仿生学及其应用

1、作为发明的参考作为技术方案选择的宝库作为发展生态环境协调、可持续发展技术的宝贵教材作为自复制、自补偿、自组装、自生长、自适应、自调控技术的天然蓝本作为免疫、医药、治疗、抗逆技术的科学依据作为认知研究和智能机器的最好示范作为微纳米结构和微系统技术的极好参照作为优化人类可再生能源与物质利用技术的参照作为传感、判断、控制、隐身、环境适应等技术的最好学习对象作为数和形优美、简洁描述的最好对象。红外夜视仪蝴蝶与卫星控温系统昆虫触角的启发蝙蝠与无线定位潜艇与鱼海豚与回声定位 作用：夜间可见光很微弱，但人眼看不见的红外线却很丰富。红外线视仪可以帮助人们在夜间进行观察、搜索、瞄准和驾驶车辆。 猫色彩感的牺牲换

2、取的是它超级强大的夜视能力。在黑暗中，视锥细胞就开始罢工，这个时候，视网膜中的视杆细胞就上场，这种细胞无法感知色彩，因而在黑夜里我们看到的东西都是黑白的。 猫的视杆：视锥细胞的比例是25：1，而人类只有4：1，因而当切换到黑夜，猫就变得比人类更为灵敏，而且它的瞳孔在昏暗中可扩大至眼球表面的90%，微弱的光亮就足够它们觅取猎物。 红外夜视仪红外夜视仪是利用光电转换技术的军用夜视仪器。它分为主动式和被动式两种：前者用红外探照灯照射目标，接收反射的红外辐射形成图像；后者不发射红外线，依靠目标自身的红外 辐射形成 “热图像”， 故又称为”热像 仪”。位于太空的人造地球卫星，在受到阳光的强烈照射时，卫星

3、表面温度会高达2000；而在阴影区域，卫星表面温度会下降至零下200左右，很容易烤坏或冻坏各种仪器仪表，这曾使航天科学家伤透了脑筋。后来，科学工作者从蝴蝶身上受到启迪，原来在蝴蝶体表生长着一层细小的鳞片，有着调节体温的作用。每当阳光直射、气温上升时鳞片自动张开，以调整阳光照射的角度，从而减少对热能的吸收；而当外界气温下降时，鳞片自动闭合，紧贴体表，让阳光直射鳞片，从而把温度控制在正常范围内。科学家为人造地球卫星设计了一种犹如蝴蝶鳞片般的控温系统。 昆虫一般都有触角，不论白天黑夜，触角一接触物体，便能准确判断出是何物体，甚至还能感知物体的形状、硬度、气味等。科学家研究发现，昆虫的这种“特异功能”

4、来源于其触角的特殊结构触角的表面有许多孔，孔的底部布满感觉器官，其细胞里贮藏着大量的饵料信息素、气味识别信息素以及警报信息素等。模仿这种结构，科学家设计出了各种传感器和测量仪，广泛应用于机电、医疗、检测等诸多领域。又如，飞机高速飞行时，机翼受气流的冲击常发生颤振，从而导致机翼断裂、机毁人亡。科学家从蜻蜓翅膀上的黑色翅痣(一种较厚的角质组织)，想到了配重，于是“照葫芦画瓢”，给飞机机翼上装了配重，从此，飞机的此类事故大大减少。蝙蝠昼伏夜出，在空中忽上忽下兜圈子，能陡然改变飞行方向，避开障碍物，又能捕食正在飞行中的昆虫。科学家研究发现它不是靠眼睛，而是靠嘴、喉和耳朵组成的回声定位系统。因为蝙蝠在飞

5、行时发出超声波，又能觉察出障碍物反射回来的超声波。根据发出超声波到回收超声波的时间，即可判断出自己和障碍物间的距离，再依靠耳朵的定向作用，就能准确确定障碍物的方向和位置。蝙蝠的这种回声定位系统正是雷达的雏形。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。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

6、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

7、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（18721946）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。