科普知识仿生学小短文
振动陀螺仪 苍蝇与宇宙飞船 苍蝇与宇宙飞船 苍蝇为人类做出了的伟大的贡献。
令人讨厌的苍蝇，与宏伟的航天事业似乎风马牛不相及，但仿生学却把它们紧密地联系起来了。 苍蝇是声名狼藉的“逐臭之夫”，凡是腥臭污秽的地方，都有它们的踪迹。
苍蝇的嗅觉特别灵敏，远在几千米外的气味也能嗅到。 但是苍蝇并没有“鼻子”，它靠什么来充当嗅觉的呢？ 原来，苍蝇的“鼻子”——嗅觉感受器分布在头部的一对触角上。
每个“鼻子”只有一个“鼻孔”与外界相通，内含上百个嗅觉神经细胞。 若有气味进入“鼻孔”，这些神经立即把气味刺激转变成神经电脉冲，送往大脑。
大脑根据不同气味物质所产生的神经电脉冲的不同，就可区别出不同气味的物质。 因此，苍蝇的触角像是一台灵敏的气体分析仪。
仿生学家由此得到启发，根据苍蝇嗅觉器官的结构和功能，仿制成一种十分奇特的小型气体分析仪。 这种仪器的“探头”不是金属，而是活的苍蝇。
就是把非常纤细的微电极插到苍蝇的嗅觉神经上，将引导出来的神经电信号经电子线路放大后，送给分析器；分析器一经发现气味物质的信号，便能发出警报。 这种仪器已经被安装在宇宙飞船的座舱里，用来检测舱内气体的成分。
这种小型气体分析仪，也可测量潜水艇和矿井里的有害气体。 利用这种原理，还可用来改进计算机的输入装置和有关气体色层分析仪的结构原理中。
另外苍蝇的楫翅（又叫平衡棒）是个“天然导航仪”，人们模仿它制成了“振动陀螺仪”。 这种仪器已经应用在火箭和高速飞机上，实现了自动驾驶。
蝙蝠与雷达 蝙蝠会释放出一种超声波，这种声波遇见物体时就会反弹回来，而人类听不见。 雷达就是根据蝙蝠的这种特性发明出来的。
在各种地方都会用到雷达，例如：飞机、航空等。 从萤火虫到人工冷光 从萤火虫到人工冷光 人工冷光 自从人类发明了电灯，生活变得方便、丰富多了。
但电灯只能将电能的很少一部分转变成可见光，其余大部分都以热能的形式浪费掉了，而且电灯的热射线有害于人眼。 那么，有没有只发光不发热的光源呢？ 人类又把目光投向了大自然。
在自然界中，有许多生物都能发光，如细菌、真菌、蠕虫、软体动物、甲壳动物、昆虫和鱼类等，而且这些动物发出的光都不产生热，所以又被称为“冷光”。 在众多的发光动物中，萤火虫是其中的一类。
萤火虫约有1 500种，它们发出的冷光的颜色有黄绿色、橙色，光的亮度也各不相同。 萤火虫发出冷光不仅具有很高的发光效率，而且发出的冷光一般都很柔和，很适合人类的眼睛，光的强度也比较高。
因此，生物光是一种人类理想的光。 科学家研究发现，萤火虫的发光器位于腹部。
这个发光器由发光层、透明层和反射层三部分组成。 发光层拥有几千个发光细胞，它们都含有荧光素和荧光酶两种物质。
在荧光酶的作用下，荧光素在细胞内水分的参与下，与氧化合便发出荧光。 萤火虫的发光，实质上是把化学能转变成光能的过程。
早在40年代，人们根据对萤火虫的研究，创造了日光灯，使人类的照明光源发生了很大变化。 科学家先是从萤火虫的发光器中分离出了纯荧光素，后来又分离出了荧光酶，接着，又用化学方法人工合成了荧光素。
由荧光素、荧光酶、ATP（三磷酸腺苷）和水混合而成的生物光源，可在充满爆炸性瓦斯的矿井中当闪光灯。 由于这种光没有电源，不会产生磁场，因而可以在生物光源的照明下，做清除磁性水雷等工作。
人们已能用掺和某些化学物质的方法得到类似生物光的冷光，作为安全照明用。 电鱼与伏特电池 自然界中有许多生物都能产生电，仅仅是鱼类就有500余种 。
人们将这些能放电的鱼，统称为“电鱼”。 各种电鱼放电的本领各不相同。
放电能力最强的是电鳐、电鲶和电鳗。 中等大小的电鳐能产生70伏左右的电压，而非洲电鳐能产生的电压高达220伏；非洲电鲶能产生350伏的电压；电鳗能产生500伏的电压，有一种南美洲电鳗竟能产生高达880伏的电压，称得上电击冠军，据说它能击毙像马那样的大动物。
电鱼放电的奥秘究竟在哪里？经过对电鱼的解剖研究， 终于发现在电鱼体内有一种奇特的发电器官。 这些发电器官是由许多叫电板或电盘的半透明的盘形细胞构成的。
由于电鱼的种类不同，所以发电器的形状、位置、电板数都不一样。 电鳗的发电器呈棱形，位于尾部脊椎两侧的肌肉中；电鳐的发电器形似扁平的肾脏，排列在身体中线两侧，共有200万块电板；电鲶的发电器起源于某种腺体，位于皮肤与肌肉之间，约有500万块电板。
单个电板产生的电压很微弱，但由于电板很多，产生的电压就很大了。 电鱼这种非凡的本领，引起了人们极大的兴趣。
19世纪初，意大利物理学家伏特，以电鱼发电器官为模型，设计出世界上最早的伏特电池。 因为这种电池是根据电鱼的天然发电器设计的，所以把它叫做“人造电器官”。
对电鱼的研究，还给人们这样的启示：如果能成功地模仿电鱼的发电器官，那么，船舶和潜水艇等的动力问题便能得到很好的解决。 水母的顺风耳 在自然界中，水母，早在5亿多年前，它们就已经在海水里生活了。
“但是，水母跟顺风耳又有什么关系呢？”人们肯定会问这样一个问题。 因为，水母在。
壁虎的手脚非常有吸引力，可以很容易地往墙壁上爬，而不会掉下来。 我要设计出一种像壁虎手脚那样的鞋，这种鞋的名字叫“吸力无敌”。 可方便了，在工人刷墙时，不用带上梯子，只需要一双“吸力无敌”鞋就可以开工了，它不仅吸附力，还可以减轻你的体重，即使是倒着刷墙也不会掉下来，鞋的右边有两个按钮，按一下绿色的按钮，它就可以让你在墙上上下移动，绝不会摔下来，按红色的按钮就可以下来了。 你们觉得方便吗？等以后我真的发明了“吸力无敌”，我一定会送给刷洗、修建房屋的工人们。
大自然真是人类的好老师，我要仔细观察身边的事物，设计出更多的小发明
2008-03-13 18:15动物仿生学
生物学家通过对蛛丝的研究制造出高级丝线，抗撕断裂降落伞与临时吊桥用的高强度缆索。 船和潜艇来自人们对鱼类和海豚的模仿。
动物仿生学
生物学家通过对蛛丝的研究制造出高级丝线，抗撕断裂降落伞与临时吊桥用的高强度缆索。 船和潜艇来自人们对鱼类和海豚的模仿。
响尾蛇导弹等就是科学家模仿蛇的“热眼”功能和其舌上排列着一种似照相机装置的天然红外线感知能力的原理，研制开发出来的现代化武器。
火箭升空利用的是水母、墨鱼反冲原理。
科研人员通过研究变色龙的变色本领，为部队研制出了不少军事伪装装备。
科学家研究青蛙的眼睛，发明了电子蛙眼。
白蚁不仅使用胶粘剂建筑它们的土堆，还可以通过头部的小管向敌人喷射胶粘剂。 于是人们按照同样的原理制造了工作的武器—一块干胶炮弹。
美国空军通过毒蛇的“热眼”功能，研究开发出了微型热传感器。
我国纺织科技人员利用仿生学原理，借鉴陆地动物的皮毛结构，设计出一种KEG保温面料，并具有防风和导湿的功能。
根据响尾蛇的颊窝能感觉到0.001℃的温度变化的原理，人类发明了跟踪追击的响尾蛇导弹。 人类还利用蛙跳的原理设计了蛤蟆夯。 人类模仿警犬的高灵敏嗅觉制成了用于侦缉的“电子警犬”。 科学家根据野猪的鼻子测毒的奇特本领制成了世界上第一批防毒面具。
仿生学是人类一直使用的方法，如模仿海豚皮而构造的"海豚皮游泳衣"、科学家研究鲸鱼的皮肤时，发现其上有沟漕的结构，于是有个科学家就依照鲸鱼皮构造，造成一个薄膜蒙在飞机的表面，据实验可节约能源3%，若全国的飞机都蒙上这样的表面，每年可节约几十亿。 又如有科学家研究蜘蛛，发现蜘蛛的腿上没有肌肉，有脚的动物会走，主要是靠肌肉的收缩，现在蜘蛛没有肌肉为什么会走路？经研究蜘蛛不是靠肌肉的收缩进行走路的，而是靠其中的"液压"的结构进行走路，据此人们发明了液压步行机……总之，从自然界得到启迪，模仿其结构进行发明创造.这就是仿生学. 这是我们向自然界学习的一个方面。
另一方面，我们还可以从自然的规律中得到启迪，利用其原理进行设计（包括设计算法），这就是智能计算的思想。
智能计算
智能计算，也有人称之为"软计算"，就是借用自然界（生物界）规律的启迪，根据其原理，模仿设计求解问题的算法。 如：人工神经网络技术、遗传算法、进化规划、模拟煺火技术和群集智能技术等。
群集智能（Swarm Intelligence）
群居昆虫以集体的力量，进行觅食、御敌、筑巢的能力。 这种群体所表现出来的"智能"，就称之为群体智能。 如蜜蜂采蜜、筑巢、蚂蚁觅食、筑巢等。 从群居昆虫互相合作进行工作中，得到启迪，研究其中的原理，以此原理来设计新的求解问题的算法。
蚂蚁算法
蚂蚁觅食时，在它走过的路上，留下外激素，这些外激素就象留下路标一样，留给后来"蚁"一个路径的标志。 后面的蚂蚁，就会沿着有外激素的路径行走（外激素越多引诱蚂蚁的能力就越强）。 科学家们对此进行过试验：用人造的外激素在纸上画上一条路径，对蚂蚁进行试验。 结果蚂蚁果然都沿画有外激素的路径行走。
B
D
科学
真科学能造福人类，伪科学会贻祸一方。 我们学科学，是为了促进人类的进步，所以要抱有一颗善良的和谐的心，保持一份淡然的平和心态去面对科学，善待科学，用好科学。 最后，希望所有人都能爱科学，学科学，用科学，只要我们勤奋学习，永不言弃就会得到真科学。
一个个奇思妙想让“不可能”变成了现实，这就是人类对科学知识的聪明利用。 所有的科学家都是从小发明走想大发现的，科学的大门永远向爱探索的孩子们敞开。 同学们，你也试试，把不可能变成可能，让我们的生活更精彩！
走进科学，科学界中有许多妙不可言的事情，观察气象，收集标本，科学实验，科普活动，生活发现等都是探索科学的一种，人类因科学而进步，科学因人类而创新，人类离不开科学，科学也离不开人类。
今天，我们“小记者”培训班要去采访湛江市最大的蜜蜂科普园。
一路上，我们十分兴奋，叽叽喳喳像只快乐的小鸟，路边是一些郁郁葱葱的田野，田野上有许多头正在勤勤恳恳干活的牛，让人感到心旷神怡。 不知不觉我们已经到了蜜蜂科普园。
那科普园分为宝蜜区、科普室、养蜂区等几个景点。 我们先到科普室听解说人员讲解一些关于蜜蜂的知识。
从中我知道了一个正常的蜜蜂群体中，有一只蜂王、数百只雄蜂、数万只工蜂。 在同一巢内它们在形态、生理和职能上均有明显的区别和严格的分工。
蜂王个体大，发育完善，只管繁殖后代和施发命令。 雄蜂是一名“花花公子”，唯一能做的是与蜂王交配，但交配完之后那只雄蜂马上死亡，所以说雄蜂的婚礼和葬礼是同时举行的。
工蜂头呈三角形，有一对发达的复眼和三个单眼，能察觉蜜源和准确归巢，还有足3对，股节、胫节和跗节等处均有特殊的构造，用来采集花粉。 刚发育的工蜂就要供蜂王桨给蜂王吃，成熟之后，找蜜源、采花粉、采蜜、采水等粗重活都由工蜂来干，所以工蜂最忙了。
随后，我们又到了游览室，那里有许多蜜蜂的图片和资料；很快我们到了养蜂场，在那里我们和蜜蜂零距离接触，解说人员告诉我们只有雄蜂不蛰人，蜜蜂针刺只能用一次，也就是说它刺了人后就会死亡。 时间过得飞快，我们要回去了，我才依依不舍地离开了蜜蜂科普园。
今天的收获真不少啊。
电子蛙眼——根据青蛙发明 雷达——蝙蝠 鸟、蜻蜓——飞机 萤火虫——日光灯 水母——水母耳风暴预测仪 苍蝇——航天（有关） 壁虎脚趾——粘性录音带 螳螂——锯子 仿生学一词是1960年由美国斯蒂尔根据拉丁文“bios”（生命方式的意思）和字尾“nlc”（“具有……的性质”的意思）构成的。
他认为“仿生学是研究以模仿生物系统的方式、或是以具有生物系统特征的方式、或是以类似于生物系统方式工作的系统的科学”。 尽管人类在文明进化中不断从生物界受到新的启示，但仿生学的诞生，一般以1960年全美第一届仿生学讨论会的召开为标志。
仿生学的研究范围主要包括：力学仿生、分子仿生、能量仿生、信息与控制仿生等。 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。
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； 分子仿生，是研究与模拟生物体中酶的催化作用、生物膜的选择性、通透性、生物大分子或其类似物的分析和合成等。
例如，在搞清森林害虫舞毒蛾性引诱激素的化学结构后，合成了一种类似有机化合物，在田间捕虫笼中用千万分之一微克，便可诱杀雄虫； 能量仿生，是研究与模仿生物电器官生物发光、肌肉直接把化学能转换成机械能等生物体中的能量转换过程； 信息与控制仿生，是研究与模拟感觉器官、神经元与神经网络、以及高级中枢的智能活动等方面生物体中的信息处理过程。 例如根据象鼻虫视动反应制成的“自相关测速仪”可测定飞机着陆速度。
根据鲎复眼视网膜侧抑制网络的工作原理，研制成功可增强图像轮廓、提高反差、从而有助于模糊目标检测的—些装置。 已建立的神经元模型达100种以上，并在此基础上构造出新型计算机。
模仿人类学习过程，制造出一种称为“感知机”的机器，它可以通过训练，改变元件之间联系的权重来进行学习，从而能实现模式识别。 此外，它还研究与模拟体内稳态，运动控制、动物的定向与导航等生物系统中的控制机制，以及人-机系统的仿生学方面。
某些文献中，把分子仿生与能量仿生的部分内容称为化学仿生，而把信息和控制仿生的部分内容称为神经仿生。 仿生学的范围很广，信息与控制仿生是一个主要领域。
一方面由于自动化向智能控制发展的需要，另一方面是由于生物科学已发展到这样一个阶段，使研究大脑已成为对神经科学最大的挑战。 人工智能和智能机器人研究的仿生学方面——生物模式识别的研究，大脑学习记忆和思维过程的研究与模拟，生物体中控制的可靠性和协调问题等——是仿生学研究的主攻方面。
控制与信息仿生和生物控制论关系密切。 两者都研究生物系统中的控制和信息过程，都运用生物系统的模型。
但前者的目的主要是构造实用人造硬件系统；而生物控制论则从控制论的一般原理，从技术科学的理论出发，为生物行为寻求解释。 最广泛地运用类比、模拟和模型方法是仿生学研究方法的突出特点。
其目的不在于直接复制每一个细节，而是要理解生物系统的工作原理，以实现特定功能为中心目的。 —般认为，在仿生学研究中存在下列三个相关的方面：生物原型、数学模型和硬件模型。
前者是基础，后者是目的，而数学模型则是两者之间必不可少的桥梁。 由于生物系统的复杂性，搞清某种生物系统的机制需要相当长的研究周期，而且解决实际问题需要多学科长时间的密切协作，这是限制仿生学发展速度的主要原因。
其他生物学分支学科 生物学概述、植物学、孢粉学、动物学、微生物学、细胞生物学、分子生物学、生物分类学、习性学、生理学、细菌学、微生物生理学、微生物遗传学、土壤微生物学、细胞学、细胞化学、细胞遗传学、免疫学、胚胎学、优生学、悉生生物学、遗传学、分子遗传学、生态学、仿生学、生物物理学、生物力学、生物力能学、生物声学、生物化学、生物数学 附：部分“仿生学”实例 苍蝇与宇宙飞船 令人讨厌的苍蝇，与宏伟的航天事业似乎风马牛不相及，但仿生学却把它们紧密地联系起来了。 苍蝇是声名狼藉的“逐臭之夫”，凡是腥臭污秽的地方，都有它们的踪迹。
苍蝇的嗅觉特别灵敏，远在几千米外的气味也能嗅到。 但是苍蝇并没有“鼻子”，它靠什么来充当嗅觉的呢？ 原来，苍蝇的“鼻子”——嗅觉感受器分布在头部的一对触角上。
每个“鼻子”只有一个“鼻孔”与外界相通，内含上百个嗅觉神经细胞。 若有气味进入“鼻孔”，这些神经立即把气味刺激转变成神经电脉冲，送往大脑。
大脑根据不同气味物质所产生的神经电脉冲的不同，就可区别出不同气味的物质。 因此，苍蝇的触角像是一台灵敏的气体分析仪。
仿生学家由此得到启发，根据苍蝇嗅觉器的结构和功能，仿制成功一种十分奇特的小型气体分析仪。 这种仪器的“探头”不是金属，而是活的苍蝇。
就是把非常纤细的微电极插到苍蝇的嗅觉神经上，将引导出来的神经电信号经电子线路放大后，。
苍蝇与宇宙飞船
令人讨厌的苍蝇，与宏伟的航天事业似乎风马牛不相及，但仿生学却把它们紧密地联系起来了。
苍蝇是声名狼藉的“逐臭之夫”，凡是腥臭污秽的地方，都有它们的踪迹。 苍蝇的嗅觉特别灵敏，远在几千米外的气味也能嗅到。 但是苍蝇并没有“鼻子”，它靠什么来充当嗅觉的呢？ 原来，苍蝇的“鼻子”——嗅觉感受器分布在头部的一对触角上。
每个“鼻子”只有一个“鼻孔”与外界相通，内含上百个嗅觉神经细胞。 若有气味进入“鼻孔”，这些神经立即把气味刺激转变成神经电脉冲，送往大脑。 大脑根据不同气味物质所产生的神经电脉冲的不同，就可区别出不同气味的物质。 因此，苍蝇的触角像是一台灵敏的气体分析仪。
仿生学家由此得到启发，根据苍蝇嗅觉器的结构和功能，仿制成功一种十分奇特的小型气体分析仪。 这种仪器的“探头”不是金属，而是活的苍蝇。 就是把非常纤细的微电极插到苍蝇的嗅觉神经上，将引导出来的神经电信号经电子线路放大后，送给分析器；分析器一经发现气味物质的信号，便能发出警报。 这种仪器已经被安装在宇宙飞船的座舱里，用来检测舱内气体的成分。
这种小型气体分析仪，也可测量潜水艇和矿井里的有害气体。 利用这种原理，还可用来改进计算机的输入装置和有关气体色层分析仪的结构原理中。
从萤火虫到人工冷光
自从人类发明了电灯，生活变得方便、丰富多了。 但电灯只能将电能的很少一部分转变成可见光，其余大部分都以热能的形式浪费掉了，而且电灯的热射线有害于人眼。 那么，有没有只发光不发热的光源呢？ 人类又把目光投向了大自然。
在自然界中，有许多生物都能发光，如细菌、真菌、蠕虫、软体动物、甲壳动物、昆虫和鱼类等，而且这些动物发出的光都不产生热，所以又被称为“冷光”。
在众多的发光动物中，萤火虫是其中的一类。 萤火虫约有1 500种，它们发出的冷光的颜色有黄绿色、橙色，光的亮度也各不相同。 萤火虫发出冷光不仅具有很高的发光效率，而且发出的冷光一般都很柔和，很适合人类的眼睛，光的强度也比较高。 因此，生物光是一种人类理想的光。
科学家研究发现，萤火虫的发光器位于腹部。 这个发光器由发光层、透明层和反射层三部分组成。 发光层拥有几千个发光细胞，它们都含有荧光素和荧光酶两种物质。 在荧光酶的作用下，荧光素在细胞内水分的参与下，与氧化合便发出荧光。 萤火虫的发光，实质上是把化学能转变成光能的过程。
早在40年代，人们根据对萤火虫的研究，创造了日光灯，使人类的照明光源发生了很大变化。 近年来，科学家先是从萤火虫的发光器中分离出了纯荧光素，后来又分离出了荧光酶，接着，又用化学方法人工合成了荧光素。 由荧光素、荧光酶、ATP（三磷酸腺苷）和水混合而成的生物光源，可在充满爆炸性瓦斯的矿井中当闪光灯。 由于这种光没有电源，不会产生磁场，因而可以在生物光源的照明下，做清除磁性水雷等工作。
现在，人们已能用掺和某些化学物质的方法得到类似生物光的冷光，作为安全照明用。
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