拜生物為師：仿生學(xué)方法

發(fā)布時間： 2018-10-12 4857

1．基本原理

   通過模擬生物的結(jié)構(gòu)或功能原理而導(dǎo)致發(fā)明創(chuàng)造的途徑稱為仿生學(xué)方法。今天，仿生學(xué)已成為現(xiàn)代技術(shù)發(fā)明的重要途徑之一。生物原型成為現(xiàn)代發(fā)明的源泉。

仿生法啟示來自生物圈，注意觀察才能學(xué)會仿生。

2．主要途徑

   向生物索取技術(shù)原理，不僅具有令人陶醉和神往的光輝前景，而且所涉獵的內(nèi)容也相當(dāng)廣泛，事實(shí)上，人類從仿生學(xué)的角度所作發(fā)明的例子是很多的。例如從鳥類想到飛機(jī)。從蝙蝠想到雷達(dá)、從犰狳想到坦克、從石龍子想到偽裝色、從飛鼠想到降落傘等等。根據(jù)仿生學(xué)的研究成果，向生物索取技術(shù)原理大致有如下幾個方面：

（1）信息仿生

   主要是通過研究、模擬生物的感覺（包括視覺、聽覺、嗅覺、觸覺）、智能以及信息貯存、提取、傳輸?shù)确矫娴臋C(jī)理，構(gòu)思和研制新的信息系統(tǒng)。

（2）控制仿生

   主要通過研究模擬生物的體內(nèi)穩(wěn)態(tài)（反饋調(diào)節(jié)）、運(yùn)動控制、動物的定向與導(dǎo)航、生態(tài)系統(tǒng)的漲落及人機(jī)系統(tǒng)的功能原理，來構(gòu)思和研制新的控制系統(tǒng)。例如，人們根據(jù)蜜蜂的復(fù)眼能構(gòu)利用偏振光的原理導(dǎo)航，發(fā)明了用于航空和航海的非磁性"偏光天文羅盤"。這種羅盤對于不能使用磁羅盤的高緯度地區(qū)，顯示出極大的優(yōu)越性。

（3）力學(xué)仿生

   主要通過研究模擬生物的機(jī)械原理以及結(jié)構(gòu)力學(xué)和流體力學(xué)的原理，構(gòu)思和研究新的系統(tǒng)。例如，人們根據(jù)魚類、鳥類的身體形狀的流體力學(xué)特性，研制了各種各樣的船舶和空間飛行物；根據(jù)蛋殼、烏龜殼、貝殼等彎曲表面，發(fā)明了建筑物上薄殼結(jié)構(gòu)。

（4）化學(xué)仿生

   主要是通過研究模擬生物酶的催化作用、生物的化學(xué)合成，能量轉(zhuǎn)換等，來構(gòu)思高效催化劑等化學(xué)產(chǎn)品、化學(xué)工藝以及新材料、新能源等。例如，人們?yōu)橛钪骘w船設(shè)計(jì)的所謂"宇宙綠洲"----生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)，就是通過模擬生物"電池"、光合作用轉(zhuǎn)換的原理以及自然生態(tài)系統(tǒng)所創(chuàng)造出的。

（5）技術(shù)仿生

   在隧道工程中曾廣泛使用的"構(gòu)盾施工法"也是以生物為師作出的發(fā)明。

（6）原理仿生

   蘇聯(lián)科學(xué)院動物研究所研制了各種地球上許多動物的運(yùn)動后，模仿其運(yùn)動原理設(shè)計(jì)研制了各種新穎的交通工具：按蜘蛛的爬行原理設(shè)計(jì)車軍用越野車;根據(jù)蛇的爬行原理設(shè)計(jì)并改善了履帶車的噪聲;利用企鵝奔跑的原理設(shè)計(jì)了雪地汽車;甚至還準(zhǔn)備參照袋鼠的運(yùn)動方式來設(shè)計(jì)一種可以超越障礙的越野車。

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