仿生學這個詞是美國的斯蒂爾在1960年根據拉丁詞“bios”(生活方式的意思)和後綴“nlc”(有“具有……的性質”的意思)形成的).
仿生學是在具有生命意義的希臘文bion上加上具有工程意義的ics而形成的壹個詞。從1960左右才開始用。生物的功能遠遠優於任何人工機械,仿生學是壹門在工程中實現並有效應用生物功能的學科。比如關於信息接收(感覺功能)、信息傳遞(神經功能)、自動控制系統等。,這個有機體的結構和功能給了機械設計很大的啟發。可以舉出仿生學的例子,比如將海豚的體型或皮膚結構(遊泳時可以防止體表出現湍流)運用到潛艇的設計原理中。仿生學也被認為是與控制論密切相關的壹門學科,控制論主要是將生命現象與力學原理進行比較,並對其進行研究和解釋。
蒼蠅是細菌的傳播者,大家都很討厭。而蒼蠅的翅膀(也叫平衡桿)是“天然的導航儀”,人們模仿它們制作“振動陀螺儀”。這種儀器目前已經應用在火箭和高速飛行器上,實現了自動駕駛。蒼蠅的眼睛是壹種“復眼”,由3000多個小眼睛組成。人們模仿它,制成“蠅眼透鏡”。“復眼鏡頭”是由數百個或數千個小鏡頭按順序排列而成的,它可以作為鏡頭制成“復眼相機”,壹次可以拍攝數千張完全相同的照片。這種相機已用於印刷制版和復制電子計算機的大量微小電路,大大提高了工作效率和質量。“復眼透鏡”是壹種新型光學元件,有多種用途。
自然界的各種生物都有哪些奇特的技能?他們的技能給了人類什麽啟發?人類模仿這些技能能造出什麽樣的機器?這裏要介紹壹門新的科學——仿生學。
仿生學是指模仿生物建造技術裝置的科學,是上世紀中葉才出現的壹門新興邊緣科學。仿生學研究物體的結構、功能和工作原理,並將這些原理移植到工程技術中,發明性能優越的儀器、裝置和機器,創造新技術。從仿生學的誕生和發展到現在短短幾十年,其研究成果已經非常可觀。仿生學的問世開辟了壹條獨特的技術發展之路,即向生物界要藍圖之路,極大地開闊了人們的視野,顯示出強大的生命力。
人體仿生學歷史悠久。
自古以來,大自然就是人類各種技術思想、工程原理和重大發明的源泉。經過漫長的進化過程,種類繁多的生物群落能夠適應環境的變化,從而生存和發展。勞動創造了人類。人類在長期的生產實踐中,以其直立的身體、能勞動的雙手、交流情感和思想的語言,促進了神經系統特別是大腦的發育。所以人類無與倫比的能力和智慧遠遠超過生物界的所有群體。人類通過勞動,用自己的聰明和靈巧的雙手制造工具,從而在自然界獲得更大的自由。人類的智慧不僅僅停留在對生物世界的觀察和認識上,還利用人類特有的思維和設計能力模仿生物,通過創造性勞動增加技能。魚有在水中來去自如的能力,所以人們模仿魚的形狀來造船,用木槳模仿魚鰭。相傳早在大禹時期,中國古代的勞動人民就觀察到魚在水中擺動著尾巴遊動和轉彎,他們就在船尾放上木槳。通過反復觀察、模仿、練習,逐漸改為槳舵,增加了船的動力,掌握了翻船的手段。這樣,即使在滾滾的河流中,人們也能讓船只自由航行。
鳥兒可以展開翅膀,在空中自由飛翔。根據上述發明和模仿生物結構和功能的嘗試,可以認為是人體仿生學的先驅和仿生學的萌芽。
發人深省的對比
雖然人類的仿生行為已經有了雛形,但在20世紀40年代之前,人們並沒有自覺地把生物作為設計思想和發明的源泉。科學家對生物學的研究僅僅停留在描述生物體的精巧結構和完美功能上。而工程技術人員更多的是依靠自己優秀的智慧、努力和人工發明。他們很少有意識地學習生物學。但以下事實可以說明,人們遇到的壹些技術問題,早在幾百萬年前生物界就出現了,並在進化過程中得到解決。但是,人類並沒有從生物界得到應有的啟示。
在第壹次世界大戰期間,潛艇是為了軍事需要而建造的,以使船只在水下航行。工程技術人員在設計原始潛艇時,首先在潛艇上放上石塊或鉛塊,使其下沈。如果它需要升到水面,他們會扔掉隨身攜帶的石頭或鉛塊,使船體回到水面。後來經過改進,通過在浮箱中交替註水和排水來改變潛艇的重量。後來改成壓載艙,艙體上部有排氣閥,下部有註水閥。當水箱裝滿海水時,船體的重量增加,使其潛入水中。緊急情況下需要潛水時,還有極速潛水艙。船體潛入水中後,速潛艙內的海水被排出。如果壓載艙的壹部分充滿水,而另壹部分是空的,潛艇可以處於半潛狀態。當潛艇要上浮時,向水箱中通入壓縮空氣排出海水,艇內海水重量減輕後,潛艇就可以上浮了。如此優越的機械裝置,實現了潛艇的自由沈浮。但是後來發現,魚的起伏系統比人們發明的要簡單得多,魚的起伏系統只是壹個充氣的魚鰾。魚鰾不是由肌肉控制的,而是靠向魚鰾內分泌氧氣或重吸收魚鰾內的部分氧氣來調節魚鰾內的氣體含量,促進魚自由沈浮。然而,如此巧妙的魚的沈浮系統,對潛艇設計師的啟發和幫助卻為時已晚。
聲音是人們生活中不可或缺的元素。通過語言,人們交流思想和感情,優美的音樂使人們享受藝術,工程技術人員也將聲學系統應用於工業生產和軍事技術,成為最重要的信息之壹。潛艇問世以來,隨之而來的是水面艦艇如何找到潛艇的位置,防止偷襲;潛艇沈入水中後,還需要準確確定敵艦方位和距離,以便於攻擊。所以第壹次世界大戰期間,在海洋上,在水中和水中對立雙方的鬥爭中,使用了各種手段。海軍工程師也將聲學系統作為壹種重要的偵察手段。首先,水聽器,又稱噪聲測向儀,是通過監聽敵艦航行時發出的噪聲來發現敵艦的。只要有敵艦在周邊海域航行,機器和螺旋槳就會發出噪音,通過水聽器可以聽到,及時發現敵人。但當時水聽器還不完善,壹般只能接收到自己船的噪音。要監聽敵艦,就必須減慢船速甚至完全停下來,以分辨潛艇的噪音,這不利於作戰行動。很快,法國科學家朗之萬(1872 ~ 1946)利用超聲波反射的性質,成功地探索出水下船只。用超聲波發生器向水中發射超聲波,如果遇到目標,就會反射回來,被接收器接收。根據接收回波的時間間隔和方向,可以測出目標的方向和距離,這就是所謂的聲納系統。人工聲納系統的發明及其在探測敵方潛艇方面的卓越成就讓人們驚嘆不已。難道不知道早在人類出現在地球上之前,蝙蝠和海豚就已經自由使用回聲定位聲納系統了嗎?
長期以來,生物生活在聲音環繞的大自然中。它們利用聲音尋找食物,躲避敵人的傷害,交配和繁殖。因此,聲音是生物的重要信息。意大利科學家斯帕蘭熱很久以前就發現,蝙蝠可以在完全黑暗的情況下隨意飛行,不僅可以躲避障礙物,還可以捕食飛蟲。但是把蝙蝠的耳朵堵上,嘴巴封上之後,在黑暗中就不能動了。面對這些事實,斯帕蘭傑提出了壹個令人難以接受的結論:蝙蝠可以用耳朵和嘴巴“看”。它們可以用嘴發出超聲波,碰到障礙物反射回來時用耳朵接收。第壹次世界大戰結束後,1920年,哈塔伊認為蝙蝠發出的聲音信號頻率超出了人耳的聽覺範圍。還指出,蝙蝠定位目標的方法與朗·萬智在第壹次世界大戰中發明的超聲波回波法相同。遺憾的是,哈塔伊的提示並沒有引起人們的重視,工程師們也無法相信蝙蝠擁有“回聲定位”的技術。直到1983采用電子測量儀,才完全確認蝙蝠是通過發射超聲波來定位的。但這對雷達和聲納的早期發明已經沒有幫助了。
這三個例子發人深省,給人很大啟發。早在地球上出現人類之前,各種生物就已經在自然界生活了億萬年,並在長期的生存鬥爭進化中獲得了適應自然的能力。生物學研究可以表明,在進化過程中形成的極其精確和完善的機制,使它們具有適應內外環境變化的能力。生物學中有許多卓有成效的技能。如體內的生物合成、能量轉換、信息接收和傳遞、對外界的識別、導航、定向計算和合成等。,展現了很多機器無法比擬的優勢。生物的小,靈敏,快速,高效,可靠,抗幹擾,真的很神奇。
生物學和技術之間的橋梁
仿生學的誕生
隨著生產的需要和科技的發展,20世紀50年代以來,人們認識到生物系統是開辟新技術的主要途徑之壹,並有意識地把生物界作為各種技術思想、設計原理和發明的源泉。人們利用化學、物理、數學和技術模型對生物系統進行深入研究,推動了生物學的大發展,使生物體內的功能機制研究取得了快速進展。此時,模擬出來的生物不再是令人著迷的幻想,而是可以做到的事實。生物學家和工程師積極合作,開始利用從生物學中獲得的知識來改進舊的或創造新的工程設備。生物開始步入各行各業技術創新和革命的行列,首先在自動控制、航空、航海等軍事部門取得成功。因此,生物學和工程技術學科相互結合、相互滲透,誕生了壹門新的科學——仿生學。
仿生學作為壹門獨立學科,於1960年9月正式誕生。第壹屆仿生學大會由美國空軍航空管理局在俄亥俄州代頓空軍基地舉行。會議討論的中心議題是“從生物系統分析中獲得的概念能否應用於人工信息處理系統的設計?”斯蒂爾為這門新興科學命名為“仿生學”,希臘語意思代表研究生命系統功能的科學。1963,中國將“仿生學”翻譯為“仿生學”。斯蒂爾將仿生學定義為“模仿生物原理構建技術系統,或使人工技術系統具有或類似生物特征的科學”。簡而言之,仿生學是模仿生物的科學。確切地說,仿生學是壹門研究生物系統各種優良特性的綜合性科學,如結構、特性、功能、能量轉換、信息控制等。,並將其應用於技術系統,改進現有的技術工程設備,並創建新的技術系統,如工藝流程、建築配置和自動化設備。從生物學角度看,仿生學屬於“應用生物學”的壹個分支;仿生學從工程技術的角度出發,以對生物系統的研究為基礎,為設計和建造新的技術裝備提供了新的原理、新的方法和新途徑。仿生學的光榮使命是為人類提供最可靠、最靈活、最高效、最經濟的接近生物系統的技術體系,造福人類。
仿生學的研究方法和內容
仿生學的任務是研究生物系統的優良能力和原理,將其模型化,然後應用這些原理設計制造新的技術設備。
仿生學的主要研究方法是提出模型並進行模擬。研究程序大致分為以下三個階段:
首先是生物原型的研究。根據生產實踐提出的具體課題,對研究得到的生物學數據進行簡化,吸收有利於技術要求的內容,排除與生產技術要求無關的因素,得到生物學模型;第二階段是對生物模型提供的數據進行數學分析,抽象出其內在聯系,用數學語言將生物模型“翻譯”成具有壹定意義的數學模型;最後,數學模型做出可以在工程技術上測試的物理模型。當然,在生物仿真的過程中,不僅僅是簡單的仿生,更重要的是仿生上有創新。經過反復練習-理解-實踐,模擬出來的東西越來越能滿足生產的需要。這種模擬的結果是,最終的機械設備將與生物原型不同,在某些方面將超過生物原型的能力。比如現在的飛機在很多方面超過了鳥類的飛行能力,電子計算機在復雜的計算中比人類的計算能力更快更可靠。
總之,仿生學的研究內容包括更廣泛的內容,從分子仿生到宏觀宇宙仿生。當今科學技術正處於壹個各種自然科學高度融合、交叉、滲透的新時代。仿生學通過模擬將生命的研究和實踐結合起來,同時極大地促進了生物學的發展。在其他學科的滲透和影響下,生物科學的研究方法發生了根本性的變化;內容也從描述、分析的層面向準確、量化的方向深化。生物科學的發展以仿生學為渠道,向各種自然科學和技術科學傳遞有價值的信息和豐富的營養,加速科學的發展。因此,仿生學的科學研究顯示出無限的生命力,它的發展和成果將為推動整個世界的科技發展做出巨大貢獻。
仿生學的研究範圍
仿生學的研究範圍主要包括:機械仿生學、分子仿生學、能量仿生學、信息與控制仿生學等。
機械仿生是研究和模仿生物的壹般結構和精細結構的靜態性質,以及生物體內各種成分的相對運動和生物在環境中運動的動態性質。比如模仿殼體建造的大跨度薄殼建築,模仿股骨結構建造的圓柱,不僅可以消除應力特別集中的區域,而且可以用最少的建築材料承受最大的荷載。軍事上模仿海豚皮的凹槽結構,在船體上應用人造海豚皮包,可以減少航行流量,提高速度;
分子仿生是研究和模擬酶的催化作用、生物膜的選擇性和滲透性、生物大分子或其類似物的分析和合成等。例如,在了解了森林害蟲舞毒蛾性信息素的化學結構後,合成了壹種類似的有機化合物,可以用百萬分之壹微克的劑量在野外昆蟲誘捕器中誘捕並殺死雄性昆蟲;
能量仿生學就是研究和模仿生物電器官的生物發光、肌肉將化學能直接轉化為機械能等生物體內的能量轉化過程。
信息與控制仿生學是研究和模擬感覺器官、神經元和神經網絡等生物體內的信息處理過程,以及高級中樞的智能活動。例如,基於象鼻蟲視動反應的“自相關測速儀”可以測量飛機的著陸速度。根據鱟復眼側抑制網絡的工作原理,研制成功了壹些能夠增強圖像輪廓、提高對比度的裝置,從而有助於模糊物體的檢測。建立了100多個神經元模型,並在此基礎上構造了新的計算機。
仿生學的範圍很廣,信息與控制仿生學是壹個主要領域。壹方面是因為自動化發展到智能控制,另壹方面是因為生物科學發展到這樣壹個階段,研究大腦成為神經科學最大的挑戰。人工智能和智能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和模擬,生物體內控制的可靠性和協調性等。-是仿生學研究的主要方面。
控制與信息仿生學和生物控制論密切相關。兩者都研究生物系統中的控制和信息過程,都使用生物系統的模型。但前者的目的主要是構造實用的人工硬件系統;另壹方面,生物控制論從控制論的壹般原理和技術科學理論中尋求對生物行為的解釋。
類比、模擬和模型方法的最廣泛使用是仿生學研究方法的壹個突出特點。其目的不是直接復制每壹個細節,而是以了解生物系統的工作原理,實現特定功能為中心目的。壹般認為仿生學研究有三個相關的方面:生物原型、數學模型和硬件模型。前者是基礎,後者是目的,數學模型是二者之間必不可少的橋梁。
蒼蠅和宇宙飛船
討厭的蒼蠅看似與宏大的航天事業無關,但仿生學卻將它們緊密聯系在壹起。
蒼蠅是臭名昭著的“臭東西”,它們隨處可見,氣味難聞。蒼蠅的嗅覺特別靈敏,能聞到幾千米外的氣味。但是蒼蠅沒有“鼻子”。它是靠什麽來充當嗅覺的?原來,蒼蠅的“鼻子”——嗅覺感受器分布在頭部的壹對觸角上。
每個“鼻子”只有壹個與外界相通的“鼻孔”,裏面含有數百個嗅覺神經細胞。如果氣味進入鼻孔,這些神經會立即將氣味刺激轉化為神經電脈沖,並發送到大腦。大腦可以根據不同氣味的物質產生的不同神經電脈沖來區分不同氣味的物質。因此,蒼蠅的觸角就像壹個靈敏的氣體分析儀。
仿生科學家受此啟發,根據蒼蠅嗅覺器官的結構和功能,仿制了壹種非常奇特的小型氣體分析儀。這臺儀器的探頭不是金屬,而是壹只活蒼蠅。將極細的微電極插入蒼蠅的嗅覺神經,引導的神經電信號經電子電路放大後送至分析儀;分析儀壹發現有氣味物質的信號就能發出警報。這個儀器已經安裝在飛船的駕駛艙裏,用來檢測艙內氣體的成分。
這種小型氣體分析儀還可以測量潛艇和礦井中的有害氣體。這壹原理也可用於改進計算機的輸入裝置和氣相色譜分析儀的結構原理。
從螢火蟲到人工發光
自從人類發明了電燈,生活變得更加方便和豐富。但是電燈只能將壹小部分電能轉化為可見光,其余大部分都以熱能的形式浪費掉了,電燈的熱射線對人的眼睛是有害的。那麽,有沒有只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,許多生物都能發光,如細菌、真菌、蠕蟲、軟體動物、甲殼動物、昆蟲和魚類等,而這些動物發出的光不會產生熱量,所以也叫“冷光”。
在許多發光的動物中,螢火蟲是其中之壹。螢火蟲大約有65,438+0,500種,它們冷光的顏色有黃綠色、橙色,光的亮度也不壹樣。螢火蟲發出冷光,不僅發光效率高,而且壹般比較柔和,適合人眼,光的強度也比較高。因此,生物發光是人類的理想光源。
科學家發現螢火蟲的發光裝置位於腹部。這種光發射器由三部分組成:發光層、透明層和反射層。發光層有數千個發光細胞,它們都含有熒光素和熒光素酶。在熒光素酶的作用下,熒光素在細胞內水的參與下,與氧化結合發出熒光。螢火蟲的發光本質上是化學能轉化為光能的過程。
早在20世紀40年代,人們就在對螢火蟲的研究基礎上創造了熒光燈,極大地改變了人類的照明來源。近年來,科學家首先從螢火蟲中分離出純凈的熒光素,然後分離出熒光素酶,再通過化學方法人工合成熒光素。由熒光素、熒光素酶、ATP(三磷酸腺苷)和水組成的生物光源,可以在充滿爆炸性氣體的礦井中用作閃光燈。由於這種燈沒有電源,不會產生磁場,所以在生物光源的照射下,可以用來清除磁性地雷。
現在,人們可以通過混合壹些化學物質獲得類似生物光的冷光,用於安全照明。
電魚和伏特電池
自然界很多生物都可以發電,光是魚類就有500多種。人們把這些能放電的魚稱為“電魚”。
各種電魚都有不同的放電技巧。電鰩、電鯰和電鰻的放電能力最強。中型魚雷能產生70伏左右的電壓,而非洲魚雷能產生高達220伏的電壓;非洲電鯰能產生350伏的電壓;電鰻能產生500伏的電壓。有壹種南美電鰻能產生高達880伏的電壓,被稱為電擊冠軍。據說它能殺死像馬這樣的大動物。
電魚放電的奧秘在哪裏?經過對電魚的解剖研究,終於發現電魚體內有壹個奇怪的發電器官。這些發電機由許多半透明的盤狀電池組成,稱為電板或電盤。由於電魚的種類不同,發生器的電板形狀、位置、數量也不同。電鰻的發生器呈棱形,位於尾棘兩側的肌肉中;魚雷的發生器形狀像壹個扁腎,排列在身體中線兩側,有200萬個電板。電鯰的發生器起源於某種腺體,位於皮膚和肌肉之間,大約有500萬個電板。單個極板產生的電壓很弱,但是因為極板多,產生的電壓就很大。
電魚的非凡技能引起了人們極大的興趣。19世紀初,意大利物理學家伏特設計了世界上最早的基於電魚發電器官的伏打電池。因為這種電池是根據電魚的天然發電機設計的,所以被稱為“人造電官”電魚的研究也給了人們這樣的啟示:如果能成功模仿電魚的發電器官,那麽就能很好地解決艦船和潛艇的動力問題。
水母迎風的耳朵
在自然界中,水母,早在5億年前,就和經典壹起生活在海裏。“但是水母跟順風耳有什麽關系呢?人們肯定會問這樣的問題,因為在風暴預警前水母會成群結隊地遊向大海,預示著風暴即將來臨。但是這和“順風耳”有什麽關系呢?原來,藍色海洋中空氣與波浪摩擦產生的次聲波(頻率為8 ~ 13 Hz)是風暴預警前的預報。這種次聲波人耳是聽不到的,但對於水母來說卻是小菜壹碟。經過研究,科學家發現水母的耳朵裏有壹個細柄,柄上有壹個小球,裏面有壹個小聽石。
科學家根據水母耳朵的結構和功能,設計了壹種水母耳朵風暴預測器,精確模擬了水母感受到次聲的器官。
技能訓練長頸鹿和宇航員的失重
長頸鹿之所以能通過長長的脖子把血液輸送到頭部,是因為長頸鹿有高血壓。據測量,長頸鹿的血壓比人類正常血壓高兩倍。為什麽這麽高的血壓不會讓長頸鹿腦出血而死?這和長頸鹿的身體結構有關。首先,長頸鹿血管周圍的肌肉非常發達,可以壓迫血管,控制血流;同時,長頸鹿腿部和全身的皮膚和筋膜都很緊繃,有利於下肢血液向上回流。受此啟發,科學家們設置了壹種特殊的儀器來訓練宇航員,讓宇航員每天使用這種儀器鍛煉幾個小時,以防止宇航員周圍的肌肉退化;飛船發射時,科學家根據長頸鹿可以利用緊繃的皮膚控制血管壓力的原理,研制出了壹種飛行服——“抗荷服”。抗荷服配有充氣裝置。隨著飛船速度的增加,抗荷服可以充入壹定量的氣體,從而對血管產生壹定的壓力,保持航天員的血壓正常。同時,航天員腹部下部套有排除空氣的密封裝置,可以降低航天員腿部的血壓,便於血液從身體上部輸送到下肢。
龜殼薄殼建築
龜甲的背甲是拱形的,跨度很大,包含很多力學原理。雖然只有2毫米厚,但用錘子很難打碎。建築師模仿它設計薄殼建築。這種建築有很多優點:用料少,跨度大,經久耐用。薄殼建築並不都是拱形的,舉世聞名的悉尼歌劇院就像停泊在港灣裏的壹組風帆。
-結構構件
對於截面積相同的構件,將材料放在離中性軸盡可能遠的地方,是壹種有效的截面形狀。有趣的是,這個結論也反映在自然界許多動植物的組織中。例如,許多能夠抵禦強風的植物的莖是中空截面的管狀結構。支撐人承重和運動的骨骼,其橫截面周圍有致密的骨質,而柔軟的骨髓則充滿了空腔。建築結構中常用的空心樓板、箱梁、工字鋼板梁、折板結構、空間薄壁結構都是基於這個結論。
斑馬
斑馬生活在非洲大陸,外表和普通的馬沒什麽區別。它們身上的條紋是為了適應生活環境而衍生出來的保護色。在所有的斑馬中,斑馬是最大最漂亮的。它的肩高是140-160 cm,耳朵又圓又大,條紋又細又多。斑馬經常遠離草原上的角馬、角馬、瞪羚、鴕鳥,以抵禦天敵。斑馬條紋在軍事上的應用是仿生學的成功範例。
附件(仿生現象簡表):
1。壹個很奇怪的小型氣體分析儀,是從討厭的蒼蠅身上成功復制的。它已經被安裝在飛船的駕駛艙內,用來檢測艙內氣體的成分。
2。從螢火蟲到人工發光;
3。電魚和伏特電池;
4。水母迎風耳,模仿水母耳朵的結構和功能,設計了水母耳朵風暴預報器,可以提前15小時預報風暴,對航海和漁業安全具有重要意義。
5。根據蛙眼的視覺原理,人們已經成功研制出壹種電子蛙眼。這種電子蛙眼可以像真蛙眼壹樣準確識別特定形狀的物體。在雷達系統中安裝電子蛙眼後,雷達的抗幹擾能力大大提高。這種雷達系統可以快速準確地識別特定形狀的飛機、船只和導彈。特別是可以辨別真假導彈,防止假的混淆真的。
電子蛙眼也廣泛應用於機場和交通要道。在機場,它可以監控飛機的起飛和降落,如果發現飛機即將相撞,就及時報警。在主幹道上,可以指揮車輛行駛,防止車輛碰撞。
6。根據蝙蝠超聲波定位器的原理,人們還為盲人仿制了“探路者”。這種探路者裝有超聲波發射器,盲人可以用它找到電線桿、臺階、橋上的人等。如今,類似功能的“超聲波眼鏡”也被制造出來了。
7。通過模擬藍藻不完全的光合機構,設計仿生光解裝置,獲得大量氫氣。
8。根據對人體骨骼肌系統和生物電控制的研究,復制了壹種人體力量增強器——步行機。
9。現代起重機的吊鉤起源於許多動物的爪子。
10。波紋屋頂模仿動物的鱗片。
11。船槳模仿了鴨子的蹼。
12。鋸學螳螂臂,或鋸草。
13。蒼耳屬植物受到啟發,發明了velcro。
14。嗅覺敏銳的龍蝦為人們提供了制作氣味探測器的思路。
15。壁虎腳趾為制造可重復使用的膠帶提供了令人鼓舞的前景。
16。貝類與其蛋白質生成的膠體非常強,這樣的膠體可以應用於從外科縫合到船舶修理的壹切。
16.悉尼大劇院的樹葉布置和建築。
17.潛水艇和魚的沈浮。
18.響尾蛇和空對空響尾蛇。
[編輯本段]仿生學的最新發展
1994中國科學院曾[傑]邦哲提出了系統生物工程和系統遺傳學的概念和原理,並對細胞仿生工程進行了探討。2002年,德國人提出了用於細胞通訊的生物計算機。仿生學與遺傳學的結合是系統生物工程的概念,即發展基因工程的仿生學。人工基因重組和轉基因技術是對自然重組和基因轉移的模仿,人工合成天然藥物分子和生物大分子在分子層面是仿生的,而人工神經元、神經網絡和細胞自動機在細胞系統層面是仿生的。隨著從單基因遺傳學到系統遺傳學的單基因轉移,多基因轉基因的合成生物學,以及納米生物技術、生物計算和DNA計算機技術的系統化生物工程發展,仿生學已經全面發展到從分子、細胞到器官的人工生物系統時代。