奇妙的动物仿生(1)上课讲义.ppt

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1、第一页，共18页。仿生学是一门模仿生物仿生学是一门模仿生物(shngw)的特殊本领，利用生物的特殊本领，利用生物(shngw)的结构和功能原理来研制的结构和功能原理来研制机械或各种新技术的科学。机械或各种新技术的科学。第二页，共18页。仿是一门模仿生物的仿是一门模仿生物的特殊本领，利用生物特殊本领，利用生物的结构和功能原理的结构和功能原理(yunl)来研制机械来研制机械或各种新技术。或各种新技术。第三页，共18页。生活中，有哪些动物生活中，有哪些动物(dngw)仿生的实例仿生的实例？萤火虫萤火虫荧光灯荧光灯动物根据环境动物根据环境(hunjng)变色变色军用军用车和迷彩服的颜色车和迷彩服的颜色

2、蝙蝠蝙蝠超声波导航超声波导航(dohng)装置装置苍蝇苍蝇飞船里的气体分析仪飞船里的气体分析仪青蛙青蛙电子眼电子眼乌龟的龟壳乌龟的龟壳薄壳建筑薄壳建筑鲸鱼鲸鱼潜艇潜艇第四页，共18页。蝙蝠的回声蝙蝠的回声(hushng)定位定位超声信号超声信号(xnho)被被反射反射蝙蝠蝙蝠(bin f)与与超声波：超声波：第五页，共18页。乌龟的龟壳与薄壳建筑：乌龟的龟壳与薄壳建筑：龟壳的背甲呈拱形，跨度大，包括许多力学龟壳的背甲呈拱形，跨度大，包括许多力学原理原理(yunl)(yunl)。虽然它只有。虽然它只有2 mm2 mm的厚度，但使用铁锤的厚度，但使用铁锤敲砸也很难破坏它。建筑学家模仿它进行了薄壳建

3、筑敲砸也很难破坏它。建筑学家模仿它进行了薄壳建筑设计。这类建筑有许多优点：用料少，跨度大，坚固设计。这类建筑有许多优点：用料少，跨度大，坚固耐用。薄壳建筑也并非都是拱形，举世闻名的悉尼歌耐用。薄壳建筑也并非都是拱形，举世闻名的悉尼歌剧院则像一组泊港的群帆。剧院则像一组泊港的群帆。第六页，共18页。青蛙与电子眼青蛙与电子眼 蛙眼视网膜的神经细胞分成五类，一类只对颜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

4、层神经细胞，第一层对视顶盖。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运动目标的反差起反应；第二层能把目标的凸边抽取取(chu q)出来；第三层只看见目标的四周边缘；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

5、动着的东西和静止不动景物都毫无蛾，而对其他飞动着的东西和静止不动景物都毫无反应。反应。弄清了蛙眼的原理和结构，仿生学家就发明了弄清了蛙眼的原理和结构，仿生学家就发明了电子蛙眼。电子蛙眼。第七页，共18页。鲸鱼与潜艇鲸鱼与潜艇 鲸鱼和潜艇的鲸鱼和潜艇的“鲸背效应鲸背效应”：当代核潜艇能长时间潜航：当代核潜艇能长时间潜航于冰海之下，但若在冰下发射导弹，则必须破冰上浮，这就碰到了于冰海之下，但若在冰下发射导弹，则必须破冰上浮，这就碰到了力学上的难题。专家从鲸鱼每隔力学上的难题。专家从鲸鱼每隔1010分钟必须破冰呼吸一次中得到启分钟必须破冰呼吸一次中得到启迪，在潜艇顶部突起迪，在潜艇顶部突起(tq)(

6、tq)的指挥台围壳和上层建筑方面，作了加的指挥台围壳和上层建筑方面，作了加强材料力度和外形仿鲸背处理，果然取得了破冰时的强材料力度和外形仿鲸背处理，果然取得了破冰时的“鲸背效应鲸背效应”。第八页，共18页。鲨鱼与游泳衣鲨鱼与游泳衣 鲨鱼皮游泳装的设计灵感来源于鲨鱼皮游泳装的设计灵感来源于鲨鱼，在鲨鱼的皮肤表面上分布着许鲨鱼，在鲨鱼的皮肤表面上分布着许多的齿状突起，它们能够保持好水流多的齿状突起，它们能够保持好水流的流态，并产生具有卷吸作用的稳定的流态，并产生具有卷吸作用的稳定的涡流，可以有效地减少表面磨擦阻的涡流，可以有效地减少表面磨擦阻力和压差阻力，令鲨鱼更为顺畅的在力和压差阻力，令鲨鱼更为

7、顺畅的在水中游动。水中游动。别外，鲨鱼皮游泳衣的面料(min lio)具有极强的弹性和伸展性，它更好的紧束人体外形，尽可能创造出流线性效果，同时还可以压缩肌肉，减少肌肉在水中的摆动。第九页，共18页。长颈鹿与宇航员长颈鹿与宇航员失重现象失重现象 科学家科学家根据长颈鹿利用根据长颈鹿利用紧绷的皮肤可控紧绷的皮肤可控制制(kngzh)(kngzh)血血管压力的原理，管压力的原理，研制了飞行服研制了飞行服“抗荷服抗荷服”。第十页，共18页。萤火虫与冷光萤火虫与冷光 萤火虫在夏日夜晚发萤火虫在夏日夜晚发出的光出的光,和太阳光以及各和太阳光以及各种电灯光都不一样。种电灯光都不一样。它能它能100%地将能

8、地将能量转换成光能量转换成光能,不产生不产生热量热量,人们就称它为冷人们就称它为冷光光源源。萤火虫的特异功能是由它体内所含的荧光素、荧光酶和氧气相互作用的结果(ji gu)。反应所产生的能量全部以光的形式释放出来。第十一页，共18页。飞鸟飞鸟(fi nio)与飞机与飞机飞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(fixng)时时与与飞飞机机的的飞飞行行(fixng)极极为为相相似似。第十二页，共18页。蜂巢蜂巢(fngcho)与散热器与散热器 有效有效(yuxio)散散热热 节省材料节省材料 坚固坚固第十三页，共18页。动物动物(dngw)的拟态的拟态与保护色：与保护色：第十四页，共

9、18页。动物的天然动物的天然(tinrn)导航导航 一些动物利用日月一些动物利用日月星辰导航，也有些动物利星辰导航，也有些动物利用海流、海水成分、地磁用海流、海水成分、地磁场、重力场等进行导航，场、重力场等进行导航，为研制通讯设备和新型导为研制通讯设备和新型导航仪器提供航仪器提供(tgng)启迪启迪第十五页，共18页。千里千里(qin l)迁徙迁徙万里洄游万里洄游(huyu)动物动物(dngw)的的天然导航：天然导航：第十六页，共18页。动物在航天方面动物在航天方面(fngmin)给人给人类的启示：类的启示：海鸥海鸥(hi u)直升机直升机苍蝇苍蝇 飞船飞船(fi chun)里的里的气体分析气体分析 仪仪 蝙蝠蝙蝠 超声波导航装置超声波导航装置第十七页，共18页。动物在航海方面动物在航海方面(fngmin)给人给人类的启示：类的启示：鲨鱼鲨鱼(sh y)游泳衣游泳衣鲸鱼鲸鱼(jn y)潜艇潜艇第十八页，共18页。