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7页仿生学知识小报仿生学知识小报仿生学是一门既古老又年轻的学科人们研究生物体结构与功能的工 作原理,并根据这些原理发明出新的设备和工具,创造出适用于生产,学 习和生活的先进技术以下是由我整理关于的内容,希望大家喜欢!仿生学的简介仿生学是一门模仿生物的特殊本领,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技术仿生学一词是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”构成的这个词语大约从 1961年才开始使用某些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 艇设计原理上又比如,苍蝇是细菌的传播者,一般归类为害虫,可是苍蝇的楫翅是天然导航仪而且,它的眼睛是一种“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”是一种新型光学元件,它 的用途很多蝇眼透镜”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学组成内容仿生学的研究范围主要包括:力学仿生、分子仿生、能量仿生、信息 与控制仿生等力学仿生是研究并模仿生物体大体结构与精细结构的静力学性质,以及生物体 各组成部分在体内相对运动和生物体在环境中运动的动力学性质例如, 建筑上模仿贝壳修造的大跨度薄壳建筑,模仿股骨结构建造的立柱,既消 除应力特别集中的区域,又可用最少的建材承受最大的载荷军事上模仿 海豚皮肤的沟槽结构,把人工海豚皮包敷在船舰外壳上,可减少航行揣流, 提高航速;分子仿生是研究与模拟生物体中酶的催化作用、生物膜的选择性、通透性、生 物大分子或其类似物的分析和合成等例如,在搞清森林害虫舞毒蛾性引 诱激素的化学结构后,合成了一种类似有机化合物,在田间捕虫笼中用千 万分之一微克,便可诱杀雄虫;能量仿生是研究与模仿生物电器官生物发光、肌肉直接把化学能转换成机械能等生物体中的能量转换过程;信息与控制仿生是研究与模拟感觉器官、神经元与神经网络、以及高级中枢的智能活 动等方面生物体中的信息处理过程。
例如,根据象鼻虫视动反应制成的“自相关测速仪”可测定飞机着陆速度根据鲎复眼视网膜侧抑制网络的 工作原理,研制成功可增强图像轮廓、提高反差、从而有助于模糊目标检 测的一些装置已建立的神经元模型达10 0种以上,并在此基础上构造出 新型计算机模仿人类学习过程,制造出一种称为“感知机”的机器,它可以通过训练,改变元件之间联系的权重来进行学习,从而能实现模式识别此外,它还研究与模拟体内稳态,运动控制、动物的定向与导航等生物系统中的 控制机制,以及人-机系统的仿生学方面某些文献中,把分子仿生与能量仿生的部分内容称为化学仿生,而把 信息和控制仿生的部分内容称为神经仿生仿生学的范围很广,信息与控制仿生是一个主要领域一方面由于自 动化向智能控制发展的需要,另一方面是由于生物科学已发展到这样一个 阶段,使研究大脑已成为对神经科学最大的挑战人工智能和智能机器人 研究的仿生学方面一生物模式识别的研究,大脑学习记忆和思维过程的 研究与模拟,生物体中控制的可靠性和协调问题等一是仿生学研究的主 攻方面控制与信息仿生和生物控制论关系密切两者都研究生物系统中的控 制和信息过程,都运用生物系统的模型但前者的目的主要是构造实用人 造硬件系统;而生物控制论则从控制论的一般原理,从技术科学的理论出 发,为生物行为寻求解释。
最广泛地运用类比、模拟和模型方法是仿生学研究方法的突出特点其目的不在于直接复制每一个细节,而是要理解生物系统的工作原理,以 实现特定功能为中心目的一般认为,在仿生学研究中存在下列三个相关 的方面:生物原型、数学模型和硬件模型前者是基础,后者是目的,而 数学模型则是两者之间必不可少的桥梁由于生物系统的复杂性,搞清某种生物系统的机制需要相当长的研究周期,而且解决实际问题需要多学科长时间的密切协作,这是限制仿生学 发展速度的主要原因。












