第六章 仿生学优秀PPT.ppt

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1、第六章 仿生学第一页，本课件共有59页 仿生学简介仿生学简介 信息仿生信息仿生 控制仿生控制仿生 拟态仿生拟态仿生 力学仿生力学仿生 化学仿生化学仿生 整体仿生整体仿生 主主主主 要要要要 内内内内 容容容容第二页，本课件共有59页中国古汉文中的仿生思想中国古汉文中的仿生思想 一、仿生学简介一、仿生学简介1 1、仿生学之起源仿生学之起源第三页，本课件共有59页 凤蓬草凤蓬草 轮子轮子鱼尾鱼尾 船橹船橹人眼晶状体人眼晶状体 透镜透镜生物电生物电 电池电池鸟鸟 飞机飞机生生 活活 中中 的的 仿仿 生生 学学第四页，本课件共有59页 2 2、仿生学的概念、仿生学的概念 仿生学仿生学(Bionics

2、)(Bionics)模仿生物系统的模仿生物系统的原理以建造技术系统，或者使人造技术系原理以建造技术系统，或者使人造技术系统具有生物系统特征或类似特征的科学。统具有生物系统特征或类似特征的科学。第五页，本课件共有59页 3 3、仿生学研究的相关领域、仿生学研究的相关领域 仿生学仿生学是一门建立在多学科边缘上的是一门建立在多学科边缘上的综合性学科，包括生理学、神经学、医学、综合性学科，包括生理学、神经学、医学、化学、数学、电子学、信息学等学科。化学、数学、电子学、信息学等学科。第六页，本课件共有59页 生物体生物体生物模型生物模型数学模型数学模型技术模型技术模型技术装置技术装置4 4、仿生学的研究

3、方法、仿生学的研究方法第七页，本课件共有59页数学数学生物生物电烙铁电烙铁 5 5、仿生学符号、仿生学符号第八页，本课件共有59页.青蛙与电子蛙眼青蛙与电子蛙眼.水母与电子耳水母与电子耳二、信息仿生二、信息仿生二、信息仿生二、信息仿生第九页，本课件共有59页 1 1、青蛙与电子蛙眼、青蛙与电子蛙眼4 4种神经节细胞种神经节细胞 边缘侦查器边缘侦查器 昆虫侦察器昆虫侦察器 事件侦察器事件侦察器 光强减弱感受器光强减弱感受器青蛙的视觉系统青蛙的视觉系统第十页，本课件共有59页 由透镜由透镜(晶状体晶状体)在视网膜上形成光学图像在视网膜上形成光学图像后，经过视细胞、双极细胞、输出细胞后，经过视细胞、

4、双极细胞、输出细胞(神经神经节细胞节细胞)而送往大脑中枢。而送往大脑中枢。第十一页，本课件共有59页“水母耳水母耳”风暴预测仪风暴预测仪2 2、水母耳与电子耳、水母耳与电子耳第十二页，本课件共有59页.蛇的红外探测蛇的红外探测.蝙蝠与超声波蝙蝠与超声波.蛾的反雷达技术蛾的反雷达技术.动物的天然导航动物的天然导航三、控制仿生三、控制仿生三、控制仿生三、控制仿生第十三页，本课件共有59页 颊窝颊窝 颊窝颊窝是一个红外是一个红外感受器，对周围温度感受器，对周围温度变化极为敏感，能感变化极为敏感，能感受受 0.001 0.001的温度变的温度变化。这类蛇能在夜间化。这类蛇能在夜间准确判断周围恒温动准确

5、判断周围恒温动物的位置。物的位置。1 1、蛇的红外探测、蛇的红外探测第十四页，本课件共有59页 蛇蛇田鼠田鼠热血动物身热血动物身体向外散热体向外散热蛇通过感蛇通过感受器探测受器探测到热源到热源第十五页，本课件共有59页 红红 外外 探探 测测 器器第十六页，本课件共有59页 蝙蝠的捕食蝙蝠的捕食2 2、蝙蝠与超声波、蝙蝠与超声波第十七页，本课件共有59页 飞行中的蝙蝠飞行中的蝙蝠超声波超声波声音反射波声音反射波蛾蛾第十八页，本课件共有59页 蝙蝙 蝠蝠 的的 回回 声声 定定 位位超声信号被反射超声信号被反射第十九页，本课件共有59页脑脑 蝙蝙蝠蝠的的声声纳纳处处理理参考波刺激参考波刺激接受器

6、接受器载有信息载有信息的超声波的超声波发出的发出的超声波超声波第二十页，本课件共有59页 3 3、夜蛾的反雷达技术、夜蛾的反雷达技术反雷达技术使夜蛾死里逃生反雷达技术使夜蛾死里逃生第二十一页，本课件共有59页 夜蛾的反雷达技术夜蛾的反雷达技术鼓膜器鼓膜器鼓膜器鼓膜器 振动器振动器胸神经节胸神经节神经纤维神经纤维 气囊气囊听觉听觉细胞细胞感受器感受器鼓膜鼓膜角质皱折角质皱折非听觉非听觉细胞细胞听觉系统听觉系统第二十二页，本课件共有59页 千里迁徙千里迁徙万里洄游万里洄游4 4、动物的天然导航、动物的天然导航第二十三页，本课件共有59页 动物的天然导航动物的天然导航 一些动物利用日一些动物利用日月

7、星辰导航，也有月星辰导航，也有些动物利用海流、些动物利用海流、海水成分、地磁场、海水成分、地磁场、重力场等进行导航，重力场等进行导航，为研制通讯设备和为研制通讯设备和新型导航仪器提供新型导航仪器提供启迪。启迪。第二十四页，本课件共有59页 生物界中普遍存在着拟态，将拟生物界中普遍存在着拟态，将拟态用于工程技术中去就叫态用于工程技术中去就叫拟态仿生。拟态仿生。四、拟态仿生四、拟态仿生四、拟态仿生四、拟态仿生第二十五页，本课件共有59页 动动 物物 的的 拟拟 态态 与与 保保 护护 色色第二十六页，本课件共有59页 章章 鱼鱼 的的 伪伪 装装 术术第二十七页，本课件共有59页 坦坦 克克 的的

8、 迷迷 彩彩 着着 装装第二十八页，本课件共有59页三色迷彩的德国三色迷彩的德国“豹豹”I I坦克在电视成像下的效果坦克在电视成像下的效果 坦坦 克克 的的 迷迷 彩彩 着着 装装第二十九页，本课件共有59页.生物与造船生物与造船.生物与飞机生物与飞机.生物与建筑生物与建筑五、力学仿生五、力学仿生五、力学仿生五、力学仿生第三十页，本课件共有59页 1 1、生物与造船、生物与造船“复仇号复仇号”帆船帆船 体形的模仿体形的模仿第三十一页，本课件共有59页 鱼雷鱼雷第三十二页，本课件共有59页 俄罗斯海军新型核潜艇俄罗斯海军新型核潜艇第三十三页，本课件共有59页 模仿鱼胸鳍制作的船鳍模仿鱼胸鳍制作的

9、船鳍 结构的模仿结构的模仿第三十四页，本课件共有59页 模仿鱼模仿鱼、鲸的体表粘液合成鲸的体表粘液合成了几种人工粘液，减小湍流了几种人工粘液，减小湍流第三十五页，本课件共有59页 潜水艇在航行时会潜水艇在航行时会造成巨大的湍流造成巨大的湍流海豚游动时身海豚游动时身边的水流很小边的水流很小第三十六页，本课件共有59页人造海豚皮构造图人造海豚皮构造图 海豚皮肤构造模式图海豚皮肤构造模式图第三十七页，本课件共有59页 鹰击长空鹰击长空啸傲云天啸傲云天2.2.生物与飞机生物与飞机第三十八页，本课件共有59页 达达芬芬奇奇设设计计的的扑扑翼翼飞飞机机 飞鸟与飞机飞鸟与飞机第三十九页，本课件共有59页 飞

10、飞鸟鸟的的体体形形和和翅翅膀膀在在滑滑进进飞飞行行时时与与飞飞机机的的飞飞行行极极为为相相似似第四十页，本课件共有59页 各种现代各种现代先进的飞机先进的飞机能够模仿昆能够模仿昆虫在空中花虫在空中花样演习。样演习。昆虫与飞机昆虫与飞机第四十一页，本课件共有59页 昆昆 虫虫 与与 飞飞 机机昆虫翅膀的运动昆虫翅膀的运动 昆虫飞行时昆虫飞行时翅膀的运动很复翅膀的运动很复杂，其角度的变杂，其角度的变化控制比目前的化控制比目前的飞行自动驾驶仪飞行自动驾驶仪还好。还好。第四十二页，本课件共有59页 飞机仿造蜻蜓的翅膀配重防止振颤飞机仿造蜻蜓的翅膀配重防止振颤第四十三页，本课件共有59页 3 3、生物与

11、建筑、生物与建筑埃菲尔铁塔第四十四页，本课件共有59页 埃菲尔铁塔第四十五页，本课件共有59页澳澳大大利利亚亚悉悉尼尼歌歌剧剧院院 薄壳结构薄壳结构第四十六页，本课件共有59页东东京京中中银银舱舱体体楼楼 舱体结构舱体结构第四十七页，本课件共有59页 圆顶屋圆顶屋 美美国国佛佛罗罗里里达达的的 未未来来世世界界博博物物馆馆第四十八页，本课件共有59页.人工合成物质人工合成物质.人工嗅觉人工嗅觉.仿生物膜仿生物膜六、化学仿生六、化学仿生六、化学仿生六、化学仿生第四十九页，本课件共有59页 .人工合成物质人工合成物质天然物质：吗啡天然物质：吗啡、奎宁奎宁、利血平利血平人工合成物质：普罗美多人工合成

12、物质：普罗美多第五十页，本课件共有59页 狗的嗅觉狗的嗅觉 狗的鼻子里的雾受一种蛋白狗的鼻子里的雾受一种蛋白质的控制，将气味分子浓缩后传送给鼻子质的控制，将气味分子浓缩后传送给鼻子里的气味感受器上的气味辨别蛋白，当气里的气味感受器上的气味辨别蛋白，当气味辨别蛋白将不同的气味辨别后，被辨别味辨别蛋白将不同的气味辨别后，被辨别出的特定的气味信号，立即被嗅觉细胞传出的特定的气味信号，立即被嗅觉细胞传递给大脑，大脑便知道了所闻到的是一种递给大脑，大脑便知道了所闻到的是一种什么气味。什么气味。、人工嗅觉、人工嗅觉第五十一页，本课件共有59页 人工嗅觉人工嗅觉嗅敏检测仪嗅敏检测仪采集采集系统系统嗅敏嗅敏元

13、件元件放大放大系统系统报警系统报警系统报警系统报警系统电源电源 嗅敏电阻嗅敏电阻 是一类以是一类以SnOSnO2 2为主体的金属半为主体的金属半导体，它是一种表面效应很强的材料导体，它是一种表面效应很强的材料第五十二页，本课件共有59页 细胞膜的结构特点细胞膜的结构特点、仿生物膜、仿生物膜蛋白分子蛋白分子磷脂分子磷脂分子镶嵌蛋白镶嵌蛋白跨膜蛋白跨膜蛋白(形成通道形成通道)跨膜蛋白跨膜蛋白第五十三页，本课件共有59页 人工膜人工膜 人工膜的特点人工膜的特点 化学组成和厚度与天化学组成和厚度与天然膜相似：能有效地分开两种不同的水相；然膜相似：能有效地分开两种不同的水相；具有结构和化学两侧不对称性，

14、易于操作，具有结构和化学两侧不对称性，易于操作，能用来研究膜的向量功能能用来研究膜的向量功能(如传递等如传递等)。第五十四页，本课件共有59页机器人检修宇宙飞船机器人检修宇宙飞船七、整体仿生七、整体仿生智能机器人智能机器人第五十五页，本课件共有59页 1 1、机器人、机器人机器人从月球土壤中提取气体机器人从月球土壤中提取气体 第五十六页，本课件共有59页 自自然然语语言言语语音音图图形形图图像像信信息息知识库知识库管理软件管理软件求解问题求解问题推理软件推理软件智能智能接口软件接口软件内内核核软软件件（智智能能操操作作系系统统、编编译译系系统统等等）并并行行处处理理体体系系结结构构知识库知识库

15、硬件硬件推理机推理机硬件硬件智能接智能接口硬件口硬件2 2、智能计算机组成、智能计算机组成人机接口人机接口软件软件硬件硬件第五十七页，本课件共有59页 3 3、生物计算机、生物计算机特点特点 ：能制成超高密度的线路；能制成超高密度的线路；能使生物本身固有的自我修复机能得到能使生物本身固有的自我修复机能得到发挥发挥 ，即使芯片中出了故障本身也能修复，即使芯片中出了故障本身也能修复 ，从而使它成为一种具有永久性的不出故障，从而使它成为一种具有永久性的不出故障元件；元件；只要用少量的能量就能工作只要用少量的能量就能工作 ，不存在发，不存在发热问题。热问题。第五十八页，本课件共有59页结结 束束第五十九页，本课件共有59页