
什么叫仿生学
仿生学是一门既古老又年轻的学科。 人们研究生物体的结构与功能工作的原理,并根据这些原理发明出新的设备、工具和科技,创造出适用于生产,学习和生活的先进技术。 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。 振动陀螺仪 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”。这种仪器已经应用在火箭和高速飞机上,实现了自动驾驶。
什么是仿生学?
动物在亿万年的漫长进化过程中,逐步形成了各种奇异的构造,特殊的功能和有趣的习性。人们通过长期的观察和研究,从动物身上得到许许多多极其宝贵的启示。人类按照动物的体型结构和特殊功能,创造发明了性能优异的新型机械系统、仪器设备、建筑结构和工艺流程,这就是仿生学。 古人看到鱼儿在水中自由地游来游去,是多么羡慕鱼的本领啊!后来模仿鱼的体形做成船体,仿照鱼的胸鳍和尾鳍,制成双桨和单橹,从此人类就能在水上自由行动了。从鸟的飞行原理,制造了飞机,在蔚蓝色的天空中飞翔,实现了人类梦寐以求的飞上天空的愿望。 通过研究狗的鼻子,人类模仿制成了小型、快速、灵敏的自动分析仪——“电子鼻”,可以用于化学、食品工业,也可以用于分析矿井、仓库、潜艇和宇宙飞船座舱里的气体成分,还可以用于探矿和作输气管道的检漏。现在还研究成功了“电子警犬”,可以用来测定毒气,检测染料、漆、酸、氨、苯、瓦斯及新鲜苹果和香蕉的气味,可以测定气体一千万分之一的浓度,其灵敏度已达到了狗鼻的水平,还可以用作侦缉工作。 通过研究鱼的呼吸器官——鳃,人类模仿鱼鳃的结构,用两层硅橡胶薄膜做成了具有鳃的功能的半透明膜,可以作为人在水中呼吸使用的“人工鳃”。人类还根据鳄鱼排盐的机理,制成了高效的“淡化器”,可以用于提取或浓集某些分散状态的元素…… 苍蝇的眼睛是六千至八千只小眼组成的,叫复眼。人类模仿苍蝇的眼睛,制成了“复眼照相机”。在人造卫星上装上这种照相机,一次能拍下一千三百二十九张不同的照片,可用于复制电子计算机的特别精细的显微线路。如果用这种照相机进行邮票印刷的制版工作,在一块板上印二十五张邮票,一次拍照就可以制成一块版。而用普通照相机,则要一张一张地拍二十五次。 人类研究了卵生动物的卵壳,薄而坚固,耐压力强。模仿卵壳的外形特点,创造了“薄壳结构”,省料耐压,广泛应用在建筑工程上。 人类通过研究萤火虫等生物发光,正在进一步造出新型的高效人工冷光源。如果能创造出一种象生物放光的物质一样,涂在室内墙壁上,白天能接受光照,贮存能量,夜晚就自然地发出光亮来,那该是多好啊! 可见,研究动物的特点,有助于开阔眼界,解放思想,大胆想象,勇于实践,从而设计出各种各样的工程机械蓝图,创制出更加精致、更加完善的现代技术装置。