❶ 動物仿生需要哪些科學技術
自古以來，自然界就是人類各種科學技術原理及重大發明的源泉。生物界有著種類繁多的動植物及物質存在，它們在漫長的進化過程中，為了求得生存與發展，逐漸具備了適應自然界變化的本領。人類生活在自然界中，與周圍的生物作「鄰居」，這些生物各種各樣的奇異本領，吸引著人們去想像和模仿。人類運用其觀察、思維和設計能力，開始了對生物的模仿，並通過創造性的勞動，製造出簡單的工具，增強了自己與自然界斗爭的本領和能力。
人類最初使用的工具——木棒和石斧，無疑是使用的天然木棒和天然石塊；骨針的使用，無疑是魚刺的模仿……所有這些工具的創造、生活方式的選擇都不能說是人類憑空想像出來的，只能說是對自然中存在的物質及某種構成方式的直接模擬，是人類初級創造階段，也可以說是仿生設計的起源和雛形，它們雖然是比較粗糙的、表面的，但卻是我們今天得以發展的基礎。
在我國，早就有著模仿生物的事例。相傳在公元前三千多年，我們的祖先有巢氏模仿鳥類在樹上營巢，以防禦猛獸的傷害；四千多年前，我們的祖先「見飛蓬轉而知為車」，即見到隨風旋轉的飛蓬草而發明輪子，做有裝成輪子的車。古代廟宇中大殿之前的山門的建造，就其建築結構來看，頗有點像大象的架勢，柱子又圓又粗，彷彿像大象的腿。
我國古代勤勞勇敢的勞動人民對於絢麗的天空、翱翔的蒼鷹早就有著各種美妙的幻想。根據秦漢時期史書記載，兩千多年前，我國人民就發明了風箏，並且應用於軍事聯絡。春秋戰國時代，魯國匠人魯班，本名公輸般，首先開始研製能飛的木鳥；並且他從一種能劃破皮膚的帶齒的草葉得到啟示而發明了鋸子。據《杜陽雜編》記載，唐朝有個韓志和，「善雕木作鸞、鶴、鴉、鵲之狀，飲啄動靜與真無異，以關戾置於腹內，發之則凌雲奮飛，可高達三丈至一二百步外，始卻下。」西漢時期，有人用鳥的羽毛做成翅膀，從高台上飛下來，企圖模仿鳥的飛行。以上幾例，足以說明我國古代勞動人民對鳥類的撲翼和飛行，進行了細致的觀察和研究，這也是最早的仿生設計活動之一。明代發明的一種火箭武器「神火飛鴉」，也反映了人們向鳥類借鑒的願望。
我國古代勞動人民對水生動物——魚類的模仿也卓有成效。通過對水中生活的魚類的模仿，古人伐木鑿船，用木材做成魚形的船體，仿照魚的胸鰭和尾鰭製成雙槳和單櫓，由此取得水上運輸的自由。後來隨製作水平提高而出現的龍船，多少受到了不少動物外形的影響。古代水戰中使用的火箭武器 「火龍出水」，多少有點模仿動物的意思。以上事例說明，我國古代勞動人民早期的仿生設計活動，為開發我國光輝燦爛的古代文明，創造了非凡的業績。
外國的文明史上，大致也經歷了相似的過程。在包含了豐富生產知識的古希臘神話中，有人用羽毛和蠟做成翅膀，逃出迷宮；還有泰爾發明了鋸子，傳說這是從魚背骨和蛇的齶骨的形狀受到啟示而創造出來的。十五世紀時，德國的天文學家米勒製造了一隻鐵蒼蠅和一隻機械鷹，並進行了飛行表演。
一八ОΟ年左右，英國科學家、空氣動力學的創始人之一—凱利，模仿鱒魚和山鷸的紡錘形，找到阻力小的流線型結構。凱利還模仿鳥翅設計了一種機翼曲線，對航空技術的誕生起了很大的促進作用。同一時期，法國生理學家馬雷，對鳥的飛行進行了仔細的研究，在他的著作《動物的機器》一書中，介紹了鳥類的體重與翅膀面積的關系。德國人亥姆霍茲也從研究飛行動物中，發現飛行動物的體重與身體的線度的立方成正比。亥姆霍茲的研究指出了飛行物體身體大小的局限。人們通過對鳥類飛行器官的詳細研究和認真的模仿，根據鳥類飛行機構的原理，終於製造了能夠載人飛行的滑翔機。
後來，設計師又根據鶴的體態設計出了掘土機的懸臂，在一戰期間，人們從毒氣戰倖存的野豬身上中獲得啟示，模仿野豬的鼻子設計出了防毒面具。在海洋中浮沉靈活的潛水艇又是運用了哪些原理？雖然我們無據考察潛艇設計師在設計潛艇時是否請教了生物界，但是不難設想，設計師一定懂得魚鰾是魚類用來改變身體同水的比重，使之能在水中沉浮的重要器官。青蛙是水陸兩棲動物，體育工作者就是認真研究了青蛙在水中的運動姿勢，總結出一套既省力、又快速的游泳動作——蛙泳。另外，為潛水員製作的蹼，幾乎完全按照青蛙的後肢形狀做成，這就大大提高了潛水員在水中的活動能力。
❷ 仿生學例子怎麼做
仿生學是生物學、數學和工程技術學互相滲透而結合成的一門新興的邊緣科學。第一屆仿生學會議為仿生學確定了一個有趣而形象的標志：一個巨大的積分符號，把解剖刀和電烙鐵「積分」在一起。這個符號的含義不僅顯示出仿生學的組成，而且也概括表達了仿生學的研究途徑。 仿生學的任務就是要研究生物系統的優異能力及產生的原理，並把它模式化，然後應用這些原理去設計和製造新的技術設備。 仿生學中的生物模型
仿生學的主要研究方法就是提出模型，進行模擬。其研究程序大致有以下三個階段： 首先是對生物原型的研究。根據生產實際提出的具體課題，將研究所得的生物資料予以簡化，吸收對技術要求有益的內容，取消與生產技術要求無關的因素，得到一個生物模型；第二階段是將生物模型提供的資料進行數學分析，並使其內在的聯系抽象化，用數學的語言把生物模型「翻譯」成具有一定意義的數學模型；最後數學模型製造出可在工程技術上進行實驗的實物模型。當然在生物的模擬過程中，不僅僅是簡單的仿生，更重要的是在仿生中有創新。經過實踐——認識——再實踐的多次重復，才能使模擬出來的東西越來越符合生產的需要。這樣模擬的結果，使最終建成的機器設備將與生物原型不同，在某些方面甚上超過生物原型的能力。例如今天的飛機在許多方面都超過了鳥類的飛行能力，電子計算機在復雜的計算中要比人的計算能力迅速而可靠。 仿生學的基本研究方法使它在生物學的研究中表現出一個突出的特點，就是整體性。從仿生學的整體來看，它把生物看成是一個能與內外環境進行聯系和控制的復雜系統。它的任務就是研究復雜系統內各部分之間的相互關系以及整個系統的行為和狀態。生物最基本的特徵就是生物的自我更新和自我復制，它們與外界的聯系是密不可分的。生物從環境中獲得物質和能量，才能進行生長和繁殖；生物從環境中接受信息，不斷地調整和綜合，才能適應和進化。長期的進化過程使生物獲得結構和功能的統一，局部與整體的協調與統一。仿生學要研究生物體與外界刺激（輸入信息）之間的定量關系，即著重於數量關系的統一性，才能進行模擬。為達到此目的，採用任何局部的方法都不能獲得滿意的效果。因此，仿生學的研究方法必須著重於整體。
❸ 動物仿生學有哪些發明
仿生設計學
仿生設計學,亦可稱之為設計仿生學（Design Bionics）,它是在仿生學和設計學的基礎上發展起來的一門新興邊緣學科，主要涉及到數學、生物學、電子學、物理學、控制論、資訊理論、人機學、心理學、材料學、機械學、動力學、工程學、經濟學、色彩學、美學、傳播學、倫理學等相關學科。
仿生設計學與舊有的仿生學成果應用不同，它是以自然界萬事萬物的「形」、「色」、「音」、「功能」、「結構」等為研究對象，有選擇地在設計過程中應用這些特徵原理進行的設計，同時結合仿生學的研究成果，為設計提供新的思想、新的原理、新的方法和新的途徑。在某種意義上，仿生設計學可以說是仿生學的延續和發展，是仿生學研究成果在人類生存方式中的反映。
仿生設計學作為人類社會生產活動與自然界的鍥合點，使人類社會與自然達到了高度的統一，正逐漸成為設計發展過程中新的亮點。
自古以來，自然界就是人類各種科學技術原理及重大發明的源泉。生物界有著種類繁多的動植物及物質存在，它們在漫長的進化過程中，為了求得生存與發展，逐漸具備了適應自然界變化的本領。人類生活在自然界中，與周圍的生物作「鄰居」，這些生物各種各樣的奇異本領，吸引著人們去想像和模仿。人類運用其觀察、思維和設計能力，開始了對生物的模仿，並通過創造性的勞動，製造出簡單的工具，增強了自己與自然界斗爭的本領和能力。
人類最初使用的工具——木棒和石斧，無疑是使用的天然木棒和天然石塊；骨針的使用，無疑是魚刺的模仿……所有這些工具的創造、生活方式的選擇都不能說是人類憑空想像出來的，只能說是對自然中存在的物質及某種構成方式的直接模擬，是人類初級創造階段，也可以說是仿生設計的起源和雛形，它們雖然是比較粗糙的、表面的，但卻是我們今天得以發展的基礎。
在我國，早就有著模仿生物的事例。相傳在公元前三千多年，我們的祖先有巢氏模仿鳥類在樹上營巢，以防禦猛獸的傷害；四千多年前，我們的祖先「見飛蓬轉而知為車」，即見到隨風旋轉的飛蓬草而發明輪子，做有裝成輪子的車。古代廟宇中大殿之前的山門的建造，就其建築結構來看，頗有點像大象的架勢，柱子又圓又粗，彷彿像大象的腿。
我國古代勤勞勇敢的勞動人民對於絢麗的天空、翱翔的蒼鷹早就有著各種美妙的幻想。根據秦漢時期史書記載，兩千多年前，我國人民就發明了風箏，並且應用於軍事聯絡。春秋戰國時代，魯國匠人魯班，本名公輸般，首先開始研製能飛的木鳥；並且他從一種能劃破皮膚的帶齒的草葉得到啟示而發明了鋸子。據《杜陽雜編》記載，唐朝有個韓志和，「善雕木作鸞、鶴、鴉、鵲之狀，飲啄動靜與真無異，以關戾置於腹內，發之則凌雲奮飛，可高達三丈至一二百步外，始卻下。」西漢時期，有人用鳥的羽毛做成翅膀，從高台上飛下來，企圖模仿鳥的飛行。以上幾例，足以說明我國古代勞動人民對鳥類的撲翼和飛行，進行了細致的觀察和研究，這也是最早的仿生設計活動之一。明代發明的一種火箭武器「神火飛鴉」，也反映了人們向鳥類借鑒的願望。
我國古代勞動人民對水生動物——魚類的模仿也卓有成效。通過對水中生活的魚類的模仿，古人伐木鑿船，用木材做成魚形的船體，仿照魚的胸鰭和尾鰭製成雙槳和單櫓，由此取得水上運輸的自由。後來隨製作水平提高而出現的龍船，多少受到了不少動物外形的影響。古代水戰中使用的火箭武器 「火龍出水」，多少有點模仿動物的意思。以上事例說明，我國古代勞動人民早期的仿生設計活動，為開發我國光輝燦爛的古代文明，創造了非凡的業績。
外國的文明史上，大致也經歷了相似的過程。在包含了豐富生產知識的古希臘神話中，有人用羽毛和蠟做成翅膀，逃出迷宮；還有泰爾發明了鋸子，傳說這是從魚背骨和蛇的齶骨的形狀受到啟示而創造出來的。十五世紀時，德國的天文學家米勒製造了一隻鐵蒼蠅和一隻機械鷹，並進行了飛行表演。
一八ОΟ年左右，英國科學家、空氣動力學的創始人之一—凱利，模仿鱒魚和山鷸的紡錘形，找到阻力小的流線型結構。凱利還模仿鳥翅設計了一種機翼曲線，對航空技術的誕生起了很大的促進作用。同一時期，法國生理學家馬雷，對鳥的飛行進行了仔細的研究，在他的著作《動物的機器》一書中，介紹了鳥類的體重與翅膀面積的關系。德國人亥姆霍茲也從研究飛行動物中，發現飛行動物的體重與身體的線度的立方成正比。亥姆霍茲的研究指出了飛行物體身體大小的局限。人們通過對鳥類飛行器官的詳細研究和認真的模仿，根據鳥類飛行機構的原理，終於製造了能夠載人飛行的滑翔機。
後來，設計師又根據鶴的體態設計出了掘土機的懸臂，在一戰期間，人們從毒氣戰倖存的野豬身上中獲得啟示，模仿野豬的鼻子設計出了防毒面具。在海洋中浮沉靈活的潛水艇又是運用了哪些原理？雖然我們無據考察潛艇設計師在設計潛艇時是否請教了生物界，但是不難設想，設計師一定懂得魚鰾是魚類用來改變身體同水的比重，使之能在水中沉浮的重要器官。青蛙是水陸兩棲動物，體育工作者就是認真研究了青蛙在水中的運動姿勢，總結出一套既省力、又快速的游泳動作——蛙泳。另外，為潛水員製作的蹼，幾乎完全按照青蛙的後肢形狀做成，這就大大提高了潛水員在水中的活動能力。
二、仿生設計的歷史
自古以來，自然界就是人類各種科學技術原理及重大發明的源泉。生物界有著種類繁多的動植物及物質存在，它們在漫長的進化過程中，為了求得生存與發展，逐漸具備了適應自然界變化的本領。人類生活在自然界中，與周圍的生物作「鄰居」，這些生物各種各樣的奇異本領，吸引著人們去想像和模仿。人類運用其觀察、思維和設計能力，開始了對生物的模仿，並通過創造性的勞動，製造出簡單的工具，增強了自己與自然界斗爭的本領和能力。
人類最初使用的工具——木棒和石斧，無疑是使用的天然木棒和天然石塊；骨針的使用，無疑是魚刺的模仿……所有這些工具的創造、生活方式的選擇都不能說是人類憑空想像出來的，只能說是對自然中存在的物質及某種構成方式的直接模擬，是人類初級創造階段，也可以說是仿生設計的起源和雛形，它們雖然是比較粗糙的、表面的，但卻是我們今天得以發展的基礎。
在我國，早就有著模仿生物的事例。相傳在公元前三千多年，我們的祖先有巢氏模仿鳥類在樹上營巢，以防禦猛獸的傷害；四千多年前，我們的祖先「見飛蓬轉而知為車」，即見到隨風旋轉的飛蓬草而發明輪子，做有裝成輪子的車。古代廟宇中大殿之前的山門的建造，就其建築結構來看，頗有點像大象的架勢，柱子又圓又粗，彷彿像大象的腿。
我國古代勤勞勇敢的勞動人民對於絢麗的天空、翱翔的蒼鷹早就有著各種美妙的幻想。根據秦漢時期史書記載，兩千多年前，我國人民就發明了風箏，並且應用於軍事聯絡。春秋戰國時代，魯國匠人魯班，本名公輸般，首先開始研製能飛的木鳥；並且他從一種能劃破皮膚的帶齒的草葉得到啟示而發明了鋸子。據《杜陽雜編》記載，唐朝有個韓志和，「善雕木作鸞、鶴、鴉、鵲之狀，飲啄動靜與真無異，以關戾置於腹內，發之則凌雲奮飛，可高達三丈至一二百步外，始卻下。」西漢時期，有人用鳥的羽毛做成翅膀，從高台上飛下來，企圖模仿鳥的飛行。以上幾例，足以說明我國古代勞動人民對鳥類的撲翼和飛行，進行了細致的觀察和研究，這也是最早的仿生設計活動之一。明代發明的一種火箭武器「神火飛鴉」，也反映了人們向鳥類借鑒的願望。
我國古代勞動人民對水生動物——魚類的模仿也卓有成效。通過對水中生活的魚類的模仿，古人伐木鑿船，用木材做成魚形的船體，仿照魚的胸鰭和尾鰭製成雙槳和單櫓，由此取得水上運輸的自由。後來隨製作水平提高而出現的龍船，多少受到了不少動物外形的影響。古代水戰中使用的火箭武器 「火龍出水」，多少有點模仿動物的意思。以上事例說明，我國古代勞動人民早期的仿生設計活動，為開發我國光輝燦爛的古代文明，創造了非凡的業績。
外國的文明史上，大致也經歷了相似的過程。在包含了豐富生產知識的古希臘神話中，有人用羽毛和蠟做成翅膀，逃出迷宮；還有泰爾發明了鋸子，傳說這是從魚背骨和蛇的齶骨的形狀受到啟示而創造出來的。十五世紀時，德國的天文學家米勒製造了一隻鐵蒼蠅和一隻機械鷹，並進行了飛行表演。
一八ОΟ年左右，英國科學家、空氣動力學的創始人之一—凱利，模仿鱒魚和山鷸的紡錘形，找到阻力小的流線型結構。凱利還模仿鳥翅設計了一種機翼曲線，對航空技術的誕生起了很大的促進作用。同一時期，法國生理學家馬雷，對鳥的飛行進行了仔細的研究，在他的著作《動物的機器》一書中，介紹了鳥類的體重與翅膀面積的關系。德國人亥姆霍茲也從研究飛行動物中，發現飛行動物的體重與身體的線度的立方成正比。亥姆霍茲的研究指出了飛行物體身體大小的局限。人們通過對鳥類飛行器官的詳細研究和認真的模仿，根據鳥類飛行機構的原理，終於製造了能夠載人飛行的滑翔機。
後來，設計師又根據鶴的體態設計出了掘土機的懸臂，在一戰期間，人們從毒氣戰倖存的野豬身上中獲得啟示，模仿野豬的鼻子設計出了防毒面具。在海洋中浮沉靈活的潛水艇又是運用了哪些原理？雖然我們無據考察潛艇設計師在設計潛艇時是否請教了生物界，但是不難設想，設計師一定懂得魚鰾是魚類用來改變身體同水的比重，使之能在水中沉浮的重要器官。青蛙是水陸兩棲動物，體育工作者就是認真研究了青蛙在水中的運動姿勢，總結出一套既省力、又快速的游泳動作——蛙泳。另外，為潛水員製作的蹼，幾乎完全按照青蛙的後肢形狀做成，這就大大提高了潛水員在水中的活動能力。
三、仿生設計的發展
到了近代，生物學、電子學、動力學等學科的發展亦促進了仿生設計學的發展。以飛機的產生為例：
在經過無數次模仿鳥類的飛行失敗後，人們通過不泄的努力，終於找到了鳥類能夠飛行的原因：鳥的翅膀上彎下平，飛行時，上面的氣流比下面的快，由此形成下面的壓力比上面的大，於是翅膀就產生了垂直向上的升力，飛的越快，升力越大。
1852年，法國人季法兒發明了氣球飛船；1870年，德國人奧托.利連塔爾製造了第一架滑翔機。利連塔爾是十九世紀末的一位具有大無畏冒險精神的人，他望著家鄉波美拉尼亞的鸛用笨拙的翅膀從他房頂上飛過，他堅信人能飛行。1891年，他開始研製一種弧形肋狀蝙蝠翅膀式的單翼滑翔機，自己還進行試飛；此後五年，他進行了2000多次滑翔飛行，並同鳥類進行了對比研究，提供了很有價值的資料。資料證明：氣流流經機翼上部曲面所走路程，比氣流流經機翼下平直表面距離較長，因而也較快，這樣才能保證氣流在機翼的後緣點匯合；上部氣流由於走的較快，它就較為稀薄，從而產生強大吸力，約占機翼升力的三分之二大小；其餘的升力來自翼下氣流對機翼的壓力。
19世紀末，內燃機的出現，給了人類有史以來一直夢寐以求的東西：翅膀。不用說這種翅膀是笨拙的、原始的和不可靠的，然而這卻是使人類能隨風伴鳥一起飛翔的翅膀。
萊特兄弟發明了真正意義上的飛機。在飛機的設計製作過程中，怎樣使飛機拐彎和怎樣使它穩定一直困繞著他們。為此，萊特兄弟又研究了鳥的飛行。例如，他們研究鶙鵳怎樣使一隻翅膀下落，靠轉動這只下落的翅膀保持平衡；這只翅膀上增大的壓力怎樣使鶙鵳保持穩定和平衡。這兩個人給他們的滑翔機裝上翼梢副翼進行這些實驗，由地面上的人用繩控制，使之能轉動或彎翹。他們的第二個成功的實驗是用操縱飛機後部一個可轉動的方向舵來控制飛機的方向，通過方向舵使飛機向左或向右轉彎。
後來，隨著飛機的不斷發展，它們逐漸失去了原來那些笨重而難看的體形，它們變的更簡單，更加實用。機身和單曲面機翼都呈現出象海貝、魚和受波浪沖洗的石頭所具有的自然線條。飛機的效率增加了，比以前飛的更快，飛的更高。到了現代，科學高度發展但環境破*、生態失衡、能源枯竭，人類意識到了重新認識自然，探討與自然更加和諧的生存方式的高度緊迫感，亦認識到仿生設計學對人類未來發展的重要性。特別是一九六Ο年秋，在美國俄亥俄州召開了第一次仿生學討論會，成為仿生學的正式誕生之日。
此後，仿生技術取得了飛躍的發展，並獲得了廣泛的應用。仿生設計亦隨之獲得突飛猛進的發展，一大批仿生設計作品如智能機器人、雷達、聲納、人工臟器、自動控制器、自動導航器等等應運而生。
近代，科學家根據青蛙眼睛的特殊構造研製了電子蛙眼，用於監視飛機的起落和跟蹤人造衛星；根據空氣動力學原理仿照鴨子頭形狀而設計的高速列車；模仿某些魚類所喜歡的聲音來誘捕魚的電子誘魚器；通過對螢火蟲和海蠅地發光原理的研究，獲得了化學能轉化為光能的新方法，從而研製出化學熒光燈等等。
目前，仿生設計學在對生物體幾何尺寸及其外形的模仿同時，還通過研究生物系統的結構、功能、能量轉換、信息傳遞等各種優異特徵，並把它運用到技術系統中，改善已有的工程設備，並創造出新的工藝、自動化裝置、特種技術元件等技術系統；同時仿生設計學為創造新的科學技術裝備、建築結構和新工藝提供原理、設計思想或規劃藍圖，亦為現代設計的發展提供了新的方向，並充當了人類社會與自然界溝通信息的「紐帶」。
對人腦的探索，可以展望未來的電子計算機有可能具有生物原理的功能。同它相比，現在的電子計算機只能作為算盤。
對植物光合作用的研究，將為延長人類的壽命、治療疾病提供一個嶄新的醫學發展途徑。
對生物體結構和形態的研究，有可能使未來的建築、產品改變模樣。使人們從「城市」這個人造物理環境中重新回歸「自然」。
信天翁是一種海鳥，它具有淡化海水的器官——「去鹽器」。對其「去鹽器」的結構及其工作原理的研究，可以啟發人們去改善舊的或創造出新的海水淡化裝置。
白蟻能把吃下去的木質轉化為脂肪和蛋白質，對其機理的研究，將會對人工合成這些物質有所啟發。
同時仿生設計亦可對人類的生命和健康造成巨大的影響。例如人們可以通過仿生技術，設計製造製造出人造器官，如血管、腎、骨膜、關節、食道、氣管、尿道、心臟、肝臟、血液、子宮、肺、胰、眼、耳以及人工細胞。專家預測，在本世紀中後期，除腦以外人的所有器官都可以用人工器官代替。例如，模擬血液的功能，可以製造、傳遞養料及廢物，並能與氧氣及二氧化碳自動結合並分離的液態碳氫化合物人工血；模擬腎功能，用多孔纖維增透膜製成血液過濾器，也就是人工腎；模擬肝臟，根據活性碳或離子交換樹脂吸附過濾有毒物質，製成人工肝解毒器；模擬心臟功能，用血液和單向導通驅動裝置，組成人工心臟自動循環器。
隨著對宇宙的開發、認識，又將使人類不但認識宇宙中新形式的生命，而且將為人類提供嶄新的設計，創造出地球上前所未有的新的裝置……
仿生設計學的特點與研究內容
仿生設計學是仿生學與設計學互相交叉滲透而結合成的一門的邊緣學科，其研究范圍非常廣泛，研究內容豐富多彩，特別是由於仿生學和設計學涉及到自然科學和社會科學的許多學科，因此也就很難對仿生設計學的研究內容進行劃分。這里，我們是基於對所模擬生物系統在設計中的不同應用而分門別類的。歸納起來，仿生設計學的研究內容主要有：
1、形態仿生設計學研究的是生物體（包括動物、植物、微生物、人類）和自然界物質存在（如日、月、風、雲、山、川、雷、電等）的外部形態及其象徵寓意，以及如何通過相應的藝術處理手法將之應用與設計之中。
2、功能仿生設計學主要研究生物體和自然界物質存在的功能原理，並用這些原理去改進現有的或建造新的技術系統，以促進產品的更新換代或新產品的開發。
3、視覺仿生設計學研究生物體的視覺器官對圖象的識別、對視覺信號的分析與處理，以及相應的視覺流程；他廣泛應用與產品設計、視覺傳達設計和環境設計之中。
4、結構仿生設計學主要研究生物體和自然界物質存在的內部結構原理在設計中的應用問題，適用與產品設計和建築設計。研究最多的是植物的莖、葉以及動物形體、肌肉、骨骼的結構。
從國內外仿生設計學的發展情況來看，形態仿生設計學和功能仿生設計學是目前研究的重點。在本文中，還將著重介紹形態仿生學和功能仿生設計學的一些情況。
作為一門新興的邊緣交叉學科，仿生設計學具有某些設計學和仿生學的特點，但他又有別與這兩門學科。具體說來，仿生設計學具有如下特點：
1、 藝術科學性
仿生設計學是現代設計學的一個分支、一個補充。同其它設計學科一樣，仿生設計學亦具有它們的共同特性——藝術性。鑒於仿生設計學是以一定的設計原理為基礎、以一定的仿生學理論和研究成果為依據，因此具有很嚴謹的科學性。
2、 商業性
仿生設計學為設計服務，為消費者服務，同時優秀的仿生設計作品亦可刺激消費、引導消費、創造消費。
3、 無限可逆性
以仿生設計學為理論依據的仿生設計作品都可以在自然界中找到設計的原型，該作品在設計、投產、銷售過程中所遇到的各種問題又可以促進仿生設計學的研究與發展。仿生學的研究對象是無限的，仿生設計學的研究對象亦是無限的；同理，仿生設計的原型也是無限的，只要潛心研究大自然，我們永遠不會有江郎才盡的一天。
4、 學科知識的綜合性
要熟悉和運用仿生設計學，必須具備一定的數學、生物學、電子學、物理學、控制論、資訊理論、人機學、心理學、材料學、機械學、動力學、工程學、經濟學、色彩學、美學、傳播學、倫理學等相關學科的基本知識。
5、 學科的交叉性
要深入研究和了解仿生設計學，必須在設計學的基礎上，既要了解生物學、社會科學的基礎知識，又要對當前仿生學的研究成果有清晰的認識。它是產生於幾個學科交叉點上的一種新型交叉學科。
五、仿生設計學的研究方法
仿生設計學的研究方法主要為「模型分析法」：
1、創造生物模型和技術模型
首先從自然中選取研究對象，然後依此對象建立各種實體模型或虛擬模型，用各種技術手段（包括材料、工藝、計算機等）對它們進行研究，做出定量的數學依據；通過對生物體和模型定性的、定量的分析，把生物體的形態、結構轉化為可以利用在技術領域的抽象功能，並考慮用不同的物質材料和工藝手段創造新的形態和結構。
① 從功能出發、研究生物體結構形態——製造生物模型。
找到研究對象的生物原理，通過對生物的感知，形成對生物體的感性認識。從功能出發，研究生物的結構形態，在感性認識的基礎上，除去無關因素，並加以簡化，提出一個生物模型。對照生物原型進行定性的分析，用模型模擬生物結構原理。目的是研究生物體本身的結構原理。
② 從結構形態出發，達到抽象功能——製造技術模型
根據對生物體的分析，做出定量的數學依據，用各種技術手段（包括材料、工藝等）製造出可以在產品上進行實驗的技術模型。牢牢掌握量的尺度，從具象的形態和結構中，抽象出功能原理。目的是研究和發展技術模型本身。
2、可行性分析與研究
建立好模型後，開始對它們進行各種可行性的分析與研究：
① 功能性分析
找到研究對象的生物原理，通過對生物的感知，形成對生物體的感性認識。從功能出發，對照生物原型進行定性的分析。
② 外部形態分析
對生物體的外部形態分析，可以是抽象的，也可以是具象的。在此過程中重點考慮的是人機工學、寓意、材料與加工工藝等方面的問題。
③ 色彩分析
進行色彩的分析同時，亦要對生物的生活環境進行分析，要研究為什麼是這種色彩？在這一環境下這種色彩有什麼功能？
④ 內部結構分析
研究生物的結構形態，在感性認識的基礎上，除去無關因素，並加以簡化，通過分析，找出其在設計中值得借鑒合利用的地方。
⑤ 運動規律分析
利用現有的高科技手段，對生物體的運動規律進行研究，找出其運動的原理，針對性的解決設計工程中的問題。
當然，我們還可以就生物體的其它方面進行各種可行性分析。
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-- 作者：文丐
-- 發布時間：2004-9-15 7:41:15
-- 仿生搓洗引爆洗衣機新革命
仿生是高科技的代名詞，它是指運用尖端的科學技術，來模仿生物的各種官能感覺和思維判功能，更加有效地為人數服務。各國都在不遺餘力地加大在仿生學方面的研究。可以說，仿生學研究程度的高低，是國家綜合國力的重要標志之一。榮事達集團研製開發的「仿生搓洗」全自動洗衣機最近推向市場，將仿生技 術運用於洗衣機領域，產生了革命性的影響。
據了解，這種洗衣機首先具有神經智能網路功能，可以模仿人的恩維判斷能力，根據衣物的重量、質地、臟污程度來自行決定洗滌程序、洗滌時間和水位的高低，從而達到最佳的洗滌狀態。其次，具有搓衣板的功能。洗衣機內的搓洗棒能夠像手一樣隨心所欲地來回搓動，這種搓動被控制在300度以內，能夠保證把衣服洗干凈又防止衣服纏繞。三是它去除了傳統洗衣機因機械傳動裝置所包含的機械連桿、曲柄、齒輪等部件轉動所帶來的噪音，採用直流永磁無刷電機直接驅動，有效地防止噪音的產生。
直流永磁無刷電機可節電50％
採用直流永磁無刷電機，在電子驅動器的控制下可實現無級調速，並可精確地控制搓洗棒每次轉動的次數和角度。因此，不同的衣物質地、臟污程度可以設定不同的洗滌程序，有效地模仿了人工搓洗的快慢節奏和力度，實現「仿生」搓洗。另外，採用直流永磁電機比採用交流電機節電50％。
電子剎車技術把噪音降到最低
有洗衣機的消費者會有因噪音大而煩惱的體會，他們在換購洗衣機時總希望擁有一台沒有噪音的洗衣機。「仿生搓洗」洗衣機則恰好能滿足這一點。
這主要是因為「仿生搓洗」洗衣機採用電子擎實現電子剎車，剎車時由電機本身迅速降速，從而避免了像其他洗衣機採用機械摩擦剎車時產生的噪音和振動，實現了靜音運轉。
搓洗棒確保洗滌過程中不產生碎屑
有洗衣機使用經驗的消費者知道，洗衣機的洗滌桶上部都有一個過濾網，用來過濾衣物在洗滌時產生的碎屑。但是「仿生搓洗」洗衣機卻沒有這種過濾網，為什麼呢？業內專家解釋，這是因為「仿生搓洗」洗衣機的內部構造根本有別於波輪式和滾筒式洗衣機。「仿生搓洗」洗衣機採用的驅動擎是豎立的搓洗棒，能夠使動能從中央向四周傳遞。當洗衣機啟動時，搓洗棒帶動衣物沿著桶壁運動的角度不超過300度，有效避免了衣物因連續旋轉而形成的纏繞，以及與桶壁摩擦產生的碎屑，洗得干凈、不纏繞、無摩擦，當然不需要過濾網。衣物沿桶壁來回運動與衣物在搓衣板上的來回運動極其相似，並能達到手洗效果，「仿生搓洗」洗衣機也由此得名。
（選自《精品購物指南 》）
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-- 作者：枯藤老樹
-- 發布時間：2004-9-20 17:56:29
-- 論仿生製造
師 漢 民
摘 要 闡明製造過程與生命現象之間的相似之處：基於自組織機制的有序化、基於信息模型的個體復制，以及通過進化過程形成的高度適應性。論述仿生製造的基本內涵，指出現代製造科學應該從生命現象及生命科學中學習與借鑒的主要內容，它們包括完善的信息技術、由基因控制的生長型的加工成形方法、性能超群的有機材料、奇妙的生物智能、高效的尋優與趨優方法，以及先進的組織結構和運行模式。提出關於加強學科間的聯合，促進仿生製造技術研究的建議。
-- 結構構件
對於構件，在截面面積相同的情況下，把材料盡可能放到遠離中和軸的位置上，是有效的截面形狀。有趣的是，在自然界許多動植物的組織中也體現了這個結論。例如：「疾風知勁草」，許多能承受狂風的植物的莖部是維管狀結構，其截面是空心的。支持人承重和運動的骨骼，其截面上密實的骨質分布在四周，而柔軟的骨髓充滿內腔。在建築結構中常被採用的空心樓板、箱形大梁、工形截面鈑梁以及折板結構、空間薄壁結構等都是根據這條結論得來的。
-- 斑馬
斑馬生活在非洲大陸，外形與一般的馬沒有什麼兩樣，它們身上的條紋是為適應生存環境而衍化出來的保護色。在所有斑馬中，細斑馬長得最大最美。它的肩高140-160厘米，耳朵又圓又大，條紋細密且多。斑馬常與草原上的牛羚、旋角大羚羊、瞪羚及鴕鳥等共外，以抵禦天敵。人類將斑馬條紋應用到到軍事上是一個是很成功仿生學例子。
❹ 鳥類仿生學方面的資料
鳥類對仿生學的貢獻
從始祖鳥的出現到現在，在這億萬年的漫長進化過程中，鳥類形成了許多卓有成效的導航、識別、計算、能量轉換等系統，其靈敏性、高效性、准確性、抗乾旱性都另人驚嘆不已。人們研究這些結構和功能原理並加以模擬，用來改善現有的或創造新的機械、儀器、工藝，這就是仿生學研究的一項重要內容。
鳥類有高超的飛行本領，當然現代的飛機在很多性能上都遠遠超過鳥類，可是在節約能源上，在靈巧性上就相形見絀了。如一隻鳥連續在海洋上空飛行4000多公里，體重減輕0.06公斤；小巧的蜂鳥不僅能垂直起落，而且在吮吸花蜜時能取直立姿勢，懸在空中進退自如，靈活異常。對這些特殊功能的研究利用，將會使飛機的性能進一步得到改進。
如野鴨能悠然自得地飛行在9500米的半高空，而人在登上4500米時呼吸已經感到很困難了。研究鳥為什麼會在空氣稀薄的條件下腦血管依然暢通，可對人類在供氧不足的環境中正常生活和延長生命有重要意義。
鴿子在仿生學方面有很大的貢獻。它的腿上有一個小巧而靈敏的感受地震的特殊結構，人們根據它的原理仿製出一種新的地震儀，使地震預報更加准確。它的眼睛有著特殊的識別本領，這是由於它的視網膜上有6種功能專一的神經節細胞：葉亮度檢測器、普通邊檢測器、凸邊檢測器、方向檢測器、垂直邊檢測器、水平檢測器，人們模仿它視網膜上的細胞結構製成的鴿眼電子模型，雖結構還不及它的復雜和完善，但安裝在警戒雷達上、應用於電子計算機處理有關數據方面已有廣闊的前景。
地球上海水占總水量的97％。而海水的人工淡化器目前設備龐大、結構復雜、耗能量高。但海鷗、信天翁這些海鳥卻可以通過眼睛附近一條鹽腺把喝下去的海水中的鹽分排出，一旦完成這個功能的模擬，人類利用海洋的前景將會更加廣闊。
此外，人們根據鷹眼的結構正在研製鷹眼系統導彈，這種導彈在飛臨打擊目標上空時就能自動尋找、識別目標而跟蹤攻擊。
❺ 鳥類給仿生學的供獻
直升機，根據蜻蜓形象仿的。
「電光鷹眼」一聽名字便可猜出一定是模仿老鷹的眼睛製造出來的。
仿生學
仿生學是一門模仿生物的特殊本領，利用生物的結構和功能原理來研製機械或各種新技術的科學。據傳說，我國古代著名工匠魯班，上山伐樹時，被絲矛草割破了手。他覺得奇怪，一棵小草怎麼會這樣厲害？經過仔細觀察，他發現絲茅草葉子的邊緣長著許多鋒利的細齒。於是魯班發明了木工用的鋸子。據推測，古代木船的發明，是從魚類的游泳得到了啟示。在發明飛機的過程中，人們也從蟲、鳥的飛行中學到了許多有用的知識。
現在，科學家們正帶著定向、導航、探測、能量轉換、信息處理、生物合成、結構力學和流體力學等眾多的科學難題，到生物界中去尋找啟示和答案。
蒼蠅與宇宙飛船
令人討厭的蒼蠅，與宏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系起來了。
蒼蠅是聲名狼藉的「逐臭之夫」，凡是腥臭污穢的地方，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」——嗅覺感受器分布在頭部的一對觸角上。
每個「鼻子」只有一個「鼻孔」與外界相通，內含上百個嗅覺神經細胞。若有氣味進入「鼻孔」，這些神經立即把氣味刺激轉變成神經電脈沖，送往大腦。大腦根據不同氣味物質所產生的神經電脈沖的不同，就可區別出不同氣味的物質。因此，蒼蠅的觸角像是一台靈敏的氣體分析儀。
仿生學家由此得到啟發，根據蒼蠅嗅覺器的結構和功能，仿製成功一種十分奇特的小型氣體分析儀。這種儀器的「探頭」不是金屬，而是活的蒼蠅。就是把非常纖細的微電極插到蒼蠅的嗅覺神經上，將引導出來的神經電信號經電子線路放大後，送給分析器；分析器一經發現氣味物質的信號，便能發出警報。這種儀器已經被安裝在宇宙飛船的座艙里，用來檢測艙內氣體的成分。
這種小型氣體分析儀，也可測量潛水艇和礦井裡的有害氣體。利用這種原理，還可用來改進計算機的輸入裝置和有關氣體色層分析儀的結構原理中。
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、甲殼動物、昆蟲和魚類等，而且這些動物發出的光都不產生熱，所以又被稱為「冷光」。
在眾多的發光動物中，螢火蟲是其中的一類。螢火蟲約有1 500種,它們發出的冷光的顏色有黃綠色、橙色，光的亮度也各不相同。螢火蟲發出冷光不僅具有很高的發光效率，而且發出的冷光一般都很柔和，很適合人類的眼睛，光的強度也比較高。因此，生物光是一種人類理想的光。
科學家研究發現，螢火蟲的發光器位於腹部。這個發光器由發光層、透明層和反射層三部分組成。發光層擁有幾千個發光細胞，它們都含有熒光素和熒光酶兩種物質。在熒光酶的作用下，熒光素在細胞內水分的參與下，與氧化合便發出熒光。螢火蟲的發光，實質上是把化學能轉變成光能的過程。
早在40年代，人們根據對螢火蟲的研究，創造了日光燈，使人類的照明光源發生了很大變化。近年來，科學家先是從螢火蟲的發光器中分離出了純熒光素，後來又分離出了熒光酶，接著，又用化學方法人工合成了熒光素。由熒光素、熒光酶、ATP(三磷酸腺苷)和水混合而成的生物光源,可在充滿爆炸性瓦斯的礦井中當閃光燈。由於這種光沒有電源，不會產生磁場，因而可以在生物光源的照明下，做清除磁性水雷等工作。
現在，人們已能用摻和某些化學物質的方法得到類似生物光的冷光，作為安全照明用。
電魚與伏特電池
自然界中有許多生物都能產生電，僅僅是魚類就有500餘種 。人們將這些能放電的魚，統稱為「電魚」。
各種電魚放電的本領各不相同。放電能力最強的是電鰩、電鯰和電鰻。中等大小的電鰩能產生70伏左右的電壓,而非洲電鰩能產生的電壓高達220伏；非洲電鯰能產生350伏的電壓；電鰻能產生500伏的電壓，有一種南美洲電鰻竟能產生高達880伏的電壓，稱得上電擊冠軍,據說它能擊斃像馬那樣的大動物。
電魚放電的奧秘究竟在哪裡?經過對電魚的解剖研究， 終於發現在電魚體內有一種奇特的發電器官。這些發電器是由許多叫電板或電盤的半透明的盤形細胞構成的。由於電魚的種類不同，所以發電器的形狀、位置、電板數都不一樣。電鰻的發電器呈棱形，位於尾部脊椎兩側的肌肉中；電鰩的發電器形似扁平的腎臟，排列在身體中線兩側，共有200萬塊電板;電鯰的發電器起源於某種腺體，位於皮膚與肌肉之間,約有500萬塊電板。單個電板產生的電壓很微弱，但由於電板很多，產生的電壓就很大了。
電魚這種非凡的本領，引起了人們極大的興趣。19世紀初，義大利物理學家伏特，以電魚發電器官為模型，設計出世界上最早的伏打電池。因為這種電池是根據電魚的天然發電器設計的,所以把它叫做「人造電器官」。對電魚的研究，還給人們這樣的啟示：如果能成功地模仿電魚的發電器官，那麼，船舶和潛水艇等的動力問題便能得到很好的解決。
水母的順風耳
「燕子低飛行將雨，蟬鳴雨中天放晴。」生物的行為與天氣的變化有一定關系。沿海漁民都知道，生活在沿岸的魚和水母成批地游向大海，就預示著風暴即將來臨。
水母，又叫海蜇，是一種古老的腔腸動物，早在5億年前,它就漂浮在海洋里了。這種低等動物有預測風暴的本能，每當風暴來臨前，它就游向大海避難去了。
原來，在藍色的海洋上，由空氣和波浪摩擦而產生的次聲波 (頻率為每秒8—13次)，總是風暴來臨的前奏曲。這種次聲波人耳無法聽到，小小的水母卻很敏感。仿生學家發現，水母的耳朵的共振腔里長著一個細柄，柄上有個小球，球內有塊小小的聽石，當風暴前的次聲波沖擊水母耳中的聽石時，聽石就剌激球壁上的神經感受器，於是水母就聽到了正在來臨的風暴的隆隆聲。
仿生學家仿照水母耳朵的結構和功能，設計了水母耳風暴預測儀，相當精確地模擬了水母感受次聲波的器官。把這種儀器安裝在艦船的前甲板上，當接受到風暴的次聲波時，可令旋轉360°的喇叭自行停止旋轉,它所指的方向，就是風暴前進的方向；指示器上的讀數即可告知風暴的強度。這種預測儀能提前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。
❻ 鳥的仿生鳥
鳥類對仿生學的貢獻
從始祖鳥的出現到現在，在這億萬年的漫長進化過程中，鳥類形成了許多卓有成效的導航、識別、計算、能量轉換等系統，其靈敏性、高效性、准確性、抗乾旱性都另人驚嘆不已。人們研究這些結構和功能原理並加以模擬，用來改善現有的或創造新的機械、儀器、工藝，這就是仿生學研究的一項重要內容。
鳥類有高超的飛行本領，當然現代的飛機在很多性能上都遠遠超過鳥類，可是在節約能源上，在靈巧性上就相形見絀了。如一隻鳥連續在海洋上空飛行4000多公里，體重減輕0.06公斤；小巧的蜂鳥不僅能垂直起落，而且在吮吸花蜜時能取直立姿勢，懸在空中進退自如，靈活異常。對這些特殊功能的研究利用，將會使飛機的性能進一步得到改進。
如野鴨能悠然自得地飛行在9500米的半高空，而人在登上4500米時呼吸已經感到很困難了。研究鳥為什麼會在空氣稀薄的條件下腦血管依然暢通，可對人類在供氧不足的環境中正常生活和延長生命有重要意義。
鴿子在仿生學方面有很大的貢獻。它的腿上有一個小巧而靈敏的感受地震的特殊結構，人們根據它的原理仿製出一種新的地震儀，使地震預報更加准確。它的眼睛有著特殊的識別本領，這是由於它的視網膜上有6種功能專一的神經節細胞：葉亮度檢測器、普通邊檢測器、凸邊檢測器、方向檢測器、垂直邊檢測器、水平檢測器，人們模仿它視網膜上的細胞結構製成的鴿眼電子模型，雖結構還不及它的復雜和完善，但安裝在警戒雷達上、應用於電子計算機處理有關數據方面已有廣闊的前景。
地球上海水占總水量的97％。而海水的人工淡化器目前設備龐大、結構復雜、耗能量高。但海鷗、信天翁這些海鳥卻可以通過眼睛附近一條鹽腺把喝下去的海水中的鹽分排出，一旦完成這個功能的模擬，人類利用海洋的前景將會更加廣闊。
此外，人們根據鷹眼的結構正在研製鷹眼系統導彈，這種導彈在飛臨打擊目標上空時就能自動尋找、識別目標而跟蹤攻擊。
❼ 鳥類仿生學
很多都是啦。
比如我們熟知的飛機，其實就是效仿鳥類的身體結構的。
還有超聲波，雖然一般認為是效仿蝙蝠，其實像雨燕等鳥類也是利用超聲波來進行回聲定位的。
還有鴞類，也就是我們俗話說的貓頭鷹，許多種類的臉盤是具有收集聲波的功能，像灰林鴞。這也給人類在錄音方面提供了靈感，許多高端錄音設備就是這樣仿效的。
另外，鳥類的骨骼中空，在保持堅硬的基礎上又能降低重量，有利於飛行，此道理被利用於製作汽車和飛機等。
許多猛禽類，即俗話說的老鷹，能藉助上升氣流來盤旋，不用煽動翅膀費力氣，此技巧也被用於人類飛行和滑翔。
如果要說定義，鳥類仿生學的英文名字是Avian Bionics。
人們發現，許多鳥類相類似的功能，實際上是超越了人類自身的在此方面的技術設計方案的。鳥類在幾百萬年的自然選擇和進化當中適應程度接近完美。鳥類仿生學試圖在技術方面模仿鳥類的身體結構和適應技巧等在自然中的功能。這個思想在生物學和技術之間架起了一座橋梁，並且對解決技術難題提供了幫助。通過再現生物學的原理，人類不僅找到了技術上的解決方案，而且同時該方案也完全適應了自然的需要。
仿生學的目的就是分析生物過程和結構以及它們的分析用於未來的設計。仿生學的思想是建立在自然進化和共同進化的基礎上的。人類所從事的技術就是使得達到最優化和互相間的協調。而模擬生物適應環境的功能無疑是一個好機會。
在我們人類的技術世界中模擬自然中的東西並不是一個新鮮的思想，自從傳說中的Ikarus帶著用鳥的羽毛做成的翅膀飛向空中，而最後因為太陽的熱度掉到地上起，人類一直就沉迷於此。
❽ 利用鳥製作的仿生學原理的科學發明
鴿子與「電子鴿眼」
鴿子的視覺非常發達,科技工作者通過生物電流測試,發現鴿子的視網膜按照不同的功能分類,有6種不同的神經細胞,它們分別對進入眼睛的外界景物產生特殊的反應.鴿眼的這種特殊構造和功能,引起科學家的關注.
在鴿眼的啟示下,科學家用光電管和人工神經元製成了「電子鴿眼」,它能夠快速檢測經過眼前物體運動的速度、方向、大小及形狀.將這種電子鴿眼安裝在機場上,能大大提高指揮系統的工作效率,能夠防止飛機碰撞事故.
鷹眼與「電子鷹眼」
老鷹眼睛的敏銳度在鳥類中名列第一,是人眼的8倍,而且視野非常開闊,雙視的視角可達320°.翱翔於2000米高空的老鷹,能發現地面上的黃鼠這樣小的目標.
科學家根據鷹眼的構造和視覺原理,研製出類似鷹眼的搜索和探測系統,即「電子鷹眼」這一先進儀器,不僅能使飛行員的視覺得以擴大,視敏度也得以提高,而且還能提高地質勘探、海洋救生等項工作的效率.
貓頭鷹與夜視儀
貓頭鷹有一雙與人眼感覺細胞不同的眼睛.視網膜的感覺細胞分為圓錐細胞和圓柱細胞兩種類型.人眼長的是圓錐細胞,它需要較強的光刺激才能看清物體,因此人眼只能在白天看清東西,而貓頭鷹眼是圓柱細胞,在較弱的光線下就能看清物體,因此它們能在夜間捕食.
貓頭鷹眼的構造和視覺功能,使科學家深受啟發,根據貓頭鷹眼的視覺原理,研製出了夜視儀.夜視儀的用途非常廣泛,並能促進多種技術的發展.
夜鶯與導航儀
候鳥體內有一套完備的「天然導航儀」,能隨時識別太陽和星星的方位,所以即使飛行兩萬公里也不會迷失方向.
鳥類有高超的飛行本領，當然現代的飛機在很多性能上都遠遠超過鳥類，可是在節約能源上，在靈巧性上就相形見絀了。如一隻鳥連續在海洋上空飛行4000多公里，體重減輕0.06公斤；小巧的蜂鳥不僅能垂直起落，而且在吮吸花蜜時能取直立姿勢，懸在空中進退自如，靈活異常。對這些特殊功能的研究利用，將會使飛機的性能進一步得到改進。
❾ 鳥和飛機仿生學的資料
仿生學是一門模仿生物的特殊本領，利用生物的結構和功能原理來研製機械或各種新技術的科學。日常生活中的很多發明都來源於自然界的仿生原理，飛機的設計製造也不例外。
機翼曲線與鳥類。1800年左右，英國科學家、空氣動力學的創始人之一凱利，模仿山鷸的紡錘形，找到阻力小的流線型結構。凱利還模仿鳥翅設計了一種機翼曲線，對航空技術的誕生起了很大的促進作用。同一時期，法國生理學家馬雷，對鳥的飛行進行了仔細的研究，在他的著作《動物的機器》一書中，介紹了鳥類的體重與翅膀面積的關系。德國人亥姆霍茲也從研究飛行動物中，發現飛行動物的體重與身體的線度的立方成正比。亥姆霍茲的研究指出了飛行物體身體大小的局限。人們通過對鳥類飛行器官的詳細研究和認真的模仿，根據鳥類飛行機構的原理，終於製造了能夠載人飛行的滑翔機。
雷達導航與蝙蝠。蝙蝠是在夜裡飛行的，還能捕捉飛蛾和蚊子；而且無論怎麼飛，從來沒見過它跟什麼東西相撞。為了弄清楚這個問題，100多年前，科學家做了三次不同的試驗證明，蝙蝠夜裡飛行，靠的不是眼睛，它是用嘴和耳朵配合起來探路的。它能夠用嘴發出超聲波後，在超聲波接觸到障礙物反射回來時，用雙耳接收到。科學家模仿蝙蝠探路的方法，給飛機裝上了雷達。雷達通過天線發出無線電波，無線電波遇到障礙物就反射回來，顯示在熒光屏上。駕駛員從雷達的熒光屏上，能夠看清楚前方有沒有障礙物，所以飛機在夜裡飛行也十分安全。
翼尖小翼與鷹隼。飛機在飛行中由於上下壓差的不同，翼尖附近機翼下表面空氣會繞流到上表面，形成翼尖渦，致使翼尖附近區域機翼上下表面的壓差降低，從而導致這一區域產生的升力降低。這是產生誘導阻力的根源。人們通過長期觀察自然界大型鳥類，比如鷹和隼，發現它們在飛行中展開翅膀向上偏折翅尖羽毛以減小阻力，從而實現遠距離滑翔。受此啟發，有專家提出在翼尖加裝短板來減小誘導阻力的想法。後來，設計師們不斷研究，發明了翼尖小翼，並將其安裝在運輸飛機上，以減小飛機的阻力。
機身蒙皮與蒙古弓。飛機的機身是由蒙皮包裹的，然後再將受力傳遞到翼梁和翼肋。同時，蒙皮的完整性也影響著飛機整體的氣動性能。因此，蒙皮的強度關繫到整架飛機的結構安全。數百年前蒙古鐵騎的戰弓引起了設計師們的興趣。為適應馬上作戰，蒙古弓要做的短小，但又要保證弓的強度。聰明的古人採用了復合材料的方法，他們用水牛角和鹿腱來加強弓的強度。設計師們由此獲得啟發，將玻璃纖維與鋁合金相結合，完成了適應現代大飛機要求的復合材料。
機翼震顫與蜻蜓。飛機在高速飛行的時候，機翼會發生顫振現象。也就是說，飛機的翅膀會不由自主地振動，這種有害的振動可能造成翼折人亡的慘劇。被譽為昆蟲里「飛行之王」的蜻蜓，它在振翅飛行時，也會遇到有害的顫振現象。但是，神奇的造物者賦予了它們消除這種現象的方法。蜻蜓每一片翅膀前緣的上方，都有一塊加厚的深色角質層或稱色素斑，叫翅痣。這就是它們消除顫振隱患的特殊裝置。科學家虛心向蜻蜓學習，在飛機機翼前端的邊緣，像打補丁一樣，安裝了一塊長方形的金屬板，稱為抗震顫裝置。昆蟲的小技巧，幫助人類解決了大問題。
機翼表面與海鳥。海鳥可以通過喙部察覺出空氣中的陣風荷載量（Gust Load），並通過調節翅膀的形狀抑制升力。運用此原理，新型的空客A350 XWB通過安裝在機頭的探測器可以檢測風力並利用其可移動的機翼表面提高飛行效率。此設計可以進一步節能減排。
飛機塗料與鯊魚皮。自適應表面的設計與開發是飛機設計具備顯著環境適應性的領域，要從自然界尋找靈感。今天的民用客機，40%的阻力可歸結於湍流邊界層。連續的自適應表面可以破壞這層湍流然後消除蒙皮摩擦阻力。拉條（飛機表面順氣流方向的一行小溝）可以減少4-7%的蒙皮摩擦力。但是拉條很容易損壞，所以是個重大工程問題。不過，德國弗勞恩霍夫研究所設計了一種塗料，模仿鯊魚皮並加入了類似拉條的小溝，可以用蠟紙版作為飛機最外側塗層。該塗料包含納米件，保證它可以抵擋紫外線而改變溫度。研究所表示該塗料應用到飛機上可以每年節省448萬噸燃油。
機艙設備與荷葉。在現在的進化階段，荷葉表面的角質可以使其表面的雨水滾落並帶走污濁以保持自身的清潔與乾燥。這就是「荷花效應（the Lotus Effect）」。荷葉的這種特性激發了人們在機艙設備塗層設計上的靈感。這種塗層可以使水分以滾珠的形式流走並同時去除污物。這樣就提高了飛機的清潔度，同時還能省水，減重，降耗並減少碳排放。此靈感已經在空客飛機上的衛生間得到了應用。在未來，座位和地毯的材料也很可能被這樣設計。
列陣飛行與大雁。在自然界中，大雁遷徙時會列陣集體飛行以節省能量並增加飛行距離。列陣飛行時，領頭雁的翅膀會產生漩渦狀氣流，其後的雁就會因此得到額外的升力，也就是說會省力。機翼也可以有同樣的效果，稱之為「尾渦」（Trailing Vortex）。軍用飛機經常利用列陣飛行減少能耗。目前，客運噴氣式飛機出於安全考慮，還沒有使用這種方法。
飛機降落與蒼蠅。蒼蠅一旦起飛，可在0.15秒內加速至每小時10公里的速度。蒼蠅飛行時的轉向角速度可達每秒6個旋轉，即2160度。蒼蠅還能垂直上下飛行，甚至倒退飛行，即使因撞到障礙物而突然失速，也可以在幾毫秒內恢復飛行。不管在哪種表面，蒼蠅都能輕巧地達成零速度著地。昆蟲學家研究發現，蒼蠅的後翅退化成一對平衡棒。當它飛行時，平衡棒以一定的頻率進行機械振動，可以調節翅膀的運動方向，是保持蒼蠅身體平衡的導航儀。科學家據此原理研製成一代新型導航儀--振動陀螺儀，大大改進了飛機的飛行性能LlJ，可使飛機自動停止危險的滾翻飛行，在機體強烈傾斜時還能自動恢復平衡，即使是飛機在最復雜的急轉彎時也萬無一失。
機翼結構與蝴蝶。蝴蝶可謂是地球上最精美的生物之一，但其華麗的外表也掩飾了其復雜精細的翅膀結構。這些翅膀可是它們高效飛行的利器。它們柔軟的外膜和血管時緊時松，使其能在任何飛行階段都收放自如。同樣，空客工程師已研發出可以在飛行中自動翻轉的機翼。如果可以控制其轉動，那麼飛行效率將得到提高，能耗也會降低。目前，工程師們正在研究是否能夠效仿蝴蝶的微毛細血管翅膀結構，在機翼設計中採用小型可移動表面及靈活的內部組件，從而提高飛行效率。
氣動雜訊與貓頭鷹。經歷了2000萬年的進化，如今，貓頭鷹已擁有鋸齒狀的翅羽以及絨毛狀的腿部羽毛。這可以幫助它們最大限度地減少氣動雜訊。盡管相比於40年前的飛機，現代飛機的雜訊已經降低了75%，空客工程師仍希望通過進一步的研究，揭示貓頭鷹靜音飛翔的奧秘。新的創意包括：模仿貓頭鷹羽毛後緣的可伸縮式刷子邊緣及天鵝絨般的起落架塗層。
噴氣發動機與烏賊。根據牛頓第三定律，作用在物體上的力都有大小相等方向相反的反作用力。事實上，這一原理在海洋生物中也是早就存在的。比如烏賊（墨魚）、水母的反沖原理。烏賊遭到危險時，能從腔內噴出一束墨汁，一方面把水的顏色弄深，一方面提供反作用力向前迅速竄逃。飛機噴氣發動機推進的原理也是如此。噴氣發動機在工作時，從前端吸入大量的空氣，燃燒後高速噴出，在此過程中，發動機向氣體施加力，使之向後加速，氣體也給發動機一個反作用力，推動飛機前進。
❿ 仿生學的研究方法是什麼
仿生學是生物學、數學和工程技術學相互滲透而結合成的一門新興的邊緣科學。第一 屆仿生學會議為仿生學確定了一個有趣而形象的標志：一個巨大的積分符號，把解剖 刀和電烙鐵「積分」在一起。這個符號的含義不僅顯示出仿生學的組成，而且也概括 表達了仿生學的研究途徑。 仿生學的任務就是要研究生物系統的優異能力及產生的原理，並把它模式化，然後應 用這些原理去設計和製造新的技術設備。 仿生學的主要研究方法就是提出模型，進行模擬。其研究程序大致有以下三個階段： 首先是對生物原型的研究。根據生產實際提出的具體課題，將研究所得的生物資料予 以簡化，吸收對技術要求有益的內容，取消與生產技術要求無關的因素，得到一個生 物模型；第二階段是將生物模型提供的資料進行數學分析，並使其內在的聯系抽象化 ，用數學的語言把生物模型「翻譯」成具有一定意義的數學模型；最後數學模型製造 出可在工程技術上進行實驗的實物模型。當然在生物的模擬過程中，不僅僅是簡單的 仿生，更重要的是在仿生中有創新。經過實踐——認識——再實踐的多次重復，才能 使模擬出來的東西越來越符合生產的需要。這樣模擬的結果，使最終建成的機器設備 將與生物原型不同，在某些方面甚上超過生物原型的能力。例如今天的飛機在許多方 面都超過了鳥類的飛行能力，電子計算機在復雜的計算中要比人的計算能力迅速而可 靠。 仿生學的基本研究方法使它在生物學的研究中表現出一個突出的特點，就是整體性。 從仿生學的整體來看，它把生物看成是一個能與內外環境進行聯系和控制的復雜系統 。它的任務就是研究復雜系統內各部分之間的相互關系以及整個系統的行為和狀態。 生物最基本的特徵就是生物的自我更新和自我復制，它們與外界的聯系是密不可分的 。生物從環境中獲得物質和能量，才能進行生長和繁殖；生物從環境中接受信息，不 斷地調整和綜合，才能適應和進化。長期的進化過程使生物獲得結構和功能的統一， 局部與整體的協調與統一。仿生學要研究生物體與外界刺激（輸入信息）之間的定量 關系，即著重於數量關系的統一性，才能進行模擬。為達到此目的，採用任何局部的 方法都不能獲得滿意的效果。因此，仿生學的研究方法必須著重於整體。 仿生學的研究內容是極其豐富多彩的，因為生物界本身就包含著成千上萬的種類，它 們具有各種優異的結構和功能供各行業來研究。自從仿生學問世以來的二十幾年內， 仿生學的研究得到迅速的發展，且取得了很大的成果。就其研究范圍可包括電子仿生 、機械仿生、建築仿生、化學仿生等。隨著現代工程技術的發展，學科分支繁多，在 仿生學中相應地開展對口的技術仿生研究。例如：航海部門對水生動物運動的流體力 學的研究；航空部門對鳥類、昆蟲飛行的模擬、動物的定位與導航；工程建築對生物 力學的模擬；無線電技術部門對於人神經細胞、感覺器宮和神經網路的模擬；計算機 技術對於腦的模擬似及人工智慧的研究等。在第一屆仿生學會議上發表的比較典型的 課題有：「人造神經元有什麼特點」、「設計生物計算機中的問題」、「用機器識別 圖像」、「學習的機器」等。從中可以看出以電子仿生的研究比較廣泛。仿生學的研 究課題多集中在以下三種生物原型的研究，即動物的感覺器官、神經元、神經系統的 整體作用。以後在機械仿生和化學仿生方面的研究也隨之開展起來，近些年又出現新 的分支，如人體的仿生學、分子仿生學和宇宙仿生學等。 總之，仿生學的研究內容，從模擬微觀世界的分子仿生學到宏觀的宇宙仿生學包括了 更為廣泛的內容。而當今的科學技術正是處於一個各種自然科學高度綜合和互相交叉 、滲透的新時代，仿生學通過模擬的方法把對生命的研究和實踐結合起來，同時對生 物學的發展也起了極大的促進作用。在其它學科的滲透和影響下，使生物科學的研究 在方法上發生了根本的轉變；在內容上也從描述和分析的水平向著精確和定量的方向 深化。生物科學的發展又是以仿生學為渠道向各種自然科學和技術科學輸送寶貴的資 料和豐富的營養，加速科學的發展。閃此，仿生學的科研顯示出無窮的生命力，它的 發展和成就將為促進世界整體科學技術的發展做出巨大的貢獻。
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