仿生学的发展及应用

仿生学的发展及应用

摘要：仿生学科的出现发展已经有将近60年的历史，在这期间仿生学得到了快速的发展，并对人类生活产生了各方面的影响。本文介绍了从古到今仿生学的发展历程及今后仿真学的发展趋势。并对不同领域内仿真学的应用做了简要的介绍和举例，从而更好的了解认识仿真学。

关键词：仿真学；发展；应用

引言

地球上的生物在经历了漫漫的进化之后，到现在人类已知的已经有170多万个物种，科学家推测世界上的物种大约在500-1000万种之间甚至更多。生物为了求得生存和发展，在进化中逐渐形成了各自适合自身的形态结构及生命系统等。不同的物种都各自有着自身的特点，人类在进化发展的过程中，对这些特点的应用就是仿生学最初的起源。自古以来，自然界就是人类各种科学技术原理、重大发明的源泉。在500万年的进化中，人类不断模仿自然，提升生产能力，才有现在人类社会的发展程度。而这种行为，在现代社会催生出了一门科学——仿生学。

仿生学是一门综合性的，由生命科学和工程技术相互结合而产生的新技术，在现代社会广泛应用于军事、医疗、工业和日常生活等多个领域。了解仿生学的发展过程，清楚仿生学在各个领域的具体应用，对于研究仿生技术，进一步促进仿生学的发展有着重要的意义。

仿生学诞生前的发展及应用

仿生学的发展可以追溯到人类文明的早期，人类文明的形成过程中不自觉的对仿生学的应用，这些应用仍旧停留在比较原始的阶段，由于环境的恶劣，人类不得不从自然界的其它生物及自然现象中学习从而保证自己的生存。因此，从远古时代起，人们实际上已经就已在从事仿生学的工作[1]。例如，人类现在仍在使用的工具：锯子，相传是中国古代的春秋战国时代，鲁班上山伐木途中，手指为锯齿草划破，从而受到启发，经反复实践，终于制成了人类史上第一架带有锯齿的木工锯[2]。古代人类就有着想要利用工具飞翔的期望，自古以来就有很多人模仿鸟类制作出许多“飞行器”，但是由于科学发展的程度不够，都没有成功。直到1903年12月17日，美国人莱特兄弟发明并成功试飞了人类历史上的第一台飞机。以上两个例子都是人类发展中仿生学的应用，然而这些发明等都只是科学史上各自独立的发展成

果，并未联系起来成为一门真正独立的学科。因此，虽然仿生学的应用很早就已经出现，但是仿生学真正意义上的被发现，被定义在20世纪40年代以前都没有出现过。

图1 锯齿草和莱特兄弟飞机

仿生学的建立及发展

20世纪40年代，科学技术的发展和新理论的提出，人们开始机器和生物联系到一起，认识到两者之间存在着某种关系。紧接着一些科学家们明确的指出了生物和工程技术在某种程度上的联系统一，但是仿生学的清晰概念仍旧没有出现。直到1960年，在美国召开了有史以来第一届仿生讨论会，在20世纪50年代已成为一门独立学科的“仿生学”，在这次会议上被正式命名，会上J.E 斯蒂尔少校将这门学科正式定名为“仿生学”，仿生学的概念由此出现。斯蒂尔博士给它下了这样一个定义：“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”，简单一句话，仿生学就是“模仿生物的科学”[3]。随着现代科学技术的不断发展，仿生学的概念也被不断完善和更改，逐渐形成现在的仿生学体系。实质上看，仿生学的诞生带给人类的是创新的理念与方法，即向生命系统学习的理念，模拟生命系统的方法。使人类从一个崭新的视角透视世界，发现前人未发现的事物，实现科学技术的原始创新，这是其他科学无法比拟的优势。

从仿生学诞生到20世纪70年代初期，美、俄(前苏联)等许多国家都曾对仿生学知识进行过广泛宣传，大量的知识性文章和书籍相继出版。仿生学方面的学术论文，纷纷在各学科的学报和杂志上发表，每开过一次仿生学学术会议，立即就有篇幅很大的会议录问世。所有这一切工作，都为人们深入了解这门新兴的边缘学科做出了积极的贡献。20世纪90年代初，各国都在为发展仿生学这门交叉学科的基础研究作精心长期的计划准备。从90年代至今，人们借助仿生学的研究理念与方法，在自然科学与社会科学领域内取得了丰硕的研究成果。

仿生学的现状及发展趋势

当前，仿生学的研究和应用在国内外都得到了极大的关注，得到了蓬勃的发展。科学家们正带着自动控制、能量转换、信息处理、力学模式和材料构成等大量技术难题，到生物系

统中去寻找启迪。机器人技术的发展很好地体现了仿生应用的理念。早期的机器人主要是模拟人的重复性劳动，替代人完成重复的运动和力学行为，如汽车安装机器人。这类在常规环境下工作的机器人已经成熟。仿生机器人的研制始于上世纪90年代，只有十多年的历史，然而进展迅速，特别是美国、日本等发达国家的研究工作走在了世界前列，非常规环境下工作的仿生机器人已成为机器人技术领域的重要发展方向[4]。

图2 仿生机器人

仿生学的发展对各行各业都有着重要的意义，同时对于各科学领域都有着不同程度的相互促进作用。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。仿生学问题很多来自于工程和技术的难题和需要，人类对自然的仿生不是简单意义上的模仿，而是根据人类的认知和工程与技术需要对自然主动同化和建构。仿生学和工程技术相互融合，相互影响，互相促进，使一些梦想成真。

控制论(Cybernetics)提出者维纳认为，“在已经建立起的科学部门间的无人的空白区上，最容易取得丰硕的成果”[5]。交叉学科的仿生学最容易取得丰硕的研究成果。仿生学随着科技与经济的发展而发展，也必将极大地推动未来学科和经济的发展。未来仿生学的发展应该是会聚着多种技术于一体的，如纳米技术、生物技术、信息技术和认知技术等。同时，仿真学将不仅仅是限于工学方面的技术学科，在经济学领域、社会学领域等也都有着重要的借鉴意义。

仿生学的应用

前文已经说过仿生学涉及生活中的方方面面，如前文中的锯子、飞机、汽车安装机器人和仿生机器人等等。下面就仿生学的应用在不同领域内举一些较为典型的应用。

医学上的应用：随着科学技术的发展，人类在面对以前束手无策的各种疾病时，不再是毫无办法的。现代医学中，仿生技术的应用解决了许多的医学难题。例如科学家们研制出的直径2mm的微芯片，可以植入人眼的视网膜内，从而极大的改善视觉残疾患者的视力。还有目前使用广泛的人工耳蜗，人工耳蜗可以使听觉障碍的患者不再受病情的影响，人造的电

子声音感受器替代损伤的毛细胞，按音调定位的被植入内耳的耳蜗上。同时还有现在经常被使用的心脏支架等仿生技术都极大的改善了人们的生活。可以想象，当仿生技术发展到一定程度之后，甚至可以仿制人体身上的各种器官，称之为医学界的革命都不为过。

图3 人工耳蜗

建筑学的应用：在建筑学上，仿生学有着专门的名称——建筑仿真学。建筑仿生学，顾名思义，它与生态理念有着紧密的联系。它是仿生学的一个分支，它从仿生学的角度出发来研究建筑，模拟其活动、感知、调整、控制过程然后开发相应的建筑技术，从而致力于解决建筑和城市规划方面的某些问题，协调建筑和环境的关系，创造出与自然融为一体的生态建筑，以保持生态平衡。建筑学中仿生的应用比如可控式遮阳技术，通过在建筑表面安装传感器来感知温度变化，模仿人的皮肤对于外界温度的变化而最初的反映来调节建筑内部的温度。同时，仿生学为建筑结构带来智能性和技术美，突破了传统意义上结构坚固、不可移动性。圣地亚哥?卡拉特拉瓦的建筑正是运用用仿生学，将自然界的有机生物体成为他的创作源泉。其作品通过部分结构构件的可活动性，达到建筑形态的动态效果，发掘建筑潜在的机械潜质。

军事上的应用：仿生学的出现，对军事领域产生了极大的影响。用仿生技术也随之渗透到军事各个领域，由盲目、被动模仿发展到自觉、自主的仿生，由单个模仿发展到系统仿生，从局部仿生发展到了全面仿生。对军事作战产生重大影响。例如，通过研究鲨鱼的非光滑减阻表皮，研制出了一种和杀于远行高度一致的材料，这种材料的应用实现了表面减阻能力的大幅提升，为有效提高战斗机等武器装备航程、航速提供了技术支持。在军事中应用较广泛的雷达系统，其原理就是超声波的传播，而这就是通过生物比如蝙蝠的能力而研制出来的。生物材料、生物结构的多尺度微纳结构特征是导致其优异功能的主要因素，往往会产生出军事领域所需要的新效应、新效能，如蝴蝶翅膀鳞粉光子效应可用于隐身；荷叶疏水的多级微纳结构可用于减阻自洁。为获得与生物材料、生物结构一样的新效应、新效能，发展仿生材料制造技术。满足多尺度复杂微纳结构成形制造要求，就成为仿生材料发展的核心关键。

图4 蝙蝠和雷达

其它应用：现代仿生学已经延伸到很多领域9机器人学是其主要的结合和应用领域之一9这方面的研究引起各国相关研究人员和专家的极大兴趣和关注9取得了大量可喜成果和积极进展9可归纳为机器人的结构仿生、材料仿生、功能仿生、控制仿生以及群体仿生五个方面。例如蛇形机器人，由于蛇类的身体特点，使其能够在各种复杂环境下自由穿行，因此，蛇形机器人在灾后救援等情形中有着重要的作用；仿生生物的特性研制出新型的材料，如北京奥运会游泳项目中使用的泳衣就是仿生鲨鱼表皮研制的新材料，并且由于这种泳衣的使用，北京奥运会上打破了多项记录；人的四肢是由骨骼、肌肉、关节以及韧带组成的多关节弹性结构。这种结构确保人体能够灵活运动完成复杂动作，对人体的仿生以及拟人机器人的研究是仿生机器人领域的最高目标。

结语

21世纪,人类的科学技术将高度发展，要解决许多复杂生物的仿真这样的科学难题，必须向自然界学习，从自然界为人类提供的丰富多彩的实例中寻求解决问题的途径。通过对自然界更完美的学习、模仿、复制和再造。发现和发展相关的理论和技术方法，,这正是机器人仿生学的研究任务和发展趋势。综上所述，透视仿生学的发展轨迹，可以清晰地看出，仿生学的发展趋势已渗透到人类社会的多个领域，远远超出了仿生学诞生时所界定的范畴，这也反映了该门科学的强大生命力。仿生学的重大贡献表现在源头创新的研究理念与方法。可以预测：仿生学的研究理念与方法能在未来多项领域得到应用并取得突破性的研究成果。

参考文献：

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[11] 杨亲民.智能材料的研究与开发.功能材料[J],1999,30(6):575-581.

仿生技术及其应用

仿生技术及其应用

一、仿生学的诞生 ?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。 ?简言之，仿生学就是模仿生物的科学

二、仿生技术发展 现代仿生学已经延伸到很多领域，它的发展需要生物学、物理学、化学、医学、数学、材料学、机械学、动力学、控制论、航空、航天和航海工程等众多学科领域工作者的合作；反过来，仿生学的发展叉可以推动这些学科的进步。自20世纪60年代初仿生学诞生以来，仿生技术已得到迅速发展，在军事、医学、工业、建筑业、信息产业等系统获得了广泛应用，如仿生技术已成功地应用于精密雷达、声纳、导弹制导、机器人等领域中。

三、仿生技术分类及主要研究内容 ?仿生技术归纳为：结构仿生、功能仿生、材料仿生、力学仿生、控制仿生等类别。 ?1、结构仿生 ?结构仿生(Bionic Structure)是通过研究生物肌体的构造，建造 ?类似生物体或其中一部分的机械装置，通过结构相似实现功能相近。 ?1．昆虫仿生：模仿昆虫独特的形体结构和运动方式。 ?2．蛇类仿生：模仿蛇类运动的高冗余自由度。 ?3．变形虫仿生：模仿变形虫形体的几何可变性和自重构。 ?4．人体仿生：模仿人体的高度灵活性和功能复杂性。

仿生学应用综述

仿生学应用综述 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。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。 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。 仿生学在很多方面都有应用，对当今的科学技术发展提供了源源不断的动力。以下就是一些精彩的案例。 我们学校以纺织专业著称，而一种好的纺织材料是大家都追求的。在这方面，科学家也进行过研究。比如， 蜘蛛丝仿生材料概述及应用 采用仿生学原理, 设计、合成并制备新型仿生材料是近年来快速发展的研究领域.天然蜘蛛丝是一种生物蛋白弹性体纤维, 具有高比强度(约为钢铁的5倍)、优异弹性(约为芳纶的10倍)和坚韧性(断裂能为所有纤维中最高), 为自然界产生最好的结构和功能材料之一, 它在航空航天、军事、建筑及医学等领域表 现出广阔应用前景.受自然界蜘蛛丝启发, 天然蜘蛛丝仿生材料 的研究迎来了机遇, 同时也给人们展示了许多新颖的仿生设计

方法。1.材料学院无机非1302班武艳琪1310220226。 生活中一些微不足道的事物也会成为仿生学的应用。比如小小的苍蝇。苍蝇为人类做出了的伟大的贡献。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。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置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2. 39

生活中仿生学应用

蝴蝶 五彩的蝴蝶颜色粲然，如重月纹凤蝶、褐脉金斑蝶等，尤其是萤光翼凤蝶，其后翊在阳光下时而金黄，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稗益。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然无恙，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。 蜻蜓 蜻蜓通过翅膀振动可产生不同于周围大气的局部不稳定气流，并利用气流产生的涡流来使自己上升。蜻蜓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72公里/小时。此外，蜻蜓的飞行行为简单，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。蜻蜓依靠加重的翅膀在高速飞行时安然无恙，于是人们效仿蜻蜓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。 为了研究滑翔飞行和碰撞的空气动力学以及其飞行的效率，一个四叶驱动，用远程水平仪控制的机动机翼（翅膀）模型被研制，并第一次在风洞内测试了各项飞行参数。 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 每天放松一刻钟。紧张的工作、生活会让人处于应激状态。“在应激状态下，人的身体进入战斗模式，血糖水平升高，随时准备行动。”杜克大学医学心理学主任理查德·瑟维特说，这会促使体内细胞出现胰岛素抵抗，血液中的葡萄糖无处可去，便会出现长时间的高血糖。因此，你一定要学会放松自己，比如起床后做一会儿瑜伽或冥想、散步、听听轻音乐，还要记得做任何事前深呼吸3次。 每周少开一天车。有车族要在生活中抢出时间来运动。芬兰的一项研究发现，每周锻炼超过4小时，或每天达到35分钟左右的人，即使体重没有减轻，患糖尿病的风险也能降低80%。 保证好睡眠。经常睡眠不足6小时者，糖尿病的患病风险翻番。耶鲁大学副教授克莱尔·亚基说：“如果你睡眠太少，神经系统会处于紧张状态，影响调节血糖的激素。”因此，除了尽量不熬夜，还应注意睡前 别喝咖啡或茶，避免长时间看电视等。 赶紧减点肥。明显超重的人减肥5%后，即使不锻炼，患糖尿病的几率也会减少70%。也就是说，如 果你体重80公斤，至少需要减4公斤。 饭前喝勺醋。亚利桑那州立大学的研究表明：2型糖尿病或有胰岛素抵抗的人饭前喝约2汤匙醋再吃饭，血糖水平明显下降。研究负责人卡罗尔·约翰斯顿博士说：“醋酸能灭活某些淀粉消化酶，延缓碳水化合物的消化。”事实上，醋的这种作用类似于口服降糖药阿卡波糖。

仿生学的发展及应用

仿生学的发展及应用 摘要：仿生学科的出现发展已经有将近60年的历史，在这期间仿生学得到了快速的发展，并对人类生活产生了各方面的影响。本文介绍了从古到今仿生学的发展历程及今后仿真学的发展趋势。并对不同领域内仿真学的应用做了简要的介绍和举例，从而更好的了解认识仿真学。 关键词：仿真学；发展；应用 引言 地球上的生物在经历了漫漫的进化之后，到现在人类已知的已经有170多万个物种，科学家推测世界上的物种大约在500-1000万种之间甚至更多。生物为了求得生存和发展，在进化中逐渐形成了各自适合自身的形态结构及生命系统等。不同的物种都各自有着自身的特点，人类在进化发展的过程中，对这些特点的应用就是仿生学最初的起源。自古以来，自然界就是人类各种科学技术原理、重大发明的源泉。在500万年的进化中，人类不断模仿自然，提升生产能力，才有现在人类社会的发展程度。而这种行为，在现代社会催生出了一门科学——仿生学。 仿生学是一门综合性的，由生命科学和工程技术相互结合而产生的新技术，在现代社会广泛应用于军事、医疗、工业和日常生活等多个领域。了解仿生学的发展过程，清楚仿生学在各个领域的具体应用，对于研究仿生技术，进一步促进仿生学的发展有着重要的意义。 仿生学诞生前的发展及应用 仿生学的发展可以追溯到人类文明的早期，人类文明的形成过程中不自觉的对仿生学的应用，这些应用仍旧停留在比较原始的阶段，由于环境的恶劣，人类不得不从自然界的其它生物及自然现象中学习从而保证自己的生存。因此，从远古时代起，人们实际上已经就已在从事仿生学的工作[1]。例如，人类现在仍在使用的工具：锯子，相传是中国古代的春秋战国时代，鲁班上山伐木途中，手指为锯齿草划破，从而受到启发，经反复实践，终于制成了人类史上第一架带有锯齿的木工锯[2]。古代人类就有着想要利用工具飞翔的期望，自古以来就有很多人模仿鸟类制作出许多“飞行器”，但是由于科学发展的程度不够，都没有成功。直到1903年12月17日，美国人莱特兄弟发明并成功试飞了人类历史上的第一台飞机。以上两个例子都是人类发展中仿生学的应用，然而这些发明等都只是科学史上各自独立的发展成

仿生学论文

内容摘要：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，强化了许多优异的结构和特殊功能，值得人们在军事上很好地借鉴并发挥。军事研究仿生学就是模仿生物系统的原理来建造先进军事装备技术系统或者使人造军事装备技术系统具有生物系统特征的一门科学。 关键词：仿生学仿生设计军事 早在远古时期，人类就从自然生态系统中领悟到自身生存、发展和进步的真谛，蒙昧时代进入文明时代就是在模仿和适应自然规律的基础上发展起来的。回顾世界文明史，人们很早就留下了模仿自然生态的痕迹，人首龙身、羽化飞升等大量事例记述了人们对自然生命形态和功能创造性的模仿。 人类师法自然思维由来已久，这便促成了仿生学的诞生。仿生学是研究生物系统的结构和性质以为工程技术提供新的设计思想及工作原理的科学，属于生物科学与技术科学之间的边缘学科，其目的就是分析生物过程和结构，并将结果用于未来的设计。 仿生学思想是建立在自然进化和共同进化基础上的，人类所从事的技术就是为使其达到互相间的协调，而模拟生物适应环境的功能无疑是一个好途径，恰似“桥梁”和“纽带”，连接着生物科学与技术科学。人们向生物系统索取设计蓝图，使军事、化工、机械、建筑等科学领域发生了根本性的变化，新事物层出不穷：从雪地行走的企鹅，人们发现了越野汽车；利用六角形结构蜜蜂窝，生产出了蜂窝材料；从青蛙突出的眼睛，制造了电子蛙眼等。 在工业化进程加速的基础上，仿生学已被广泛应用到社会生产、生活的各个方面，仿生学的相关设计开始占据举足轻重的地位，人们由此得出仿生设计学（Bionics Design）。仿生设计学是在仿生学和设计学的基础上发展起来的一门新兴学科，它与原有的仿生学成果应用不同，是以自然界万事万物的 “形”“色”“音” “功能”“结构”等为研究对象，同时结合仿生学的研究成果，为设计提供新的原理和方法。从某种意义讲，仿生设计学可以说是仿生学的延续和发展，作为人类社会生产活动与自然界的契合点，正逐渐成为设计发展过程中新的亮点。 随着时代发展与变化，军事仿生设计越来越受到人们的关注。 在漫长的进化过程中，生物为了生存、自卫、竞争和发展的需要，逐渐形成了许多优异的结构和特殊功能，值得人们在军事研究中很好地借鉴。军事仿生学就是模仿生物系统的原理来建造先进军事装备技术系统或者使人造军事装备技术系统具有或类似于生物系统特征的一门科学。随着人类科学技术的进步，军事仿生学的研究范围越来越广泛，已经渗透到与军事相关的各个领域，只要生物界具有的优异之处而军事装备上又很需要的，都值得军事研究人员去揣摩、模仿。 仿生设计在军事上的成功应用有很多例子。如猫的眼睛与夜视仪。漆黑的夜晚，猫能清楚地观察老鼠的一举一动并敏捷地抓住它，其原因在于猫眼的视网膜上具有圆锥细胞和圆柱细胞，圆锥细胞能感受白昼普通光的光强和颜色，圆柱细胞能感受夜间的光觉。一般只能在白天活动的动物如鸟、鸡等，它们的视网膜中常常只有圆锥细胞；而另一些只能在夜间活动的动物如猫头鹰，其视网膜上只有圆柱细胞。此外，猫眼还有一个特点，在它感受弱光时，瞳孔能够随着光

仿生学的产生及应用

仿生学的产生及应用 班级:电气工程1102 姓名：吕柯伟学号：1101205514 摘要：随着人类社会的发展，科学技术的进步显得比较艰难。然而，人类通过观察动植物的特点，利用自然界生物在优胜劣汰的环境中生存下来的特点，将其学习并发展，运用于生产、生活、航天和军事当中，这就是仿生学的意义。 关键字：生物仿生学人工智能特点 通过这一个学期的学习，我从以前对于仿生学的空白到有了一点认识，从而感觉到了仿生是一门非常高深而且对于人类或者是大自然都是很有用的科学。在未来的科学创造中，仿生是很有必要的，因为大自然经过几十亿年的筛选，绝对是没有错的，留下来的都是对于能量或者是其他都是利用率特别高的，适者生存，不适者淘汰，那是自古以来的生存法则，也是我们需要仿生的重要理由之一，向大自然学习，努力把现代科技与自然给我们的绝妙灵感结合起来，就可以达到非常理想的效果了。 想要应用仿生学，首先就要了解什么是仿生学。在百度名片里，仿生学的解释是，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。 在人类发明的东西中，很多都是收到大自然生物的启发而发明的。早在远古时期，人类就从自然生态系统中领悟到自身生存、发展和进步的真谛，蒙昧时代进入文明时代就是在模仿和适应自然规律的基础上发展起来的。回顾世界文明史，人们很早就留下了模仿自然生态的痕迹，人首龙身、羽化飞升等大量事例记述了人们对自然生命形态和功能创造性的模仿。 那么我们怎么样才能应用仿生学呢，应用哪些动植物的仿生学？在这学期的课中，老师就给我们讲过，仿生学并不是简单的模仿，在讲各种仿生例子之前，给我们讲了一个我们完全听不懂的智能计算法。智能计算,也有人称之为"软计算"，就是借用自然界（生物界）规律的启迪，根据其原理，模仿设计求解问题的算法。如：人工神经网络技术、遗传算法、进化规划、模拟煺火技术和群集智能技术等。想要合理利用仿生学，只能计算是前提。这里，由于学习能力有限，未能学得只能计算，不作赘述。 下面我简单介绍几个仿生学的应用例子。最普及的应该就是鸟类之于飞机了。从6500万年前恐龙退出世界之后，人类逐渐产生并统治了地球。但是人类统治地球用的是大脑，在身体方面比较弱小，既不能飞天也不能遁地。于是，飞

仿生学原理在机械设计中应用

仿生学原理在机械设计中应用 仿生学原理在机械设计中的应用 摘要：本文主要分析了仿生学原理分别从外形仿生、结构仿生和功能仿生三个方面进行分析。并就仿生学原理在机械设计中的实际应用进行了探讨。 关键词：仿生学；原理；机械；设计目前仿生学原理被应用到了很多的领域和行业。机械仿生设计作为一种新型的设计方法短期内已经从集合多门学科逐步发展形成更深更广的产品设计理念它为产品设计的多元化发展提供了新的可能它的发展与进步使得产品设计的道路越走越宽。 仿生学原理 外形仿生外形仿生是实际生活中用的最多的一种方法尤其是用于机械设计中居多。动物经过长期的土壤生活进化拥有了很强的挖掘功能他们的外观形状和其在挖掘过程中所表现出来的力学性能给人们提供了参考。一些动物挖掘和脱土减阻相当强如土狗、老鼠和公鸡等这些动物的爪趾内轮廓线主要表现为变曲率曲线。穿山甲的挖掘功能也相当强其爪尖为圆锥楔形不仅可以减少应力集中也强化了其爪部与土体的机械强度提高了爪部对土壤的耐磨性；再者在 确保了楔入力足够大的前提下增大了顶端的过渡圆角使土壤压实形状被改变减少了土壤的粘附。

结构仿生 表面不光滑仿生设计 防粘一些土壤动物虽说生活在粘湿的环境中但因为自身独特的生物构造身体很少会有土留在上面这些防粘特性就集中表现在体表的呈现着鳞片形的几何非光滑形态上。又因土壤动物具有疏水性护蜡层和蜡质层其鳞片形的非光滑体表可进一步增加其疏水性大大降低了土壤动物在土壤中运动时的土壤粘附度。 一般我们在土方工程中经常见到的亲水性金属材料就是借鉴了这种生物的非光滑表面来减少粘附、降低阻碍的。 防磨损地面触土机械部件常常会因为磨料磨损而导致部分功能失效。那些生活在粘湿土壤中的动物体表的几何体光滑性不强这些特征能有效的降阻和减粘并且相当耐磨。土壤动物因为体表触土部位几何形状单元体密布它们在进行运动时能有效降低体表上正压力的作用减少摩擦。 而且表面不光滑有助于将磨料对表面的犁削运动转化为滚动运动减阻、耐磨效果明显。如果地面触土机械部件的表层运用这种结构和组成机理就能使得其抗磨性变强。 涂层仿生设计 现实生活中用到的一些耐磨涂层就是模拟了人类的皮肤、血管壁以及海螺壳等层状结构设计而成。我们经常见到的耐磨涂层的结构体系主要有一种成分、多种成分、梯度涂层、多层涂层超晶体和二元处理等几种。最近几年计算机系统中所用到的薄涂层

航空与仿生学讲解

仿生学课程论文 题目：航空航天与仿生班级：生科13本2 学号： 1309210213 学生姓名：张燕 学院名称：生命科学学院专业名称：生物科学 指导老师：李绥安 2015年5月15日

1 .引言……………………………………………………………………… 2.航空航天技术中的仿生………………………………………………… 3.仿生在航空航天中的价值体现………………………………………… 4.仿生学在航空航天中的发展前景………………………………………

航空航天科学技术是高科技技术，航空航天产业是高科技产业，航空航天科学技术显示了一个国家的科学技术水平，航空航天产业的发展是一个国家综合国力的体现。但在航天航空科学技术研究中遇到了很多的问题，而仿生科学为这样的技术发展和问题解决，提供了最有效的途径、最好的方法和最大的可能。 关键字：航空航天仿生学价值发展前景

1 .引言 从古至今，人类一直向往飞向天空，从达芬奇仿照大型鸟类设计的飞机手稿，到莱特兄弟的轻型木质飞机，现代人们通过研究鸟类和蝙蝠等飞行生物进行飞行器结构设计，已经获得很大的成功，如今形形色色的大小飞行器研制、试飞成功,人类终于从飞行生物身上学会了飞翔。 飞机是仿生学应用的伟大成功，随着作战任务越来越多样化，飞行条件越来越苛刻，人们也在不断的对飞行器进行改造。许多飞行器外形上的改进都能在飞行生物上找到依据，例如：人们从大型鸟类最外端上翘的羽毛上找到灵感，提出来翼梢小翼的结构形式，事实证明，翼梢小翼可以降低翼尖涡造成的诱导阻力，提高飞行效率。 我国经过52年的奋斗，围绕国家战略需求，立足自主创新，在运载火箭、人造卫星、载人航天和空间探测领域实现了跨越式的发展，发射了90颗各类人造地球卫星，4艘无人飞船，2艘载人飞船和1个月球探测器。有这样的的成果，很大一部分原因归结于动物给人类的恩惠。 2.航空航天技术中的仿生 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。 机翼曲线与鸟类。1800年左右，英国科学家、空气动力学的创始人之一凯利，模仿山鹬的纺锤形，找到阻力小的流线型结构。凯利还模仿鸟翅设计了一种机翼曲线，对航空技术的诞生起了很大的促进作用。同一时期，法国生理学家马雷，对鸟的飞行进行了仔细的研究，在他的著作《动物的机器》一书中，介绍了鸟类的体重与翅膀面积的关系。德国人亥姆霍兹也从研究飞行动物中，发现飞行动物的体重与身体的线度的立方成正比。亥姆霍兹的研究指出了飞行物体身体大小的局限。人们通过对鸟类飞行器官的详细研究和认真的模仿，根据鸟类飞行机构的原理，终于制造了能够载人飞行的滑翔机。

仿生学在电子领域中的应用

仿生学在电子领域中的应用 摘要 本文主要介绍了仿生学在电子领域中的一些应用，讨论了电力电子系统和生物系统之间的内在相似性。论述了电力电子学可向生命科学借鉴和学习的主要内容, 它们包括生物系统的高度可靠性、生物系统的高效能量流动、奇妙的生物智能、先进的组织结构和运行模式以及性能优良的生物材料等五个方面。本文对仿生学在电力电子学中的应用有一定的指导意义。 关键词: 仿生学电子学应用 一、引言 仿生学是一门生动而实用的学科，在学习了一学期的仿生学后对其也有了一定的了解，而作为一名学电子的学生，我更是希望学习到一些关于仿生学在电子领域上的应用的东西，为此，在图书馆和网络资源的帮助下，我完成了这篇论文。 千姿百态, 生机勃勃的大自然是人类获取创新灵感源泉。20 世纪60 年代初, 诞生了一门综合性的边缘学科——仿生学。它是生命科学和工程技术科学相结合的产物, 它把生物学原理广泛地应用在工程技术上。人们利用仿生学方法直接研制了很多新产品, 例如, 通过模仿人和动物鼻子的嗅觉功能, 研制了用于气味测定的电子鼻; 通过研究蛇的爬行机理, 研制了仿蛇机器人; 通过利用乌贼喷水前进的原理, 制造了新型喷水艇。此外, 仿生学的运用促进了一些新的理论或技术成果。例如, 基于自然界生物的生长方式提出了仿生制造; 基于动物的运动结构和功能原理建立了仿生机械学; 模仿人类的脑神经网络结构和功能, 发展了神经网络控制; 模仿生物进化遗传机理, 发展了遗传算法; 等等。 电力电子学是一门涉及电能转换及控制的科学, 它在最近四十年飞速发展, 其理论和应用都达到了一个较高的水平。但是, 21 世纪的电力电子学发展也无疑面临着一些急需解决的问题, 如复杂电力电子系统的可靠性较低、新型功率变换器的系统效率有待提高等等。解决这些问题有时仅仅从电力电子技术出发, 很难取得重大突破。这时如果拓宽思维空间, 利用仿生学思想借鉴和学习大自然中的生命现象和生命机理, 那么有可能为电力电子学中诸多问题的解决开辟一个广阔的天地。 本文从生物及其系统的可靠性、能量流动、智能、组织结构和运行模式及材料等五个方面论述电力电子学可向生命科学学习和借鉴的主要内容。 二、电子学可向仿生学学习和借鉴的主要内容 自然界的生物经过漫长的进化过程, 形成了种种精巧的结构和优良的性能, 为现代电力电子技术提供了很好的生物模型。下面讨论现代电力电子学可向生命科学学习和借鉴的主要内容。 1．生物系统的高度可靠性 众所周知, 随着现代电力电子系统的日趋复杂, 系统的可靠性问题日益突出。从生命科学的研究表明, 生物系统的复杂程度远远高于电力电子系统, 但是有着任何电力电子系统无法比拟的可靠性。生物的高度可靠性与其具备下列功能有关: ①容错性; ②自学习功能; ③自修复功能; ④自诊断和自免疫功能。 生物的容错性与其下列结构和功能有关: 第一、生物体具有冗余机制, 包括结构冗余和功能冗余。结构冗余就是指具有备用元件; 功能冗余指生物体有多个不同的部位可执行相同的功能。例如人的双肺、双肾, 这些部位平时各司其职, 但一些部分损伤时, 有关的其它部分可代替失去的部分, 执行它的功能。

仿生学在军事发展中的应用

仿生学在军事发展中的应用 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，强化了许多优异的结构和特殊功能，值得人们在军事上很好地借鉴并发挥。军事研究仿生学就是模仿生物系统的原理来建造先进军事装备技术系统或者使人造军事装备技术系统具有生物系统特征的一门科学。 1.仿生学的诞生 早在远古时期，人类就从自然生态系统中领悟到自身生存、发展和进步的真谛，蒙昧时代进入文明时代就是在模仿和适应自然规律的基础上发展起来的。回顾世界文明史，人们很早就留下了模仿自然生态的痕迹，人首龙身、羽化飞升等大量事例记述了人们对自然生命形态和功能创造性的模仿。 人类的自然思维由来已久，这便促成了仿生学的诞生。仿生学是研究生物系统的结构和性质以为工程技术提供新的设计思想及工作原理的科学，属于生物科学与技术科学之间的边缘学科，其目的就是分析生物过程和结构，并将结果用于未来的设计。 2.仿生学在军事中的应用 在漫长的进化过程中，生物为了生存、自卫、竞争和发展的需要，逐渐形成了许多优异的结构和特殊功能，值得人们在军事研究中很好地借鉴。军事仿生学就是模仿生物系统的原理来建造先进军事装备技术系统或者使人造军事装备技术系统具有或类似于生物系统特征的一门科学。随着人类科学技术的进步，军事仿生学的研究范围越来越广泛，已经渗透到与军事相关的各个领域，只要生物界具有的优异之处而军事装备上又很需要的，都值得军事研究人员去揣摩、模仿。 3.军事设计的例子 仿生设计在军事上的成功应用有很多例子。如微光夜视仪。蝴蝶与卫星控温系统。位于太空的人造地球卫星，在受到阳光的强烈照射时，卫星表面温度会高达2000℃；而在阴影区域，卫星表面温度会下降至零下200℃左右，很容易烤坏或冻坏各种仪器仪表，这曾使航天科学家伤透了脑筋。后来，科学工作者从蝴蝶身上受到启迪，原来在蝴蝶体表生长着一层细小的鳞片，有着调节体温的作用。每当阳光直射、气温上升时鳞片自动张开，以调整阳光照射的角度，从而减少对热能的吸收；而当外界气温下降时，鳞片自动闭合，紧贴体表，让阳光直射鳞片，从而把温度控制在正常范围内。科学家为人造地球卫星设计了一种犹如蝴蝶鳞片般的控温系统。 4.仿生设计在军事上的成功运用 仿生设计在军事上的成功应用，推动了军事科技的发展。在当今信息时代，人们对设计的要求和过去不同，既注意功能的优良特性，又追求形态的清新、淳朴，同时注重个性。而仿生设计本身就是人们在长期向大自然学习的过程中，经过积累经验，选择和改进其功能、形态，从而来创造更优良的人造物。所以，运用仿生性思维进行军事方面设计，不仅创造功能完备、结构精巧、的军事化及军需化物品，而且以生命的象征，让设计回归自然，增进人类与自然和谐统一。德国著名设计大师路易吉·科拉尼曾说：“设计的基础应来自诞生于大自然的生命所呈现的真理之中”，在现今科学技术飞速发展的时代，学习和利用生物系统的优异结构和奇妙的功能，已经成为技术革新和技术革命的一个新方向。未来仿生“电子眼”、仿生“电子神经系统”的诞生，将是仿生学划时代的贡献。所有这些都预示着仿生科技前途似锦，而且仿生科技的探索永无止境。所以仿生设计在军事上的应用有着巨大的潜力和发展前景，随着科学的高速发展和人们对自然界认识的不断提高，将会有更多的仿生发明应用于军事科技领域。两个领域的结合将使军事研究向着更为科学和完美的方向发展，为军事研究

仿生学在机械方向的应用

仿生学在机械方向的应用 仿生学，可以使用到很多的领域和行业。在机械设计上，它的实际效果和设计理念也是表现得很明显的，其作用在机械设计上将会极大的强化机械的实际操作性，对于机械的研发改革是有很大的指导意义的。 机械仿生设计的角度分为很多，如机械功能结构、机械运动性、机械材料、机械控制性能等。 机械功能结构的仿生设计，是整个设计过程的中心内容，只有这样的才可以将生物身上的功能性优势展现在机械身上去，这两者的结合是和不容易的。自然界的生物是历经种种修炼和磨合，使得可以很好的适应自然环境，在这样的过程中无论是自己的形态，还是其结构都发生了很大的变化，这就是适应自然的结果。我们就是要利用生物身上这样的优势结构，将其使用到我们的器械的设计理念里。 对于机械的运行性能的研究就要对仿生学的运动技能展开深入的研究，要想充分的了解动物的运动机制，我们就要从多方面的内容着手，无论是其形态组成，还是其功能实现都要进行仔细的研究，确保形成全面的研究体系。在运动性上，我们关注的对象是仿生机器人的设计。我们关注一些有着运动性的机械设计，比如杯状饮料机械的手的设计，使用的是双曲结构，可以保证收到灵活性，可以满足现实的种种需要。还有就是生物肌肉的反应几乎是跟我们的实际的肌肉的反应速度是一样的，这就是对于其运动性的充分利用。 在仿生种类中还有一种仿生，其应用的范围十分的广泛，无论是生物的组成，还是其结构流程，都可以很准确的把握，并且以此来开展材料的设计，这就是为了更好的使用机械。天然材料的结果组织，微型纤维的研究，有利于我们开展复合材料的设计，这样的话以高仿生材料来代替本身有着缺陷的材料，这对于机械来说可以极大的强化其使用的价值，将最好的仿生材料应用的这样的环境是很有利于我们的机械设计的。 现代机器系统很多的都是采用机电合一的，是为了保证对于机械的智能控制，这是未来机械的发展趋势也是现在的机械不断发展的动力源泉。为了实现对于机械的控制更加的人性化和智能化，就会对于生物的控制展开研究，这样的话就会不断的增加我们在机械控制能力上的尝试，比如智能机器人的有效控制，在于农业方面表现的更加的明显。日本和美国都在农业领域展开智能化操作，其操作的主体就是对于机械控制性能上的仿生原理的使用，其在与定位，在于导航方面都

仿生学技术及其应用

仿生学技术及其应用 读书报告 现代仿生技术前沿 张旭 3110104687 2012/3/22

目录 第一章课程体会 (2) 第二章仿生创新 (3) 2.1 仿生学的科学意义 (3) 2.2 仿生学的前沿 (4) 2.3 九大仿生学工程设计 (5) 第三章改进建议 (12) 第一章课程体会 通过半个学期的仿生技术的学习，我增加了不少知识。我以前也有听说过仿生技术这门神奇的科学，那是我就对仿生科学产生了浓厚的兴趣。我对仿生技术最初的认识是仿生技术就是仿照自然界的生物，发现他们的结构或者构造的奇特之处，再把这种构造应用到我们的生活中来。 我小的时候以为解放军战士穿着迷彩服就是仿生，其实这只是一种隐蔽作用罢了，谈不上仿生一说。早在两千多年前，由于发现锯齿草能割伤皮肤，鲁班发明了锯子；由于发现蝙蝠没有眼睛却能捕捉食物，我们发明了超声波探测仪；由于发现苍蝇鼻子的特殊构造，我们发明了气体分析仪；由于发现萤火虫能发出柔和很适合人类眼睛的光，我们发明了人工冷光；由于发现电鱼能够发电，我们发明了伏打电池；由于发现水母能够听到很远的距离，我们发明了水母耳风暴预

测仪....... 仿生学真是一门奇妙的科学。大自然为我们提供了各种宝贵的资源，其中就包括各种生物独有的生物特性，这为我们解决难题提供了不少便捷的途径。对地球上的生物，我们了解的太少了，所以生物蕴藏的科学和财富是极大的。我们要用一双善于发现的眼睛去观察周围的生物，并积极地保护生物多样性。不能让这样精致的现成结构灭绝，如果灭绝，我们人类不知道要花上多少时间来钻研才能做出丁点儿成就。 第二章仿生创新 2.1 仿生学的科学意义 若以设计的优雅和效率而论，大自然是当之无愧的冠军。与人类的技术相比，自然母亲的解决方案通常更为经济、更坚固耐用，且能够自我维护，在强度、速度和轻便度上更是远远超出了人类。那些寻求新设计理念的工程师们一直在从自然设计中寻找灵感。仿生学，或称之为“生物模拟”，是由来已久的创新之路，其出现的历史至少可以上溯至十五世纪，当时莱昂纳多·达芬奇通过研究鸟类来尝试制造飞行器。大约35亿年的生命演化与协同进化过程优化了生物体宏观与微观结构，形态与功能；优化了能量与物质转化、代谢、利用体系；优化了运动方式与行为；优化了遗传、复制、发育、调控、组装的过程和机制；优化了修复、代偿、免疫机制；优化了脑与神精的结构与功能；优化了感觉器官，信息传递、处理和行为调控能力；优化

仿生学的创新应用研究

仿生学的创新应用研究 摘要：本文深刻分析了现代工业化发展所遇到的新问题，剖析了仿生学在现代社会中的经济作用、仿生学在发明创造过程中发挥的重要作用，着重阐述了仿生学对企业创新投资的指导作用。本文主要阐述了以下几方面的论点：（1）仿生学的应用产生了越来越多的社会价值，如仿生学的环保价值，可循环利用的价值等。（2）通过案例分析了仿生学在社会生产中的典型应用，提出了仿生学的创新应用思维。如研究苍蝇的躲避机理，借鉴其机理并运用到了汽车上，通过摄像头的视觉捕捉，汽车上的仿造苍蝇大脑的智能系统，能够判断这车前的行人车辆和固定障碍物，并通过计算来决定是否要自动刹车来躲避危险，这样的视觉防碰撞系统，在某些情况下可靠性上甚至超过了传统的雷达刹车系统，更好地实现了保护作用。（3）分析了仿生机构及系统的应用研究及仿生学的应用前景。 关键词：仿生学低耗高效潜力产业 中图分类号：Q81 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）02（b）-0097-04 从第一次工业革命到今天，人类社会一直倍加推崇机械化生产。但事实上，我们对于原料的利用水平仍停留在加热、

加压、化学处理之类的做法上。与此同时，人们显然不能忽视这种做法所带来的负面效应，越来越严重的温室效应，导致南北两极的冰山加速溶化。南半球的臭氧空洞使得某些地区的紫外线计量达到了可以致癌的程度，化学加工所产生毒性副产品导致触目惊心的环境污染，另一个无法忽视的事实在于不可再生资源的迅速消耗。 自从20世纪开始对于资源的争夺成为了战争的导火索之一。如今，全世界对石油、煤炭和天然气等石化资源的需求量不断增长，但存储量却在不断减少。2013年来自英国石油公司的一份报告指出倘若按当年石油日需求量9200万桶来计算的话，全球剩余石油仅够半个世纪使用。在这个人类自认为有史以来最好的时代中，一个不可避免的问题便是发展方式所带来的破坏性。许多发展是以破坏既有生态链条为代价的。过度追求发展而产生的大量排放早就令大自然无法承受。而随着时间推移，人类透支大自然造成的破坏性必将成倍的返还到人类自己身上。 这一方面的教训已经不少，经过亿万年的演变，大自然以低耗高效的方式持续维持着生态系统的运转。如果人类能从大自然中获得启示，将为人类的发展开创一条资源节约、环境友好型的道路。新黄金时代，可能来自仿生学。在人来以往的工业革命中，经过技术创新，人类确实在生产力方面得到了巨大的提高，但事实上，真正得到改变的是单位时间

仿生学的经典例子

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。 仿生学的经典例子：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。

基于动物的仿生学设计

中国矿业大学11-12学年第二学期通识教育公共选修课 《生物材料与人体仿生》作业 姓名王迎春 学号12105180 专业年级英语10-6 二〇一二年四月

基于动物的仿生设计学 摘要：仿生是高科技的代名词，它是指运用尖端的科学技术，来模仿生物的各种官能感觉和思维判功能，更加有效地为人数服务。各国都在不遗余力地加大在仿生学方面的研究。 并且，随着对宇宙的开发、认识，又将使人类不但认识宇宙中新形式的生命，而且将为人类提供崭新的设计，创造出地球上前所未有的新的装置，造福于人类…… 关键词：动物；仿生学；设计 引言：仿生设计学,亦可称之为设计仿生学（Design Bionics）,它是在仿生学和设计学的基础上发展起来的一门新兴边缘学科，主要涉及到生物学、物理学、控制论、人机学、伦理学等相关学科。它是以自然界万事万物的“形”、“色”、“音”、“功能”、“结构”等为研究对象，有选择地在设计过程中应用这些特征原理进行的设计，同时结合仿生学的研究成果，为设计提供新的思想、新的原理、新的方法和新的途径。 在某种意义上，仿生设计学可以说是仿生学的延续和发展，是仿生学研究成果在人类生存方式中的反映。仿生设计学作为人类社会生产活动与自然界的锲合点，使人类社会与自然达到了高度的统一，正逐渐成为设计发展过程中新的亮点。 1.仿生设计的历史 自古以来，自然界就是人类各种科学技术原理及重大发明的源泉。生物界有着种类繁多的动植物及物质存在，它们在漫长的进化过程中，为了求得生存与发展，逐渐具备了适应自然界变化的本领。人类生活在自然界中，与周围的生物作“邻居”，这些生物各种各样的奇异本领，吸引着人们去想象和模仿。人类运用