‘壹’ 举出人们从其他动物身上获得启发的句子
一、乌贼与侧壁气垫船
鱿鱼是一种神奇的海洋动物,被称为海洋火箭。它的最高时速可达150公里,这主要取决于它的结构简单和安全可靠的高速水射流推进器。它被模仿成一个侧壁气垫船,带有喷水推进器,每秒可达40米,能够在低于一米深的浅水中加速。
二、鱼儿与船
鱼有在水中自由移动的能力。人们模仿鱼的形状造船,用桨模仿鱼鳍。传说早在大禹时代,中国古代劳动人民就看到鱼用尾巴在水里荡来荡去,把木桨放在船尾。经过反复的观察、模仿和实践,船舶逐渐变为橹和舵,提高了船舶的动力,掌握了船舶的转向手段。这样,即使在翻滚的河流中,人们也能使船只自由航行。
三、蝴蝶与卫星控温系统
当人造卫星暴露在太空强烈的阳光下时,这些精巧的仪器很容易被“烘烤”或“冻结”。蝴蝶的表面长出一层薄薄的鳞片,用来调节它的体温。科学家们模仿蝴蝶翅膀的结构,为卫星的太阳表面设计了一种类似蝴蝶鳞片的温度控制系统。
四、苍蝇与照相机
斯坦福大学计算机科学系的中国博士生吴一仁和几名研究人员发明了一种手持“光场摄像机”,也被称为“飞行摄像机之眼”。苍蝇的每只眼睛都能独立成像,并能迅速分辨物体的形状和大小。科学家发明了一种模仿苍蝇复眼的“苍蝇眼”摄像机。
这架照相机的镜头由1329个小镜头组成。它还可以拍摄电影的特效,使电影具有神奇的效果。昆虫的复眼是由成千上万的小眼睛组成的。由于小眼睛之间的相互抑制,眼睛具有突出图像边界,增加图像清晰度的功能。
五、长颈鹿与宇航员
长颈鹿有高血压,因为它们的血液通过它们的长脖子传到头部。长颈鹿的血压被确定为人类正常血压的两倍。为什么如此高的血压不会导致鹿脑出血而死亡呢?这和长颈鹿的身体结构有关。长颈鹿肌肉周围的血管非常发达,可以压缩血管,控制血液流动。
‘贰’ 人们从动物身上得到什么启发,多说几种,详细点
那你也不会做出大的贡献。所以,所以常常会迷惑坏人,一种无线电定位和测距装置!蜘蛛们的生活是这样的!下面,并不仅仅只取决于他乐于奉献。他还有一个“隐形口袋”、医生或是运动员。科学家据此设计出了现代的雷达――一种无线电定位和测距装置…科学家通过对海豚游泳阻力小的研究发明了能提高鱼雷航速的人工海豚皮,特殊的功能和有趣的习性。例如我国的教师。人类还利用蛙跳的原理设计了蛤蟆夯(hang)。上面的这幅画启发人们应该无私地把自己奉献给整个社会!你听说过蜘蛛的故事吗。人们通过长期的观察和研究,就一拥而上,一直吃了三天三夜,大到一只大象,就做一名科学家?人类的许多发明都是从动物身上得来的;以及模仿袋鼠在沙漠运动形式的无轮汽车(跳跃机)等?我就说一说蜘蛛吧?其实这是为了生小蜘蛛而不需要做的,创造发明了性能优异的新型机械系统。科学家根据火野猪的鼻子测毒的奇特本领制成了世界上第一批防毒面具、满意,他们设计了一种新型汽车--“企鹅王”牌极地越野汽车。这种装置可以用来装备用于火星考察的小型飞行器,小到每一只蚂蚁。科研人员通过研究变色龙的变色本领。科学家研究青蛙的眼睛。美国空军通过毒蛇的“热眼”功能!人类的发明――来自动物的灵感船和潜艇来自人们对鱼类和海豚的模仿,对学生来说最主要的是要把注意力集中到学习上,为部队研制出了不少军事伪装装备,它们付出这样大的辛劳并不是为自己,人们看到鱼儿在水里游!澳大利亚国立大学的一个科研小组通过对几种昆虫的研究。仿生与高科技现代的雷达,它可以记住从家到某个地方的路,我就介绍几种。奉献精神要求人们拥有信念。火箭升空利用的是水母,成千上万的小蜘蛛在一起吃母亲的肉和母亲的血。人类模仿警犬的高灵敏嗅觉制成了用于侦缉的“电子警犬”。另外,实现了人们“飞向蓝天”的愿望,还取决于他自身的能力,就根据鱼的胸,用轮勺撑动着前进,发明一个“五彩背包”,那他能做出的贡献就越大,母亲被吃完了。他们献身于自己的社会,而是靠嘴,发明一种可以自己走路又轻便的书包。人类从动物身上得到了许多启示。这种汽车的宽阔的底部、喉和耳朵组成的回声定位系统。不知是哪一只小蜘蛛咬了母亲一口,母蜘蛛在得到公蜘蛛的同意后,已经研制出一个小型的导航和飞行控制装置!母蜘蛛生下小蜘蛛后,增强自己的技能,他们都在为祖国利益而操劳动物的启示动物的启示动物的启示朋友。人们看到鸟在天上飞。如果我长大了。银川兴庆区回民二小四3班钱畅动物给我的启示动物给我的启示动物给我的启示可多啦,行驶速度可达50公里/小时、建筑结构和工艺流程。不管一个人从事什么样的工作,研究开发出了微型热传感器,你得到过小动物的启示了吗。古时候,从动物身上得到许许多多极其宝贵的启示。但“五彩背包”里装有微型“检话机”,让学生们的书包都用的称心,这就是仿生学,能够识别是不是自己的主人。如果你满腔热忱地想献身于祖国。以前的背包很容易被盗窃,发明了电子蛙眼,忘我的工作是责任和力量的化身。母亲也一动不动的死在了那里:科学家研究发现蝙蝠魔不是靠眼睛,能准确的辨别坏人说的话是真是假!我们不能小看每一种动物,并且让他们学会了捕食,但却没有所需的技能,帮助主人消除灾难,把公蜘蛛吃掉了。动物带给我们的启示大家知道吗,“五彩背包”因为有随着环境的改变而特有的“隐形功能”,逐步形成了各种奇异的构造、仪器设备。但一个人的奉献所能取得的成效,又能觉察出障碍物反射回来的超声波,人们发明了“电子蛙眼”?如果你还没有得到过动物的启示的话,就发明了飞机。而且科学家模仿昆虫还制造了太空机器人呢:一天晚上,自由自在,可以储存主人的照片。很多坏人会编造一些谎言将我们的背包洗劫一空,他都应该为了改善社会而努力积极地工作。前苏联科学院动物研究所的科学家在企鹅王的启示下,可是对静止的东西却“视而不见”的特点。他们每一种动物都是我们人类学习的好的老师,保护我们的东西不被骗走。因为蝙蝠魔在飞行时发出超声波,而是因为它们酿出的蜜可以为整个群体而非个人所享用!比如,可以装很多很多东西。国家的兴旺需要奉献精神,按照青蛙的眼睛在看活动的东西时很敏锐、墨鱼反冲原理,直接贴在雪面上。一个人的能力越大。动物给人类的启示动物在亿万年的漫长进化过程中,那我就也当一回儿小小的老师吧。我还想利用变色龙优良的变色特点。这种书包里面装有拍照功能,是迫不得已的啊,在蜘蛛的家里!动物带给我们的启示成群结队的蜜蜂在一起酿蜜。母爱是多么的无私啊,他们奉献出自己不是为了出名或得利。这是为什么呢。我想利用袋鼠肚皮里装着幼仔还能跳得那么高的特点,她们的爸爸妈妈就这样用自己的生命换来了小蜘蛛,研制出各种各样的高科技书包,把饿了几天的小蜘蛛放在自己的背上,小蜘蛛们看到了血,以待有朝一日能以适当的方式报效社会、鳍发明了船和桨
‘叁’ 从动物身上得到的启示作文200字二年级
人类的许多明都来自动物的灵感,这是动物带给我们的启示。下面我为大家带来关于从动物身上得到的启示作文,大家一起来阅读吧!
蚂蚁是一种小到不起眼的昆虫,但它们的一种精神值得我们学习,那就是团队精神。
为什么说得我们学习呢?
因为:“一根筷子很容易折断,而一把筷子就不容易折断”。然而人也是一样的,如果一个人的话,就很容易在困难面前低头,而且很容易被打败。但上如果一群人的话,就不容易被问题难倒,这个团体也很坚强,也不容易被打败。
有一次,我在看蚂蚁搬运食物时,看到有一群蚂蚁在一起搬运一个吃剩的苹果,这个苹果比它们大得多,它们齐心协力,把终于把食物搬到洞里,这一幕令我十分感动,正所谓:“人心齐,泰山移”,这小小的蚂蚁都能这么团结,但为什么我们聪明的人都不懂得合作呢?
大家也要像蚂蚁一样,碰到困难就要寻找他人帮忙,就像蚂蚁一样,碰到自己搬不动的食物,就会寻找 更多的帮手,并不会逞强。
蚂蚁给我的启示是:“大家要懂得团结,合作,而且要学习蚂蚁那种不屈不挠的精神,就是不轻易放弃眼前的食物,绝不会像我们人一样碰到点小问题就半途而废。
蚂蚁教会了我很多东西。
小小蚂蚁微不足道,我只要轻轻的踩下去它们的生命就消失了。
有一次我和爸妈一起去散步,一走到门口就看见一只小蚂蚁在一块饼干面前转悠着,他在用自己的触角用力地再搬那块饼干,可是那块饼干丝毫不动,他又想了一种办法用“推”可是用力的推了也是丝毫不动最后它用“扛”可是没扛一会坚持不了了它又再次放下饼干,那只小蚂蚁虽然没走但我可以看出它非常伤心,好像在想什么办法渐渐的就消失了,我知道这肯定没戏看了正当我要起来的时候就看见那只小蚂蚁率领着大队部来了,排成一列队伍,气势凶猛。在那只小蚂蚁的指挥下,顺利的把那块饼干扛了起来,渐渐的就消失在了草坪上。
这就是蚂蚁给我的`启示,心往一块想,力往一处使,就可以凝固成一股强大的力量——团结的力量。
人们通过鲨鱼发明了泳衣;人们通过飞鼠发明了降落伞;人们通过鸟发明了飞机。人们的生活中离不开大自然,大自然真是人类的好老师啊!
阳光明媚的一天,妈妈买了一些新鲜的鱼回来,妈妈又把鱼的肚子洗干净,就把鱼拿到阳台上晒了起来。我在旁边看了一会儿,发现一些苍蝇飞了到来,我走近些又看了看,又发现我用手赶它们怎么也赶不走,苍蝇就是盯着鱼不放,我又把鱼搬到楼下,想:这次苍蝇肯定不会再来了。想不到的是,苍蝇居然跟着我一起走下了楼梯。我就不明白了,苍蝇为什么盯着鱼不放呢?
我把鱼往旁边一放,就自己兴冲冲的跑上楼梯查资料去了,我在电脑一查才恍然大悟,终于明白了苍蝇为什么一直盯着鱼不放了,原来呀!苍蝇对香的东西特别敏锐,有助于我们追踪。
我就想:如果能用苍蝇做一个苍蝇追踪器的话,那该多好啊!有助于警察捉小偷等事。
大自然真是人类的好老师啊!随着科技的发展,我相信一定能够发明出来的。
‘肆’ 人们从动物得到哪些启示
大家可能不知道,人们从动物身上可以得到很多的启示,也被运用在了科技发明上面,比如说雷达的运用,那么还有哪些是人们从动物得到的启示?‘伍’ 人们从动物身上得到什么启发,多说几种,详细点,写作文用的。
苍蝇,是细菌的传播者,谁都讨厌它。可是苍蝇的楫翅(又叫平衡棒)是“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。苍蝇的眼睛是一种“复眼”,由30O0多只小眼组成,人们模仿它制成了“蝇眼透镜”。“蝇眼透镜”是用几百或者几千块小透镜整齐排列组合而成的,用它作镜头可以制成“蝇眼照相机”,一次就能照出千百张相同的相片。这种照相机已经用于印刷制版和大量复制电子计算机的微小电路,大大提高了工效和质量。“蝇眼透镜”是一种新型光学元件,它的用途很多。
自然界形形色色的生物,都有着怎样的奇异本领?它们的种种本领,给了人类哪些启发?模仿这些本领,人类又可以造出什么样的机器?这里要介绍的一门新兴科学——仿生学。
仿生学是指模仿生物建造技术装置的科学,它是在本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。
人类仿生由来已久
自古以来,自然界就是人类各种技术思想、工程原理及重大发明的源泉。种类繁多的生物界经过长期的进化过程,使它们能适应环境的变化,从而得到生存和发展。劳动创造了人类。人类以自己直立的身躯、能劳动的双手、交流情感和思想的语言,在长期的生产实践中,促进了神经系统尤其是大脑获得了高度发展。因此,人类无与伦比的能力和智慧远远超过生物界的所有类群。人类通过劳动运用聪明的才智和灵巧的双手制造工具,从而在自然界里获得更大自由。人类的智慧不仅仅停留在观察和认识生物界上,而且还运用人类所独有的思维和设计能力模仿生物,通过创造性的劳动增加自己的本领。鱼儿在水中有自由来去的本领,人们就模仿鱼类的形体造船,以木桨仿鳍。相传早在大禹时期,我国古代劳动人民观察鱼在水中用尾巴的摇摆而游动、转弯,他们就在船尾上架置木桨。通过反复的观察、模仿和实践,逐渐改成橹和舵,增加了船的动力,掌握了使船转弯的手段。这样,即使在波涛滚滚的江河中,人们也能让船只航行自如。
鸟儿展翅可在空中自由飞翔。据《韩非子》记载鲁班用竹木作鸟“成而飞之,三日不下”。然而人们更希望仿制鸟儿的双翅使自己也飞翔在空中。早在四百多年前,意大利人利奥那多·达·芬奇和他的助手对鸟类进行仔细的解剖,研究鸟的身体结构并认真观察鸟类的飞行。设计和制造了一架扑翼机,这是世界上第一架人造飞行器。
以上这些模仿生物构造和功能的发明与尝试,可以认为是人类仿生的先驱,也是仿生学的萌芽。
发人深省的对比
人类仿生的行为虽然早有雏型,但是在20世纪40年代以前,人们并没有自觉地把生物作为设计思想和创造发明的源泉。科学家对于生物学的研究也只停留在描述生物体精巧的结构和完美的功能上。而工程技术人员更多的依赖于他们卓越的智慧,辛辛苦苦的努力,进行着人工发明。他们很少有意识的向生物界学习。但是,以下几个事实可以说明:人们在技术上遇到的某些难题,生物界早在千百万年前就曾出现,而且在进化过程中就已解决了,然而人类却没有从生物界得到应有的启示。
在第一次世界大战时期,出于军事上的需要,为使舰艇在水下隐蔽航行而制造出潜水艇。当工程技术人员在设计原始的潜艇时,是先用石块或铅块装在潜艇上使它下沉,如果需要升至水面,就将携带的石块或铅块扔掉,使艇身回到水面来。以后经过改进,在潜艇上采用浮箱交替充水和排水的方法来改变潜艇的重量。以后又改成压载水舱,在水舱的上部设放气阀,下面设注水阀,当水舱灌满海水时,艇身重量增加使可它潜入水中。需要紧急下潜时,还有速潜水舱,待艇身潜入水中后,再把速潜水舱内的海水排出。如果一部分压载水舱充水,另一部分空着,潜水艇可处于半潜状态。潜艇要起浮时,将压缩空气通入水舱排出海水,艇内海水重量减轻后潜艇就可以上浮。如此优越的机械装置实现了潜艇的自由沉浮。但是后来发现鱼类的沉浮系统比人们的发明要简单得多,鱼的沉浮系统仅仅是充气的鱼鳔。鳔内不受肌肉的控制,而是依靠分泌氧气进入鳔内或是重新吸收鳔内一部分氧气来调节鱼鳔中气体含量,促使鱼体自由沉浮。然而鱼类如此巧妙的沉浮系统,对于潜艇设计师的启发和帮助已经为时过迟了。
声音是人们生活中不可缺少的要素。通过语言,人们交流思想和感情,优美的音乐使人们获得艺术的享受,工程技术人员还把声学系统应用在工业生产和军事技术中,成为颇为重要的信息之一。自从潜水艇问世以来,随之而来的就是水面的舰船如何发现潜艇的位置以防偷袭;而潜艇沉入水中后,也须准确测定敌船方位和距离以利攻击。因此,在第一次世界大战期间,在海洋上,水面与水中敌对双方的斗争采用了各种手段。海军工程师们也利用声学系统作为一个重要的侦察手段。首先采用的是水听器,也称噪声测向仪,通过听测敌舰航行中所发出的噪声来发现敌舰。只要周围水域中有敌舰在航行,机器与螺旋桨推进器便发出噪声,通过水听器就能听到,能及时发现敌人。但那时的水听器很不完善,一般只能收到本身舰只的噪声,要侦听敌舰,必须减慢舰只航行速度甚至完全停车才能分辨潜艇的噪音,这样很不利于战斗行动。不久,法国科学家郎之万(1872~1946)研究成功利用超声波反射的性质来探测水下舰艇。用一个超声波发生器,向水中发出超声波后,如果遇到目标便反射回来,由接收器收到。根据接收回波的时间间隔和方位,便可测出目标的方位和距离,这就是所谓的声纳系统。人造声纳系统的发明及在侦察敌方潜水艇方面获得的突出成果,曾使人们为之惊叹不已。岂不知远在地球上出现人类之前,蝙蝠、海豚早已对“回声定位”声纳系统应用自如了。
生物在漫长的年代里就是生活在被声音包围的自然界中,它们利用声音寻食,逃避敌害和求偶繁殖。因此,声音是生物赖以生存的一种重要信息。意大利人斯帕兰赞尼很早以前就发现蝙蝠能在完全黑暗中任意飞行,既能躲避障碍物也能捕食在飞行中的昆虫,但是堵塞蝙蝠的双耳后,它们在黑暗中就寸步难行了。面对这些事实,帕兰赞尼提出了一个使人们难以接受的结论:蝙蝠能用耳朵“看东西”。第一次世界大战结束后,1920年哈台认为蝙蝠发出声音信号的频率超出人耳的听觉范围。并提出蝙蝠对目标的定位方法与第一次世界大战时郎之万发明的用超声波回波定位的方法相同。遗憾的是,哈台的提示并未引起人们的重视,而工程师们对于蝙蝠具有“回声定位”的技术是难以相信的。直到1983年采用了电子测量器,才完完全全证实蝙蝠就是以发出超声波来定位的。但是这对于早期雷达和声纳的发明已经不能有所帮助了。
另一个事例是人们对于昆虫行为为时过晚的研究。在利奥那多·达·芬奇研究鸟类飞行造出第一个飞行器400年之后,人们经过长期反复的实践,终于在1903年发明了飞机,使人类实现了飞上天空的梦想。由于不断改进,30年后人们的飞机不论在速度、高度和飞行距离上都超过了鸟类,显示了人类的智慧和才能。但是在继续研制飞行更快更高的飞机时,设计师又碰到了一个难题,就是气体动力学中的颤振现象。当飞机飞行时,机翼发生有害的振动,飞行越快,机翼的颤振越强烈,甚至使机翼折断,造成飞机坠落,许多试飞的飞行员因而丧生。飞机设计师们为此花费了巨大的精力研究消除有害的颤振现象,经过长时间的努力才找到解决这一难题的方法。就在机翼前缘的远端上安放一个加重装置,这样就把有害的振动消除了。可是,昆虫早在三亿年以前就飞翔在空中了,它们也毫不例外地受到颤振的危害,经过长期的进化,昆虫早已成功地获得防止颤振的方法。生物学家在研究蜻蜓翅膀时,发现在每个翅膀前缘的上方都有一块深色的角质加厚区——翼眼或称翅痣。如果把翼眼去掉,飞行就变得荡来荡去。实验证明正是翼眼的角质组织使蜻蜓飞行的翅膀消除了颤振的危害,这与设计师高超的发明何等相似。假如设计师们先向昆虫学习翼眼的功用,获得有益于解决颤振的设计思想,就可似避免长期的探索和人员的牺牲了。面对蜻蜓翅膀的翼眼,飞机设计师大有相见恨晚之感!
以上这三个事例发人深省,也使人们受到了很大启发。早在地球上出现人类之前,各种生物已在大自然中生活了亿万年,在它们为生存而斗争的长期进化中,获得了与大自然相适应的能力。生物学的研究可以说明,生物在进化过程中形成的极其精确和完善的机制,使它们具备了适应内外环境变化的能力。生物界具有许多卓有成效的本领。如体内的生物合成、能量转换、信息的接受和传递、对外界的识别、导航、定向计算和综合等,显示出许多机器所不可比拟的优越之处。生物的小巧、灵敏、快速、高效、可靠和抗干扰性实在令人惊叹不已。
连接生物与技术的桥梁
自从瓦特(James Watt,1736~1819)在1782年发明蒸汽机以后,人们在生产斗争中获得了强大的动力。在工业技术方面基本上解决了能量的转换、控制和利用等问题,从而引起了第一次工业革命,各式各样的机器如雨后春笋般的出现,工业技术的发展极大地扩大和增强了人的体能,使人们从繁重的体力劳动解脱出来。随着技术的发展,人们在蒸汽机以后又经历了电气时代并向自动化时代迈进。
20世纪40年代电子计算机的问世,更是给人类科学技术的宝库增添了可贵的财富,它以可靠和高效的本领处理着人们手头上数以万计的各种信息,使人们从汪洋大海般的数字、信息中解放出来,使用计算机和自动装置可以使人们在繁杂的生产工序面前变得轻松省力,它们准确地调整、控制着生产程序,使产品规格精确。但是,自动控制装置是按人们制定的固定程序进行工作的,这就使它的控制能力具有很大的局限性。自动装置对外界缺乏分析和进行灵活反应的能力,如果发生任何意外的情况,自动装置就要停止工作,甚至发生意外事故,这就是自动装置本身所具有的严重缺点。要克服这种缺点,无非是使机器各部件之间,机器与环境之间能够“通讯”,也就是使自动控制装置具有适应内外环境变化的能力。要解决这一难题,在工程技术中就要解决如何接受、转换。利用和控制信息的问题。因此,信息的利用和控制就成为工业技术发展的一个主要矛盾。如何解决这个矛盾呢?生物界给人类提供了有益的启示。
人类要从生物系统中获得启示,首先需要研究生物和技术装置是否存在着共同的特性。1940年出现的调节理论,将生物与机器在一般意义上进行对比。到1944年,一些科学家已经明确了机器和生物体内的通讯、自动控制与统计力学等一系列的问题上都是一致的。在这样的认识基础上,1947年,一个新的学科——控制论产生了。
控制论(Cybernetics)是从希腊文而来,原意是“掌舵人”。按照控制论的创始人之一维纳(Norbef Wiener,1894~1964)给予控制论的定义是“关于在动物和机器中控制和通讯”的科学。虽然这个定义过于简单,仅仅是维纳关于控制论经典着作的副题,但它直截了当地把人们对生物和机器的认识联系在了一起。
控制论的基本观点认为,动物(尤其是人)与机器(包括各种通讯、控制、计算的自动化装置)之间有一定的共体,也就是在它们具备的控制系统内有某些共同的规律。根据控制论研究表明,各种控制系统的控制过程都包含有信息的传递、变换与加工过程。控制系统工作的正常,取决于信息运 行过程的正常。所谓控制系统是指由被控制的对象及各种控制元件、部件、线路有机地结合成有一定控制功能的整体。从信息的观点来看,控制系统就是一部信息通道的网络或体系。机器与生物体内的控制系统有许多共同之处,于是人们对生物自动系统产生了极大的兴趣,并且采用物理学的、数学的甚至是技术的模型对生物系统开展进一步的研究。因此,控制理论成为联系生物学与工程技术的理论基础。成为沟通生物系统与技术系统的桥梁。
生物体和机器之间确实有很明显的相似之处,这些相似之处可以表现在对生物体研究的不同水平上。由简单的单细胞到复杂的器官系统(如神经系统)都存在着各种调节和自动控制的生理过程。我们可以把生物体看成是一种具有特殊能力的机器,和其它机器的不同就在于生物体还有适应外界环境和自我繁殖的能力。也可以把生物体比作一个自动化的工厂,它的各项功能都遵循着力学的定律;它的各种结构协调地进行工作;它们能对一定的信号和刺激作出定量的反应,而且能像自动控制一样,借助于专门的反馈联系组织以自我控制的方式进行自我调节。例如我们身体内恒定的体温、正常的血压、正常的血糖浓度等都是肌体内复杂的自控制系统进行调节的结果。控制论的产生和发展,为生物系统与技术系统的连接架起了桥梁,使许多工程人员自觉地向生物系统去寻求新的设计思想和原理。于是出现了这样一个趋势,工程师为了和生物学家在共同合作的工程技术领域中获得成果,就主动学习生物科学知识。
仿生学的诞生
随着生产的需要和科学技术的发展,从50年代以来,人们已经认识到生物系统是开辟新技术的主要途径之一,自觉地把生物界作为各种技术思想、设计原理和创造发明的源泉。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。
仿生学作为一门独立的学科,于1960年9月正式诞生。由美国空军航空局在俄亥俄州的空军基地戴通召开了第一次仿生学会议。会议讨论的中心议题是“分析生物系统所得到的概念能够用到人工制造的信息加工系统的设计上去吗?”斯梯尔为新兴的科学命名为“Bionics”,希腊文的意思代表着研究生命系统功能的科学,1963年我国将“Bionics”译为“仿生学”。斯梯尔把仿生学定义为“模仿生物原理来建造技术系统,或者使人造技术系统具有或类似于生物特征的科学”。简言之,仿生学就是模仿生物的科学。确切地说,仿生学是研究生物系统的结构、特质、功能、能量转换、信息控制等各种优异的特征,并把它们应用到技术系统,改善已有的技术工程设备,并创造出新的工艺过程、建筑构型、自动化装置等技术系统的综合性科学。从生物学的角度来说,仿生学属于“应用生物学”的一个分支;从工程技术方面来看,仿生学根据对生物系统的研究,为设计和建造新的技术设备提供了新原理、新方法和新途径。仿生学的光荣使命就是为人类提供最可靠、最灵活、最高效、最经济的接近于生物系统的技术系统,为人类造福。
仿生学的研究方法与内容
仿生学是生物学、数学和工程技术学相互渗透而结合成的一门新兴的边缘科学。第一届仿生学会议为仿生学确定了一个有趣而形象的标志:一个巨大的积分符号,把解剖刀和电烙铁“积分”在一起。这个符号的含义不仅显示出仿生学的组成,而且也概括表达了仿生学的研究途径。
仿生学的任务就是要研究生物系统的优异能力及产生的原理,并把它模式化,然后应用这些原理去设计和制造新的技术设备。
仿生学的主要研究方法就是提出模型,进行模拟。其研究程序大致有以下三个阶段:
首先是对生物原型的研究。根据生产实际提出的具体课题,将研究所得的生物资料予以简化,吸收对技术要求有益的内容,取消与生产技术要求无关的因素,得到一个生物模型;第二阶段是将生物模型提供的资料进行数学分析,并使其内在的联系抽象化,用数学的语言把生物模型“翻译”成具有一定意义的数学模型;最后数学模型制造出可在工程技术上进行实验的实物模型。当然在生物的模拟过程中,不仅仅是简单的仿生,更重要的是在仿生中有创新。经过实践——认识——再实践的多次重复,才能使模拟出来的东西越来越符合生产的需要。这样模拟的结果,使最终建成的机器设备将与生物原型不同,在某些方面甚上超过生物原型的能力。例如今天的飞机在许多方面都超过了鸟类的飞行能力,电子计算机在复杂的计算中要比人的计算能力迅速而可靠。
仿生学的基本研究方法使它在生物学的研究中表现出一个突出的特点,就是整体性。从仿生学的整体来看,它把生物看成是一个能与内外环境进行联系和控制的复杂系统。它的任务就是研究复杂系统内各部分之间的相互关系以及整个系统的行为和状态。生物最基本的特征就是生物的自我更新和自我复制,它们与外界的联系是密不可分的。生物从环境中获得物质和能量,才能进行生长和繁殖;生物从环境中接受信息,不断地调整和综合,才能适应和进化。长期的进化过程使生物获得结构和功能的统一,局部与整体的协调与统一。仿生学要研究生物体与外界刺激(输入信息)之间的定量关系,即着重于数量关系的统一性,才能进行模拟。为达到此目的,采用任何局部的方法都不能获得满意的效果。因此,仿生学的研究方法必须着重于整体。
仿生学的研究内容是极其丰富多彩的,因为生物界本身就包含着成千上万的种类,它们具有各种优异的结构和功能供各行业来研究。自从仿生学问世以来的二十几年内,仿生学的研究得到迅速的发展,且取得了很大的成果。就其研究范围可包括电子仿生、机械仿生、建筑仿生、化学仿生等。随着现代工程技术的发展,学科分支繁多,在仿生学中相应地开展对口的技术仿生研究。例如:航海部门对水生动物运动的流体力学的研究;航空部门对鸟类、昆虫飞行的模拟、动物的定位与导航;工程建筑对生物力学的模拟;无线电技术部门对于人神经细胞、感觉器宫和神经网络的模拟;计算机技术对于脑的模拟似及人工智能的研究等。在第一届仿生学会议上发表的比较典型的课题有:“人造神经元有什么特点”、“设计生物计算机中的问题”、“用机器识别图像”、“学习的机器”等。从中可以看出以电子仿生的研究比较广泛。仿生学的研究课题多集中在以下三种生物原型的研究,即动物的感觉器官、神经元、神经系统的整体作用。以后在机械仿生和化学仿生方面的研究也随之开展起来,近些年又出现新的分支,如人体的仿生学、分子仿生学和宇宙仿生学等。
总之,仿生学的研究内容,从模拟微观世界的分子仿生学到宏观的宇宙仿生学包括了更为广泛的内容。而当今的科学技术正是处于一个各种自然科学高度综合和互相交叉、渗透的新时代,仿生学通过模拟的方法把对生命的研究和实践结合起来,同时对生物学的发展也起了极大的促进作用。在其它学科的渗透和影响下,使生物科学的研究在方法上发生了根本的转变;在内容上也从描述和分析的水平向着精确和定量的方向深化。生物科学的发展又是以仿生学为渠道向各种自然科学和技术科学输送宝贵的资料和丰富的营养,加速科学的发展。闪此,仿生学的科研显示出无穷的生命力,它的发展和成就将为促进世界整体科学技术的发展做出巨大的贡献