仿生學知識小報

　　仿生學是一門既古老又年輕的學科。人們研究生物體結構與功能的工作原理，並根據這些原理髮明出新的裝置和工具，創造出適用於生產，學習和生活的先進技術。以下是由小編整理關於的內容，希望大家喜歡!

　　仿生學的簡介

　　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技術。

　　仿生學一詞是1960年由美國斯蒂爾根據拉丁文“bios***生命方式的意思***”和字尾“nlc***‘具有……的性質’的意思***”構成的。這個詞語大約從1961年才開始使用。某些生物具有的功能迄今比任何人工製造的機械都優越得多，仿生學就是要在工程上實現並有效地應用生物功能的一門學科。例如關於資訊接受***感覺功能***、資訊傳遞***神經功能***、自動控制系統等，這種生物體的結構與功能在機械設計方面給了很大啟發。可舉出的仿生學例子，如將海豚的體形或面板結構***游泳時能使身體表面不產生紊流***應用到潛艇設計原理上。

　　又比如，蒼蠅是細菌的傳播者，一般歸類為害蟲，可是蒼蠅的楫翅是天然導航儀。而且，它的眼睛是一種“複眼”，由3000多隻小眼組成，人們模仿它製成了“蠅眼透鏡”。“蠅眼透鏡”是一種新型光學元件，它的用途很多。“蠅眼透鏡”是用幾百或者幾千塊小透鏡整齊排列組合而成的，用它作鏡頭可以製成“蠅眼照相機”，一次就能照出千百張相同的相片。這種照相機已經用於印刷製版和大量複製電子計算機的微小電路，大大提高了工效和質量。

　　仿生學也被認為是與控制論有密切關係的一門學科，而控制論主要是將生命現象和機械原理加以比較，進行研究和解釋的一門學科。

　　仿生學組成內容

　　仿生學的研究範圍主要包括：力學仿生、分子仿生、能量仿生、資訊與控制仿生等

　　力學仿生

　　是研究並模仿生物體大體結構與精細結構的靜力學性質，以及生物體各組成部分在體內相對運動和生物體在環境中運動的動力學性質。例如，建築上模仿貝殼修造的大跨度薄殼建築，模仿股骨結構建造的立柱，既消除應力特別集中的區域，又可用最少的建材承受最大的載荷。軍事上模仿海豚面板的溝槽結構，把人工海豚皮包敷在船艦外殼上，可減少航行揣流，提高航速;

　　分子仿生

　　是研究與模擬生物體中酶的催化作用、生物膜的選擇性、通透性、生物大分子或其類似物的分析和合成等。例如，在搞清森林害蟲舞毒蛾性引誘激素的化學結構後，合成了一種類似有機化合物，在田間捕蟲籠中用千萬分之一微克，便可誘殺雄蟲;

　　能量仿生

　　是研究與模仿生物電器官生物發光、肌肉直接把化學能轉換成機械能等生物體中的能量轉換過程;

　　資訊與控制仿生

　　是研究與模擬感覺器官、神經元與神經網路、以及高階中樞的智慧活動等方面生物體中的資訊處理過程。例如,根據象鼻蟲視動反應制成的“自相關測速儀”可測定飛機著陸速度。根據鱟複眼視網膜側抑制網路的工作原理，研製成功可增強影象輪廓、提高反差、從而有助於模糊目標檢測的—些裝置。已建立的神經元模型達100種以上，並在此基礎上構造出新型計算機。

　　模仿人類學習過程，製造出一種稱為“感知機”的機器，它可以通過訓練，改變元件之間聯絡的權重來進行學習，從而能實現模式識別。此外，它還研究與模擬體內穩態，運動控制、動物的定向與導航等生物系統中的控制機制，以及人-機系統的仿生學方面。

　　某些文獻中，把分子仿生與能量仿生的部分內容稱為化學仿生，而把資訊和控制仿生的部分內容稱為神經仿生。

　　仿生學的範圍很廣，資訊與控制仿生是一個主要領域。一方面由於自動化向智慧控制發展的需要，另一方面是由於生物科學已發展到這樣一個階段，使研究大腦已成為對神經科學最大的挑戰。人工智慧和智慧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與模擬，生物體中控制的可靠性和協調問題等——是仿生學研究的主攻方面。

　　控制與資訊仿生和生物控制論關係密切。兩者都研究生物系統中的控制和資訊過程，都運用生物系統的模型。但前者的目的主要是構造實用人造硬體系統;而生物控制論則從控制論的一般原理，從技術科學的理論出發，為生物行為尋求解釋。

　　最廣泛地運用類比、模擬和模型方法是仿生學研究方法的突出特點。其目的不在於直接複製每一個細節，而是要理解生物系統的工作原理，以實現特定功能為中心目的。—般認為，在仿生學研究中存在下列三個相關的方面：生物原型、數學模型和硬體模型。前者是基礎，後者是目的，而數學模型則是兩者之間必不可少的橋樑。

　　由於生物系統的複雜性，搞清某種生物系統的機制需要相當長的研究週期，而且解決實際問題需要多學科長時間的密切協作，這是限制仿生學發展速度的主要原因。