有趣的仿生学精.ppt

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1、有趣的仿生学第1页，本讲稿共23页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。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 飞机飞机生活中的仿生学第2页，本讲稿共23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仿生学的研究方法仿生学的研究方法仿生学来源：仿生学来源：1.植物 2.鱼类 3.鸟类 4.哺乳动物第3页，本讲稿共23页

2、感觉仿生 结构仿生 拟态仿生 力学仿生 化学仿生 仿生学在工程技术中的分类第4页，本讲稿共23页 探索人和动物感觉系统奥妙的仿生学研究工作，称为探索人和动物感觉系统奥妙的仿生学研究工作，称为感觉仿生感觉仿生。听觉仿生听觉仿生 蝙蝠（超声波）蝙蝠（超声波）雷达雷达嗅觉仿生嗅觉仿生 警犬嗅觉警犬嗅觉仿生电子仿生电子鼻鼻 触觉仿生触觉仿生 触觉仿生手触觉仿生手味觉仿生味觉仿生 电子舌头电子舌头视觉仿生视觉仿生 感觉仿生已经成为目前仿生学的发展重点。感觉仿生已经成为目前仿生学的发展重点。感觉仿生感觉仿生感觉仿生感觉仿生第5页，本讲稿共23页导弹命名“响尾蛇”响尾蛇是一种毒性很响尾蛇是一种毒性很强的蛇，

3、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。（视觉）第6页，本讲稿共23页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

4、毁。这种导弹被命名为命名为“响尾蛇导弹响尾蛇导弹”。返回返回第7页，本讲稿共23页结构仿生结构仿生结构仿生是通过研究自然界植物和结构仿生是通过研究自然界植物和动物系统的优异结构和功能特征，动物系统的优异结构和功能特征，并有选择性的在设计过程中借鉴和并有选择性的在设计过程中借鉴和应用这些结构原理和特征。应用这些结构原理和特征。第8页，本讲稿共23页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。

5、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。第9页，本讲稿共23页机械师模仿鸭嘴龙牙齿的排机械师模仿鸭嘴龙牙齿的排列形状，设计制成了一种恐列形状，设计制成了一种恐龙钻头。这种新钻头模仿鸭龙钻头。这种新钻头模仿鸭嘴龙的牙齿，装了两层，内嘴龙的牙齿，装了两层，内层的齿嵌在较软的材料上，层的齿嵌在较软的材料上，当外层的齿磨坏了不能使用当外层的齿磨坏了不能使用时，钻头继续旋转，就会将时，钻头继续旋转，就会将这层软材料磨掉，露出内层这层软材料磨掉，露出内层的齿，于是钻头又可以继续的齿，于是钻头又可以继续钻进了。这种钻头减少了调钻

6、进了。这种钻头减少了调换钻头的麻烦，其钻进速度换钻头的麻烦，其钻进速度是一般钻头的是一般钻头的2倍。倍。返回返回第10页，本讲稿共23页力学仿生力学仿生力学仿生是研究并模仿生物体大体结构与精细结构的静力学性质，以及生物体各组成部分在体内相对运动和生物体在环境中运动的动力学性质。第11页，本讲稿共23页 例如，建筑上模仿贝壳修造的大跨度薄壳建筑，模仿股骨结构建造的立柱，既消除应力特别集中的区域，又可用最少的建材承受最大的载荷。军事上模仿海豚皮肤的沟槽结构，把人工海豚皮包敷在船舰外壳上，可减少航行揣流，提高航速 返回返回第12页，本讲稿共23页拟态仿生拟态仿生动物的拟态与保护色动物的拟态与保护色生

7、物界中普生物界中普遍存在着拟遍存在着拟态，将拟态态，将拟态用于工程技用于工程技术中去就叫术中去就叫拟态仿生拟态仿生第13页，本讲稿共23页5.伪装之王变色龙变色龙学名叫变色龙学名叫“避役避役”，它行动迟缓，面，它行动迟缓，面目可憎，浑身灰黑色，目可憎，浑身灰黑色，布满了疙瘩，可是它布满了疙瘩，可是它在一昼夜中能变换六在一昼夜中能变换六七种颜色。原来，变七种颜色。原来，变色龙的表皮上有一个色龙的表皮上有一个变幻无穷的变幻无穷的“色彩仓色彩仓库库”，贮藏着黄、绿、，贮藏着黄、绿、蓝、黑等各种色素细蓝、黑等各种色素细胞，一旦周围的光线、胞，一旦周围的光线、温度和湿度发生了变温度和湿度发生了变化，变色

8、龙就随之改化，变色龙就随之改变体色。变体色。第14页，本讲稿共23页科学家仿照变色龙，制成了一科学家仿照变色龙，制成了一种既能自动改变颜色，又始终种既能自动改变颜色，又始终与环境保持一致的军装。这种与环境保持一致的军装。这种军装用一种对光线变化很敏感军装用一种对光线变化很敏感的化学纤维织成的布料制成，的化学纤维织成的布料制成，士兵穿上这种军装，可以放心士兵穿上这种军装，可以放心地从白色的沙滩上登陆，在森地从白色的沙滩上登陆，在森林里军装是深绿色，在草地时林里军装是深绿色，在草地时又变成麻黄色的了。又变成麻黄色的了。返回返回第15页，本讲稿共23页研究和模拟的是生物体中的各类化学反应，包括酶学原

9、理、研究和模拟的是生物体中的各类化学反应，包括酶学原理、选择性生物膜和生物结构的能量转换、生物发光、生物发选择性生物膜和生物结构的能量转换、生物发光、生物发电等。电等。人工嗅觉人工嗅觉仿生物膜仿生物膜化学仿生化学仿生第16页，本讲稿共23页嗅敏检测仪嗅敏电阻嗅敏电阻是一类以是一类以SnOSnO2 2为主体的为主体的金属半导体，它是一种表面效应金属半导体，它是一种表面效应很强的材料。很强的材料。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里的气味感受器上的送给鼻子里的气味感受器上的气味辨别蛋白气味辨别蛋白，当气味辨别蛋，当气味辨

10、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，立即被嗅觉细胞传递给大脑，大脑便知道了所闻到的是一种什么被嗅觉细胞传递给大脑，大脑便知道了所闻到的是一种什么气味。气味。人工嗅觉人工嗅觉第17页，本讲稿共23页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。第19页，本讲稿共23页吓人仿生第20页，本讲稿共23页有趣仿生第21页，本讲稿共23页问题：刚才讲了几种仿生例子？问题：刚才讲了几种仿生例子？第22页，本讲稿共23页第23页，本讲稿共23页