關於仿生學,關於仿生學的發明

時間 2021-08-30 10:29:12

1樓:匿名使用者

仿生學的研究範圍主要包括:力學仿生、分子仿生、能量仿生、資訊與控制仿生等。

力學仿生,是研究並模仿生物體大體結構與精細結構的靜力學性質,以及生物體各組成部分在體內相對運動和生物體在環境中運動的動力學性質。例如,建築上模仿貝殼修造的大跨度薄殼建築,模仿股骨結構建造的立柱,既消除應力特別集中的區域,又可用最少的建材承受最大的載荷。軍事上模仿海豚**的溝槽結構,把人工海豚皮包敷在船艦外殼上,可減少航行揣流,提高航速;

分子仿生,是研究與模擬生物體中酶的催化作用、生物膜的選擇性、通透性、生物大分子或其類似物的分析和合成等。例如,在搞清森林害蟲舞毒蛾性引誘激素的化學結構後,合成了一種類似有機化合物,在田間捕蟲籠中用千萬分之一微克,便可誘殺雄蟲;

能量仿生,是研究與模仿生物電器官生物發光、肌肉直接把化學能轉換成機械能等生物體中的能量轉換過程;

資訊與控制仿生,是研究與模擬感覺器官、神經元與神經網路、以及高階中樞的智慧活動等方面生物體中的資訊處理過程。例如根據象鼻蟲視動反應制成的“自相關測速儀”可測定飛機著陸速度。根據鱟複眼視網膜側抑制網路的工作原理,研製成功可增強影象輪廓、提高反差、從而有助於模糊目標檢測的—些裝置。

已建立的神經元模型達100種以上,並在此基礎上構造出新型計算機。

模仿人類學習過程,製造出一種稱為“感知機”的機器,它可以通過訓練,改變元件之間聯絡的權重來進行學習,從而能實現模式識別。此外,它還研究與模擬體內穩態,運動控制、動物的定向與導航等生物系統中的控制機制,以及人-機系統的仿生學方面。

某些文獻中,把分子仿生與能量仿生的部分內容稱為化學仿生,而把資訊和控制仿生的部分內容稱為神經仿生。

仿生學是研究生物系統的結構和性質以為工程技術提供新的設計思想及工作原理的科學。

仿生學一詞是2023年由美國斯蒂爾根據拉丁文“bios”(生命方式的意思)和字尾“nlc”(“具有……的性質”的意思)構成的。他認為“仿生學是研究以模仿生物系統的方式、或是以具有生物系統特徵的方式、或是以類似於生物系統方式工作的系統的科學”。儘管人類在文明進化中不斷從生物界受到新的啟示,但仿生學的誕生,一般以2023年全美第一屆仿生學討論會的召開為標誌。

仿生學的研究範圍主要包括:力學仿生、分子仿生、能量仿生、資訊與控制仿生等。

力學仿生,是研究並模仿生物體大體結構與精細結構的靜力學性質,以及生物體各組成部分在體內相對運動和生物體在環境中運動的動力學性質。例如,建築上模仿貝殼修造的大跨度薄殼建築,模仿股骨結構建造的立柱,既消除應力特別集中的區域,又可用最少的建材承受最大的載荷。軍事上模仿海豚**的溝槽結構,把人工海豚皮包敷在船艦外殼上,可減少航行揣流,提高航速;

分子仿生,是研究與模擬生物體中酶的催化作用、生物膜的選擇性、通透性、生物大分子或其類似物的分析和合成等。例如,在搞清森林害蟲舞毒蛾性引誘激素的化學結構後,合成了一種類似有機化合物,在田間捕蟲籠中用千萬分之一微克,便可誘殺雄蟲;

能量仿生,是研究與模仿生物電器官生物發光、肌肉直接把化學能轉換成機械能等生物體中的能量轉換過程;

資訊與控制仿生,是研究與模擬感覺器官、神經元與神經網路、以及高階中樞的智慧活動等方面生物體中的資訊處理過程。例如根據象鼻蟲視動反應制成的“自相關測速儀”可測定飛機著陸速度。根據鱟複眼視網膜側抑制網路的工作原理,研製成功可增強影象輪廓、提高反差、從而有助於模糊目標檢測的—些裝置。

已建立的神經元模型達100種以上,並在此基礎上構造出新型計算機。

模仿人類學習過程,製造出一種稱為“感知機”的機器,它可以通過訓練,改變元件之間聯絡的權重來進行學習,從而能實現模式識別。此外,它還研究與模擬體內穩態,運動控制、動物的定向與導航等生物系統中的控制機制,以及人-機系統的仿生學方面。

某些文獻中,把分子仿生與能量仿生的部分內容稱為化學仿生,而把資訊和控制仿生的部分內容稱為神經仿生。

仿生學的範圍很廣,資訊與控制仿生是一個主要領域。一方面由於自動化向智慧控制發展的需要,另一方面是由於生物科學已發展到這樣一個階段,使研究大腦已成為對神經科學最大的挑戰。人工智慧和智慧機器人研究的仿生學方面——生物模式識別的研究,大腦學習記憶和思維過程的研究與模擬,生物體中控制的可靠性和協調問題等——是仿生學研究的主攻方面。

控制與資訊仿生和生物控制論關係密切。兩者都研究生物系統中的控制和資訊過程,都運用生物系統的模型。但前者的目的主要是構造實用人造硬體系統;而生物控制論則從控制論的一般原理,從技術科學的理論出發,為生物行為尋求解釋。

最廣泛地運用類比、模擬和模型方法是仿生學研究方法的突出特點。其目的不在於直接複製每一個細節,而是要理解生物系統的工作原理,以實現特定功能為中心目的。—般認為,在仿生學研究中存在下列三個相關的方面:

生物原型、數學模型和硬體模型。前者是基礎,後者是目的,而數學模型則是兩者之間必不可少的橋樑。

由於生物系統的複雜性,搞清某種生物系統的機制需要相當長的研究週期,而且解決實際問題需要多學科長時間的密切協作,這是限制仿生學發展速度的主要原因。

參考資料

關於仿生學的發明

2樓:匿名使用者

1。由令人討厭的蒼蠅,仿製成功一種十分奇特的小型氣體分析儀。已經被安裝在宇宙飛船的座艙裡,用來檢測艙內氣體的成分。

2。從螢火蟲到人工冷光;

3。電魚與伏特電池;

4。水母的順風耳,仿照水母耳朵的結構和功能,設計了水母耳風暴**儀,能提前15小時對風暴作出預報,對航海和漁業的安全都有重要意義。

5。人們根據蛙眼的視覺原理,已研製成功一種電子蛙眼。這種電子蛙眼能像真的蛙眼那樣,準確無誤地識別出特定形狀的物體。

把電子蛙眼裝入雷達系統後,雷達抗干擾能力大大提高。這種雷達系統能快速而準確地識別出特定形狀的飛機、艦船和導彈等。特別是能夠區別真假導彈,防止以假亂真。

電子蛙眼還廣泛應用在機場及交通要道上。在機場,它能監視飛機的起飛與降落,若發現飛機將要發生碰撞,能及時發出警報。在交通要道,它能指揮車輛的行駛,防止車輛碰撞事故的發生。

6。根據蝙蝠超聲定位器的原理,人們還仿製了盲人用的“探路儀”。這種探路儀內裝一個超聲波發射器,盲人帶著它可以發現電杆、臺階、橋上的人等。如今,有類似作用的“超聲眼鏡”也已製成。

7。模擬藍藻的不完全光合器,將設計出仿生光解水的裝置,從而可獲得大量的氫氣。

8。根據對人體骨胳肌肉系統和生物電控制的研究,已仿製了人力增強器——步行機。

9。現代起重機的掛鉤起源於許多動物的爪子。

10。屋頂瓦楞模仿動物的鱗甲。

11。船槳模仿的是魚的鰭。

12。鋸子學的是螳螂臂,或鋸齒草。

13。蒼耳屬植物獲取靈感發明瞭尼龍搭扣。

14。嗅覺靈敏的龍蝦為人們製造氣味探測儀提供了思路。

15。壁虎腳趾對製造能反覆使用的粘性錄音帶提供了令人鼓舞的前景。

16。貝用它的蛋白質生成的膠體非常牢固,這樣一種膠體可應用在從外科手術的縫合到補船等一切事情上。

好運 生物學家通過對蛛絲的研究製造出高階絲線,抗撕斷裂降落傘與臨時吊橋用的高強度纜索。船和潛艇來自人們對魚類和海豚的模仿。

響尾蛇導彈等就是科學家模仿蛇的“熱眼”功能和其舌上排列著一種似照相機裝置的天然紅外線感知能力的原理,研製開發出來的現代化**。

火箭升空利用的是水母、墨魚反衝原理。

科研人員通過研究變色龍的變色本領,為部隊研製出了不少軍事偽裝裝備。

科學家研究青蛙的眼睛,發明了電子蛙眼。

白蟻不僅使用膠粘劑建築它們的土堆,還可以通過頭部的小管向敵人噴射膠粘劑。於是人們按照同樣的原理製造了工作的**—一塊幹膠炮彈。

美國空軍通過毒蛇的“熱眼”功能,研究開發出了微型熱感測器。

我國紡織科技人員利用仿生學原理,借鑑陸地動物的皮毛結構,設計出一種keg保溫面料,並具有防風和導溼的功能。

根據響尾蛇的頰窩能感覺到0.001℃的溫度變化的原理,人類發明了跟蹤追擊的響尾蛇導彈。人類還利用蛙跳的原理設計了**夯。

人類模仿警犬的高靈敏嗅覺製成了用於偵緝的“電子警犬”。科學家根據野豬的鼻子測毒的奇特本領製成了世界上第一批防毒面具

3樓:胡椒歌惜

昆蟲的觸角 天線

甲蟲 坦克

青蛙 電子蛙眼

4樓:春女神☆的眼淚

仿生學的研究範圍主要包括:力學仿生、分子仿生、能量仿生、資訊與控制仿生等。

◇力學仿生,是研究並模仿生物體大體結構與精細結構的靜力學性質,以及生物體各組成部分在體內相對運動和生物體在環境中運動的動力學性質。例如,建築上模仿貝殼修造的大跨度薄殼建築,模仿股骨結構建造的立柱,既消除應力特別集中的區域,又可用最少的建材承受最大的載荷。軍事上模仿海豚**的溝槽結構,把人工海豚皮包敷在船艦外殼上,可減少航行揣流,提高航速;

◇分子仿生,是研究與模擬生物體中酶的催化作用、生物膜的選擇性、通透性、生物大分子或其類似物的分析和合成等。例如,在搞清森林害蟲舞毒蛾性引誘激素的化學結構後,合成了一種類似有機化合物,在田間捕蟲籠中用千萬分之一微克,便可誘殺雄蟲;

◇能量仿生,是研究與模仿生物電器官生物發光、肌肉直接把化學能轉換成機械能等生物體中的能量轉換過程;

◇資訊與控制仿生,是研究與模擬感覺器官、神經元與神經網路、以及高階中樞的智慧活動等方面生物體中的資訊處理過程。例如,根據象鼻蟲視動反應制成的“自相關測速儀”可測定飛機著陸速度。根據鱟複眼視網膜側抑制網路的工作原理,研製成功可增強影象輪廓、提高反差、從而有助於模糊目標檢測的—些裝置。

已建立的神經元模型達100種以上,並在此基礎上構造出新型計算機。

模仿人類學習過程,製造出一種稱為“感知機”的機器,它可以通過訓練,改變元件之間聯絡的權重來進行學習,從而能實現模式識別。此外,它還研究與模擬體內穩態,運動控制、動物的定向與導航等生物系統中的控制機制,以及人-機系統的仿生學方面。

某些文獻中,把分子仿生與能量仿生的部分內容稱為化學仿生,而把資訊和控制仿生的部分內容稱為神經仿生。

仿生學的範圍很廣,資訊與控制仿生是一個主要領域。一方面由於自動化向智慧控制發展的需要,另一方面是由於生物科學已發展到這樣一個階段,使研究大腦已成為對神經科學最大的挑戰。人工智慧和智慧機器人研究的仿生學方面——生物模式識別的研究,大腦學習記憶和思維過程的研究與模擬,生物體中控制的可靠性和協調問題等——是仿生學研究的主攻方面。

控制與資訊仿生和生物控制論關係密切。兩者都研究生物系統中的控制和資訊過程,都運用生物系統的模型。但前者的目的主要是構造實用人造硬體系統;而生物控制論則從控制論的一般原理,從技術科學的理論出發,為生物行為尋求解釋。

最廣泛地運用類比、模擬和模型方法是仿生學研究方法的突出特點。其目的不在於直接複製每一個細節,而是要理解生物系統的工作原理,以實現特定功能為中心目的。—般認為,在仿生學研究中存在下列三個相關的方面:

生物原型、數學模型和硬體模型。前者是基礎,後者是目的,而數學模型則是兩者之間必不可少的橋樑。

由於生物系統的複雜性,搞清某種生物系統的機制需要相當長的研究週期,而且解決實際問題需要多學科長時間的密切協作,這是限制仿生學發展速度的主要原因。

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翁 令人討厭的蒼蠅,與巨集偉的航天事業似乎風馬牛不相及,但仿生學卻把它們緊密地聯絡起來了。蒼蠅是聲名狼藉的 逐臭之夫 凡是腥臭汙穢的地方,都有它們的蹤跡。蒼蠅的嗅覺特別靈敏,遠在幾千米外的氣味也能嗅到。但是蒼蠅並沒有 鼻子 它靠什麼來充當嗅覺的呢?原來,蒼蠅的 鼻子 嗅覺感受器分佈在頭部的一對觸角上...

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稗官雕龍 仿生學舉15個例子 1。由令人討厭的蒼蠅,仿製成功一種十分奇特的小型氣體分析儀。已經被安裝在宇宙飛船的座艙裡,用來檢測艙內氣體的成分。2。從螢火蟲到人工冷光 3。電魚與伏特電池 4。水母的順風耳,仿照水母耳朵的結構和功能,設計了水母耳風暴 儀,能提前15小時對風暴作出預報,對航海和漁業的安...

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暗香小俊 從螢火蟲到人工冷光 自從人類發明了電燈,生活變得方便 豐富多了。但電燈只能將電能的很少一部分轉變成可見光,其餘大部分都以熱能的形式浪費掉了,而且電燈的熱射線有害於人眼。那麼,有沒有隻發光不發熱的光源呢?人類又把目光投向了大自然。在自然界中,有許多生物都能發光,如細菌 真菌 蠕蟲 軟體動物 ...