: 1、知道什么是仿生学,了解人们利用仿生学原理进行的发明创造。 2、能合作或自己制作动物仿生的手抄报。 3、激发学生热爱科学,用于探索的精神。 活动重点:对仿生学有初步的了解,能制作手抄报。 活动准备:课件,动物仿生实例资料或图片,A4纸, 活动过程: 一、情境导入: 同学们,今天我们上一节非常有趣的课,请看大屏幕,看看你们能不能发现其中蕴含的奥秘(出示课件1---4)。发现了吗?每组图片之间有什么必然的联系? 师:有什么发现?(出示课件5)学生自由回答。 师:是的,这个奥秘被聪明的同学们发现了,自然界中各种生物的奇异本领成了科学技术及重大发明的源泉,并逐步成为一门奇妙有趣的学问------仿生学。我们可以这样定义仿生学,(出示课件6)请同学们齐读,写在8页的横线上。 指名再读,(教师板书:模仿结构功能原理) 今天,就让我们走进动物世界,共同领略动物仿生学的神奇吧!(出示课件7),板书:奇妙的动物仿生。 二、活动实施: 1、了解什么是仿生学。

师:本次活动我们要做到以下两点,(出示课件8)指名读。 师:下面请同学们回顾、整理收集到的资料, 看书第9页的仿生实例。(出示课件9) 师:仿生是一门科学,不是神秘难懂的奥秘,同学们请看这是什么? (出示钉鞋),这种鞋会使运动员与地面的摩擦加大,是奔跑的速度更快。 知道这是模仿的是什么吗?(出示课件10) 再看这是什么?(出示吸盘),知道这是模仿什么动物而制成的吗? (出示课件11) 2、学生交流仿生学实例。 师:其实,仿生学在我们生活中无处不在。只要同学们细心观察,认真查阅,就会发现许多这样的例子。 (出示课件12)指名读。 师:请各小组按要求交流。 3、学生汇报交流结果。 (出示课件13) 师:各组汇报交流结果。按“请看,这是我们组收集的----,我们是通过------的形式收集的。这项发明是模仿-----的-----创造的。”的句式汇报。师:看来同学们通过查阅书籍、上网等形式获取了不少动物仿生的知识,老师这里还有一些这方面的实例,看一下吧。(出示课件14---20)。4、制作手抄报。 (1)、师:今天的学习有什么收获?想不想把你们知道的让更多的人了解呢? 用什么样的方式?(出示课件21)指名读。 师:在制作之前,我们来欣赏一些同学们的作品,供同学们借鉴。

动物仿生学的例子25个

动物仿生学的例子25个 动物仿生学的例子(一): 鱼漂与潜水艇 潜水艇是怎能样发明的呢?为了让一种船既能在水面划,又能在海底游,科学家观察到了鱼这种动物。 鱼肚中有一种东西叫鱼鳔,里面装满了空气。在鱼想潜到水底时,将鱼鳔中的空气排出,浮力就立刻变小了,鱼可自由地沉下水面。而潜水艇中也有一种机器,里面也装满了空气,将空气一排出,潜水艇便能沉下水底。科学家是按这个原理制造的潜水艇。 看,我们如今已经很高级的潜水艇,原先它们是利用鱼鳔原理而做的。是的,生活中若没有动物,人类将会失去很多发明的机会。能够说,动物对人类生活也有很大的帮忙。 动物仿生学的例子(二): 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。在各种地方都会用到雷达,例如:飞机、航空等。 动物仿生学的例子(三): 乌贼和鱼雷诱饵 乌贼体内的囊状物能分泌黑色液体,遇到危险时它便释

放出这种黑色液体,诱骗攻击者上当。潜艇设计者们仿效乌贼的这一功能读者设计出了鱼雷诱饵。鱼雷诱醋似袖珍潜艇,可按潜艇的原航向航行,航速不变,也可模拟噪音、螺旋节拍、声信号和多普勒音调变化等。正是它这种惟妙惟肖的表演,令敌潜艇或攻击中的鱼雷真假难辩,最终使潜艇得以逃脱。 动物仿生学的例子(四): 青蛙与电子娃眼 我从《小爱迪生》这本书中读到了“青蛙的眼睛”,《小爱迪生》上头说的是“青蛙的眼睛只能够看见动的东西”。我将信将疑,问了一下爸爸。爸爸说:“你还是做一个试验比较好。”我点点头。 首先,我先找来一只青蛙,这只青蛙蹲坐在报纸上,用它警惕的大眼睛 盯着我的一举一动,好像警察监视罪犯一样。它身穿美丽的绿皮袄,好像一个贵妇人,仪态端庄。 我先把事先拍死的苍蝇放到它面前。那只苍蝇好像在青蛙的眼里消失了,对这“嗟来之食”无动于衷。我拿出了小细线,将苍蝇细心翼翼地扎好,然后在它的眼前不停地摇晃。突然,青蛙的注意力不在我身上了,它目不转睛地盯着那只“会飞”的苍蝇。没过一会儿,只听“扑”的一声,青蛙伸出了它长长的、粉红色的舌头,轻轻一卷,便把苍蝇卷进了

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