有趣的仿生学.ppt

有趣的仿生学 仿生学作为一门独立的学科，形成于20世纪60年代，它是研究生物系统的结构性质、能量转换和信息加工的处理过程，用来改善现有的或创造出崭新的机械、仪器、建筑结构和工艺过程的边缘学科。仿生技术是发展现代高新技术的重要途径之一。1.我国最早的仿生师鲁班 我国古代杰出的工匠鲁班，我国古代杰出的工匠鲁班，在一次上山砍树时，不小在一次上山砍树时，不小心被一棵小草划破了手，心被一棵小草划破了手，他好奇地摘下草叶观察，他好奇地摘下草叶观察，发现叶子的边缘有许多锋发现叶子的边缘有许多锋利的小齿，于是突发奇想，利的小齿，于是突发奇想，把铁片磨上细齿用来割断把铁片磨上细齿用来割断木头，从而发明了常用的木头，从而发明了常用的伐木工具伐木工具锯。锯的发锯。锯的发明是鲁班从带齿的叶片得明是鲁班从带齿的叶片得到的启发。到的启发。2.高速运转的恐龙钻头 鸭嘴龙是史前巨型爬鸭嘴龙是史前巨型爬行动物，它的牙床上行动物，它的牙床上重重叠叠地长了约重重叠叠地长了约600颗牙齿，它们的牙齿颗牙齿，它们的牙齿是双层的，如果上面是双层的，如果上面的牙齿磨掉了，下面的牙齿磨掉了，下面的牙齿会补上去。外的牙齿会补上去。外层的牙不能用了，内层的牙不能用了，内层的牙齿会自动补上层的牙齿会自动补上去，继续使用。去，继续使用。 机械师模仿鸭嘴龙牙齿的机械师模仿鸭嘴龙牙齿的排列形状，设计制成了一排列形状，设计制成了一种恐龙钻头。这种新钻头种恐龙钻头。这种新钻头模仿鸭嘴龙的牙齿，装了模仿鸭嘴龙的牙齿，装了两层，内层的齿嵌在较软两层，内层的齿嵌在较软的材料上，当外层的齿磨的材料上，当外层的齿磨坏了不能使用时，钻头继坏了不能使用时，钻头继续旋转，就会将这层软材续旋转，就会将这层软材料磨掉，露出内层的齿，料磨掉，露出内层的齿，于是钻头又可以继续钻进于是钻头又可以继续钻进了。这种钻头减少了调换了。这种钻头减少了调换钻头的麻烦，其钻进速度钻头的麻烦，其钻进速度是一般钻头的是一般钻头的2倍。倍。4.导弹命名“响尾蛇” 响尾蛇是一种毒性很响尾蛇是一种毒性很强的蛇，它有一种能强的蛇，它有一种能探测周围环境中温度探测周围环境中温度变化的红外线感受器，变化的红外线感受器，长在眼睛与鼻孔之间长在眼睛与鼻孔之间的颊窝里。由于响尾的颊窝里。由于响尾蛇具备了这种红外线蛇具备了这种红外线感受器，在黑暗中也感受器，在黑暗中也能准确无误地捕获猎能准确无误地捕获猎物。物。8青蛙与电子眼青蛙与电子眼为了弄清楚为什么青蛙一定要等飞蛾起飞才发动攻击，仿生学家对青蛙进行了特殊的实验研究。原来，蛙眼视网膜的神经细胞分成五类，一类只对颜色起反应，另外四类只对运动目标的某个特征起反应，并能把分解出的特征信号输送到大脑视觉中枢视顶盖。视顶盖上有四层神经细胞，第一层对运动目标的反差起反应；第二层能把目标的凸边抽取出来；第三层只看见目标的四周边缘；第四层则只管目标暗前缘的明暗变化。这四层特征就好像在四张透明纸上的画图，迭在一起，就是一个完整的图像。因此，在迅速飞动的各种形状的小动物里，青蛙可立即识别出它最喜欢吃的苍蝇和飞蛾，而对其他飞动着的东西和静止不动景物都毫无反应。 弄清了蛙眼的原理和结构，仿生学家就发明了电子蛙眼。 美国的海军武器研究美国的海军武器研究中心，利用这一原理，中心，利用这一原理，研制出一种空对空导研制出一种空对空导弹的敏感器件，能够弹的敏感器件，能够探测来自目标的红外探测来自目标的红外辐射，从而紧紧盯住辐射，从而紧紧盯住目标不放，直至把目目标不放，直至把目标摧毁。这种导弹被标摧毁。这种导弹被命名为命名为“响尾蛇导响尾蛇导弹弹”。5.伪装之王变色龙 变色龙学名叫变色龙学名叫“避避役役”，它行动迟缓，它行动迟缓，面目可憎，浑身灰黑面目可憎，浑身灰黑色，布满了疙瘩，可色，布满了疙瘩，可是它在一昼夜中能变是它在一昼夜中能变换六七种颜色。原来，换六七种颜色。原来，变色龙的表皮上有一变色龙的表皮上有一个变幻无穷的个变幻无穷的“色彩色彩仓库仓库”，贮藏着黄、，贮藏着黄、绿、蓝、黑等各种色绿、蓝、黑等各种色素细胞，一旦周围的素细胞，一旦周围的光线、温度和湿度发光线、温度和湿度发生了变化，变色龙就生了变化，变色龙就随之改变体色。随之改变体色。 科学家仿照变色龙，制成科学家仿照变色龙，制成了一种既能自动改变颜色，了一种既能自动改变颜色，又始终与环境保持一致的又始终与环境保持一致的军装。这种军装用一种对军装。这种军装用一种对光线变化很敏感的化学纤光线变化很敏感的化学纤维织成的布料制成，士兵维织成的布料制成，士兵穿上这种军装，可以放心穿上这种军装，可以放心地从白色的沙滩上登陆，地从白色的沙滩上登陆，在森林里军装是深绿色，在森林里军装是深绿色，在草地时又变成麻黄色的在草地时又变成麻黄色的了。了。6.鳄鱼“流泪”的启示 凶残的鳄鱼在吞食猎物时，凶残的鳄鱼在吞食猎物时，总是流着总是流着“悲伤悲伤”的眼泪，的眼泪，其实它们是在排泄体内多余其实它们是在排泄体内多余的盐分。生活在咸水或海水的盐分。生活在咸水或海水中的动物，体内都有一种特中的动物，体内都有一种特殊的结构殊的结构盐腺，各种盐盐腺，各种盐腺的构造基本一样：中间是腺的构造基本一样：中间是一根导管，并向四周辐射出一根导管，并向四周辐射出几千根细管，跟血管交织在几千根细管，跟血管交织在一起，把血液中多余的盐分一起，把血液中多余的盐分离析出来，再通过中央的导离析出来，再通过中央的导管排泄到体外。管排泄到体外。 盐腺是动物天然的盐腺是动物天然的“咸水淡化器咸水淡化器”。科。科学家从鳄鱼的流泪中学家从鳄鱼的流泪中得到启示，模仿盐腺得到启示，模仿盐腺的构造原理，研制出的构造原理，研制出一种体积小、重量轻、一种体积小、重量轻、效率高、价格低的效率高、价格低的“仿生海水淡化器仿生海水淡化器”，从根本上解决了海水从根本上解决了海水淡化的难题。淡化的难题。7.啄木鸟与新型安全帽 啄木鸟一天可发出约啄木鸟一天可发出约600次的啄木声，每啄一次的次的啄木声，每啄一次的速度可达每秒速度可达每秒55，比，比空气中的音速还快空气中的音速还快1.6倍，倍，而它的头部摇动的速度更而它的头部摇动的速度更快，约每小时快，约每小时2 080，比射出的子弹还要快比射出的子弹还要快1倍倍多。此时，它头部所受到多。此时，它头部所受到的冲击力约为所受重力的的冲击力约为所受重力的1000倍，而一辆时速为倍，而一辆时速为56的汽车撞在一堵墙上，的汽车撞在一堵墙上，受到的冲击力仅为所受重受到的冲击力仅为所受重力的力的10倍。为什么啄木鸟倍。为什么啄木鸟头部可以受到那么大的力头部可以受到那么大的力却不会得脑震荡却不会得脑震荡? 原来啄木鸟头部的构造与众原来啄木鸟头部的构造与众不同，它的脑壳非常坚硬，不同，它的脑壳非常坚硬，周围还有一层海绵状的骨骼，周围还有一层海绵状的骨骼，里面吸附着很多液体，能起里面吸附着很多液体，能起消震作用，头部两侧还有强消震作用，头部两侧还有强有力的肌肉系统，也能起到有力的肌肉系统，也能起到防震作用。科学家由此得到防震作用。科学家由此得到启示，设计了一种新型安全启示，设计了一种新型安全帽：外壳坚固，里层松软，帽：外壳坚固，里层松软，帽子下部有一个保护领圈，帽子下部有一个保护领圈，避免因突然而来的旋转运动避免因突然而来的旋转运动所造成的脑损伤。经过实验，所造成的脑损伤。经过实验，比一般防护帽效果好得多。比一般防护帽效果好得多。吓人仿生有趣仿生 问题：刚才讲了几种仿生例子？问题：刚才讲了几种仿生例子？ 本设计以仿生学的方法，利用海星的结构和肢体语言演化为建筑的肢体语言，使建筑具有生命力。仿的是我哟仿的是我哟