仿生技術如何使用

1. 仿生學在生活中的運用有哪些

仿生學一詞是1960年由美國斯蒂爾根據拉丁文「bios」(生命方式的意思)和字尾「nlc」(「具有……的性質」的意思)構成的。他認為「仿生學是研究以模仿生物系統的方式、或是以具有生物系統特徵的方式、或是以類似於生物系統方式工作的系統的科學」。盡管人類在文明進化中不斷從生物界受到新的啟示，但仿生學的誕生，一般以1960年全美第一屆仿生學討論會的召開為標志。

仿生學的研究范圍主要包括：力學仿生、分子仿生、能量仿生、信息與控制仿生等。

力學仿生，是研究並模仿生物體大體結構與精細結構的靜力學性質，以及生物體各組成部分在體內相對運動和生物體在環境中運動的動力學性質。例如，建築上模仿貝殼修造的大跨度薄殼建築，模仿股骨結構建造的立柱，既消除應力特別集中的區域，又可用最少的建材承受最大的載荷。軍事上模仿海豚皮膚的溝槽結構，把人工海豚皮包敷在船艦外殼上，可減少航行揣流，提高航速；

分子仿生，是研究與模擬生物體中酶的催化作用、生物膜的選擇性備山、通透性、生物大分子或其類似物的分析和合成等。例如，在搞清森林害蟲舞毒蛾性引誘激素的化學結構後，合成了一種類似有機化合物，在田間捕蟲籠中用千萬分之一微克，便可誘殺雄蟲；

能量仿生，是研究與模仿生物電器官生物發光、肌肉直接把化學能轉換成機械能等生物體中的能量轉換過程；

信息與控制仿生，是研究與模擬感覺器官、神經元與神經網路、以及高級中樞的智能活動等方面生物體中的信息處理過程。例如根據象鼻蟲視動反應製成的「自相關測速儀」可測定飛機著陸速度。根據鱟復眼視網膜側抑制網路的工作原理，研製成功可增強圖像輪廓、提高反差、從而有助於模糊目標檢測的—些裝置。已建立的神經元模型達100種以上，並在此基礎上構造出新型計算機。

模仿人類學仿沒中習過程，製造出一種稱為「感知機」的機器，它可以通過訓練，改變元件之間聯系的權重來進行學習，從而能實現模式識別。此外，它還研究與模擬體內穩態，運動控制、動物的定向與導航等生物系統中的控制機制，以及人-機系統的仿生學方面。

某些文獻中，把分子仿生與能量仿生的部分內容稱為化學仿生，而把信息和控制仿生的部分內容稱為神經仿生。

仿生學的范圍察慎很廣，信息與控制仿生是一個主要領域。一方面由於自動化向智能控制發展的需要，另一方面是由於生物科學已發展到這樣一個階段，使研究大腦已成為對神經科學最大的挑戰。人工智慧和智能機器人研究的仿生學方面——生物模式識別的研究，大腦學習記憶和思維過程的研究與模擬，生物體中控制的可靠性和協調問題等——是仿生學研究的主攻方面。

控制與信息仿生和生物控制論關系密切。兩者都研究生物系統中的控制和信息過程，都運用生物系統的模型。但前者的目的主要是構造實用人造硬體系統；而生物控制論則從控制論的一般原理，從技術科學的理論出發，為生物行為尋求解釋。

最廣泛地運用類比、模擬和模型方法是仿生學研究方法的突出特點。其目的不在於直接復制每一個細節，而是要理解生物系統的工作原理，以實現特定功能為中心目的。—般認為，在仿生學研究中存在下列三個相關的方面：生物原型、數學模型和硬體模型。前者是基礎，後者是目的，而數學模型則是兩者之間必不可少的橋梁。

由於生物系統的復雜性，搞清某種生物系統的機制需要相當長的研究周期，而且解決實際問題需要多學科長時間的密切協作，這是限制仿生學發展速度的主要原因。

其他生物學分支學科

生物學概述、植物學、孢粉學、動物學、微生物學、細胞生物學、分子生物學、生物分類學、習性學、生理學、細菌學、微生物生理學、微生物遺傳學、土壤微生物學、細胞學、細胞化學、細胞遺傳學、免疫學、胚胎學、優生學、悉生生物學、遺傳學、分子遺傳學、生態學、仿生學、生物物理學、生物力學、生物力能學、生物聲學、生物化學、生物數學

附：部分「仿生學」實例
蒼蠅與宇宙飛船

令人討厭的蒼蠅，與宏偉的航天事業似乎風馬牛不相及，但仿生學卻把它們緊密地聯系起來了。

蒼蠅是聲名狼藉的「逐臭之夫」，凡是腥臭污穢的地方，都有它們的蹤跡。蒼蠅的嗅覺特別靈敏，遠在幾千米外的氣味也能嗅到。但是蒼蠅並沒有「鼻子」，它靠什麼來充當嗅覺的呢? 原來，蒼蠅的「鼻子」——嗅覺感受器分布在頭部的一對觸角上。

每個「鼻子」只有一個「鼻孔」與外界相通，內含上百個嗅覺神經細胞。若有氣味進入「鼻孔」，這些神經立即把氣味刺激轉變成神經電脈沖，送往大腦。大腦根據不同氣味物質所產生的神經電脈沖的不同，就可區別出不同氣味的物質。因此，蒼蠅的觸角像是一台靈敏的氣體分析儀。

仿生學家由此得到啟發，根據蒼蠅嗅覺器的結構和功能，仿製成功一種十分奇特的小型氣體分析儀。這種儀器的「探頭」不是金屬，而是活的蒼蠅。就是把非常纖細的微電極插到蒼蠅的嗅覺神經上，將引導出來的神經電信號經電子線路放大後，送給分析器；分析器一經發現氣味物質的信號，便能發出警報。這種儀器已經被安裝在宇宙飛船的座艙里，用來檢測艙內氣體的成分。

這種小型氣體分析儀，也可測量潛水艇和礦井裡的有害氣體。利用這種原理，還可用來改進計算機的輸入裝置和有關氣體色層分析儀的結構原理中。

從螢火蟲到人工冷光

自從人類發明了電燈，生活變得方便、豐富多了。但電燈只能將電能的很少一部分轉變成可見光，其餘大部分都以熱能的形式浪費掉了，而且電燈的熱射線有害於人眼。那麼，有沒有隻發光不發熱的光源呢? 人類又把目光投向了大自然。

在自然界中，有許多生物都能發光，如細菌、真菌、蠕蟲、軟體動物、甲殼動物、昆蟲和魚類等，而且這些動物發出的光都不產生熱，所以又被稱為「冷光」。

在眾多的發光動物中，螢火蟲是其中的一類。螢火蟲約有1 500種,它們發出的冷光的顏色有黃綠色、橙色，光的亮度也各不相同。螢火蟲發出冷光不僅具有很高的發光效率，而且發出的冷光一般都很柔和，很適合人類的眼睛，光的強度也比較高。因此，生物光是一種人類理想的光。

科學家研究發現，螢火蟲的發光器位於腹部。這個發光器由發光層、透明層和反射層三部分組成。發光層擁有幾千個發光細胞，它們都含有熒光素和熒光酶兩種物質。在熒光酶的作用下，熒光素在細胞內水分的參與下，與氧化合便發出熒光。螢火蟲的發光，實質上是把化學能轉變成光能的過程。

早在40年代，人們根據對螢火蟲的研究，創造了日光燈，使人類的照明光源發生了很大變化。近年來，科學家先是從螢火蟲的發光器中分離出了純熒光素，後來又分離出了熒光酶，接著，又用化學方法人工合成了熒光素。由熒光素、熒光酶、ATP(三磷酸腺苷)和水混合而成的生物光源,可在充滿爆炸性瓦斯的礦井中當閃光燈。由於這種光沒有電源，不會產生磁場，因而可以在生物光源的照明下，做清除磁性水雷等工作。

現在，人們已能用摻和某些化學物質的方法得到類似生物光的冷光，作為安全照明用。

電魚與伏特電池

自然界中有許多生物都能產生電，僅僅是魚類就有500餘種 。人們將這些能放電的魚，統稱為「電魚」。

各種電魚放電的本領各不相同。放電能力最強的是電鰩、電鯰和電鰻。中等大小的電鰩能產生70伏左右的電壓,而非洲電鰩能產生的電壓高達220伏；非洲電鯰能產生350伏的電壓；電鰻能產生500伏的電壓，有一種南美洲電鰻竟能產生高達880伏的電壓，稱得上電擊冠軍,據說它能擊斃像馬那樣的大動物。

電魚放電的奧秘究竟在哪裡?經過對電魚的解剖研究， 終於發現在電魚體內有一種奇特的發電器官。這些發電器是由許多叫電板或電盤的半透明的盤形細胞構成的。由於電魚的種類不同，所以發電器的形狀、位置、電板數都不一樣。電鰻的發電器呈棱形，位於尾部脊椎兩側的肌肉中；電鰩的發電器形似扁平的腎臟，排列在身體中線兩側，共有200萬塊電板;電鯰的發電器起源於某種腺體，位於皮膚與肌肉之間,約有500萬塊電板。單個電板產生的電壓很微弱，但由於電板很多，產生的電壓就很大了。

電魚這種非凡的本領，引起了人們極大的興趣。19世紀初，義大利物理學家伏特，以電魚發電器官為模型，設計出世界上最早的伏打電池。因為這種電池是根據電魚的天然發電器設計的,所以把它叫做「人造電器官」。對電魚的研究，還給人們這樣的啟示：如果能成功地模仿電魚的發電器官，那麼，船舶和潛水艇等的動力問題便能得到很好的解決。

水母的順風耳

「燕子低飛行將雨，蟬鳴雨中天放晴。」生物的行為與天氣的變化有一定關系。沿海漁民都知道，生活在沿岸的魚和水母成批地游向大海，就預示著風暴即將來臨。

水母，又叫海蜇，是一種古老的腔腸動物，早在5億年前,它就漂浮在海洋里了。這種低等動物有預測風暴的本能，每當風暴來臨前，它就游向大海避難去了。

原來，在藍色的海洋上，由空氣和波浪摩擦而產生的次聲波 (頻率為每秒8—13次)，總是風暴來臨的前奏曲。這種次聲波人耳無法聽到，小小的水母卻很敏感。仿生學家發現，水母的耳朵的共振腔里長著一個細柄，柄上有個小球，球內有塊小小的聽石，當風暴前的次聲波沖擊水母耳中的聽石時，聽石就剌激球壁上的神經感受器，於是水母就聽到了正在來臨的風暴的隆隆聲。

仿生學家仿照水母耳朵的結構和功能，設計了水母耳風暴預測儀，相當精確地模擬了水母感受次聲波的器官。把這種儀器安裝在艦船的前甲板上，當接受到風暴的次聲波時，可令旋轉360°的喇叭自行停止旋轉,它所指的方向，就是風暴前進的方向；指示器上的讀數即可告知風暴的強度。這種預測儀能提前15小時對風暴作出預報，對航海和漁業的安全都有重要意義。

2. 仿生學有哪些應用

蒼蠅——蠅眼導彈、噴氣戰機、火箭的平衡棒
蝙蝠——雷達
雞蛋——最省料、最堅硬結構
魚——船體 魚漂——潛艇
螢火蟲-----人工冷光
電魚------伏特電池；
水母------水母耳風暴預測儀,
蛙眼------電子蛙眼
蝙蝠超聲定位器的原理------探路儀」.
藍藻-----光解水的裝置,
人體骨胳肌肉系統和生物電控制的研究,——步行機.
動物的爪子------現代起重機的掛鉤
動物的鱗甲------屋頂瓦楞
魚的鰭------槳
螳螂臂,或鋸齒草------鋸子
蒼耳屬植物-------尼龍搭扣.
龍蝦-------氣味探測儀.
壁虎腳趾------粘性錄音帶
貝-----外科手術的縫合到補船等-
鯊魚-----泳衣,
科學家通過對海豚游泳阻力小的研究發明了能提高魚雷航速的人工海豚皮；以及模仿袋鼠在沙漠運動形式的無輪汽車(跳躍機)等.
前蘇聯科學院動物研究所的臘正科學家在企鵝的啟示下,他們設計了一種新型汽車－－「企鵝」牌極地越野汽車.這種汽車的寬闊的底部,直接貼在雪面上,用輪勺撐動著前進,行駛速度可達50公里／小時.
科學家模仿昆蟲製造了太空機器人.
澳大利亞國立大學的一個科研小組通過對幾種昆蟲的研究,已經研製出一個小型的導航和飛行控制裝置.這種裝置可以用來裝備用於火星考察的小型飛行器.
英國科學家在仿生學啟發下,正在研製一種可以靠尾鰭擺動以S形「游水」的潛艇新式潛艇的主要創新之處是使用了被稱為「象鼻致動器」的裝置.「象鼻」由一組用薄而柔軟的材料做成的軟管組成,模仿肌肉活動,推動鰭的運動.這種新式潛艇可以充當水底掃雷潛艇,用來對付最輕微的聲響或干擾便會引爆的水雷.
令人討厭的蒼蠅,與宏偉的航天事業似乎風馬牛不相及,但仿生學卻把它們緊密地聯系起來了.
蒼蠅是聲名狼藉的「逐臭之夫」,凡是腥臭污穢的地方,都有它們的蹤跡.蒼蠅的嗅覺特別靈敏,遠在幾千米外的氣味也能嗅到.但是蒼蠅並沒有「鼻子」,它靠什麼來充當嗅覺的呢? 原來,蒼蠅的「鼻子」——嗅覺感受器分布在頭部的一對觸角上.
每個「鼻子」只有一個「鼻孔」與外界相通,內含上百個嗅覺神經細胞.若有氣味進入「鼻孔」,這些神經立即把氣味刺激轉變成神經電脈沖,送往大腦.大腦根據不同氣味物質所產生的神經電脈沖的不同,就可區別出不同氣味的物質.因此,蒼蠅的觸角像是一台靈敏的氣體分析儀.
仿生學家由此得到啟發,根據蒼蠅嗅覺器的結構和功能,仿製成功一種十分奇特的小型氣體分析儀.這種儀器的「探頭」不是金屬,而是活的蒼蠅.就是把非常纖細的微電極插到蒼蠅的嗅覺神經上,將引導出來的神經電信號經電子線路放大後,送給分析器；分析器一經發現氣味物質的信號,便能發出警報.這種儀器已經被安裝在宇宙飛船的座艙里,用來檢測艙內氣體的成分.
這種小型氣體分析儀,也可測量潛水艇和礦井裡的有害氣體.利用這種原理,還可用來改進計算機的輸入裝置和有關氣體色層分析儀的結構原理中.
從螢火蟲到人工冷光
自從人類發明了電燈,生活變得方便、豐富多了.但電燈只能將電能的很少一部分轉變成可見光,其餘大部分都以熱能的形式浪費掉了,而且電燈的熱射線有害於人眼.那麼,有沒有隻發光不發熱的光源呢? 人類又把目光投向了大自然.
在自然界中,有許多生物都能發光,如細菌、真菌、蠕蟲、軟體動物、甲殼動物、昆蟲和魚類等,而且這些動物發出的光都不產生熱,所以又被稱為「冷光」.
在眾多的發光動物中,螢火蟲是其中的一類.螢火盯局虧蟲約有1 500種,它們發出的冷光的顏色有黃綠色、橙色,光的亮度也各不相同.螢火蟲發出冷光不僅具有很高的發光效率,而且發出的冷光一般都很柔和,很適合人類的眼睛,光的強度也比較高.因此,生物光是一種人類理想的光.
科學家研究發現,螢火蟲的發光器位於腹部.這個發光器由發光層、透明層和反射層三部分組成.發光層擁有幾千個發光細胞,它們都含有熒光凱神素和熒光酶兩種物質.在熒光酶的作用下,熒光素在細胞內水分的參與下,與氧化合便發出熒光.螢火蟲的發光,實質上是把化學能轉變成光能的過程.
早在40年代,人們根據對螢火蟲的研究,創造了日光燈,使人類的照明光源發生了很大變化.近年來,科學家先是從螢火蟲的發光器中分離出了純熒光素,後來又分離出了熒光酶,接著,又用化學方法人工合成了熒光素.由熒光素、熒光酶、ATP(三磷酸腺苷)和水混合而成的生物光源,可在充滿爆炸性瓦斯的礦井中當閃光燈.由於這種光沒有電源,不會產生磁場,因而可以在生物光源的照明下,做清除磁性水雷等工作.
現在,人們已能用摻和某些化學物質的方法得到類似生物光的冷光,作為安全照明用.
電魚與伏特電池
自然界中有許多生物都能產生電,僅僅是魚類就有500餘種 .人們將這些能放電的魚,統稱為「電魚」.
各種電魚放電的本領各不相同.放電能力最強的是電鰩、電鯰和電鰻.中等大小的電鰩能產生70伏左右的電壓,而非洲電鰩能產生的電壓高達220伏；非洲電鯰能產生350伏的電壓；電鰻能產生500伏的電壓,有一種南美洲電鰻竟能產生高達880伏的電壓,稱得上電擊冠軍,據說它能擊斃像馬那樣的大動物.
電魚放電的奧秘究竟在哪裡?經過對電魚的解剖研究, 終於發現在電魚體內有一種奇特的發電器官.這些發電器是由許多叫電板或電盤的半透明的盤形細胞構成的.由於電魚的種類不同,所以發電器的形狀、位置、電板數都不一樣.電鰻的發電器呈棱形,位於尾部脊椎兩側的肌肉中；電鰩的發電器形似扁平的腎臟,排列在身體中線兩側,共有200萬塊電板;電鯰的發電器起源於某種腺體,位於皮膚與肌肉之間,約有500萬塊電板.單個電板產生的電壓很微弱,但由於電板很多,產生的電壓就很大了.
電魚這種非凡的本領,引起了人們極大的興趣.19世紀初,義大利物理學家伏特,以電魚發電器官為模型,設計出世界上最早的伏打電池.因為這種電池是根據電魚的天然發電器設計的,所以把它叫做「人造電器官」.對電魚的研究,還給人們這樣的啟示：如果能成功地模仿電魚的發電器官,那麼,船舶和潛水艇等的動力問題便能得到很好的解決.
水母的順風耳
「燕子低飛行將雨,蟬鳴雨中天放晴.」生物的行為與天氣的變化有一定關系.沿海漁民都知道,生活在沿岸的魚和水母成批地游向大海,就預示著風暴即將來臨.
水母,又叫海蜇,是一種古老的腔腸動物,早在5億年前,它就漂浮在海洋里了.這種低等動物有預測風暴的本能,每當風暴來臨前,它就游向大海避難去了.
仿生學舉15個例子：
1.由令人討厭的蒼蠅,仿製成功一種十分奇特的小型氣體分析儀.已經被安裝在宇宙飛船的座艙里,用來檢測艙內氣體的成分.
2.從螢火蟲到人工冷光；
3.電魚與伏特電池；
4.水母的順風耳,仿照水母耳朵的結構和功能,設計了水母耳風暴預測儀,能提前15小時對風暴作出預報,對航海和漁業的安全都有重要意義.
5.人們根據蛙眼的視覺原理,已研製成功一種電子蛙眼.這種電子蛙眼能像真的蛙眼那樣,准確無誤地識別出特定形狀的物體.把電子蛙眼裝入雷達系統後,雷達抗干擾能力大大提高.這種雷達系統能快速而准確地識別出特定形狀的飛機、艦船和導彈等.特別是能夠區別真假導彈,防止以假亂真.
電子蛙眼還廣泛應用在機場及交通要道上.在機場,它能監視飛機的起飛與降落,若發現飛機將要發生碰撞,能及時發出警報.在交通要道,它能指揮車輛的行駛,防止車輛碰撞事故的發生.
6.根據蝙蝠超聲定位器的原理,人們還仿製了盲人用的「探路儀」.這種探路儀內裝一個超聲波發射器,盲人帶著它可以發現電桿、台階、橋上的人等.如今,有類似作用的「超聲眼鏡」也已製成.
7.模擬藍藻的不完全光合器,將設計出仿生光解水的裝置,從而可獲得大量的氫氣.
8.根據對人體骨胳肌肉系統和生物電控制的研究,已仿製了人力增強器——步行機.
9.現代起重機的掛鉤起源於許多動物的爪子.
10.屋頂瓦楞模仿動物的鱗甲.
11.船槳模仿的是魚的鰭.
12.鋸子學的是螳螂臂,或鋸齒草.
13.蒼耳屬植物獲取靈感發明了尼龍搭扣.
14.嗅覺靈敏的龍蝦為人們製造氣味探測儀提供了思路.
15.壁虎腳趾對製造能反復使用的粘性錄音帶提供了令人鼓舞的前景.
16.貝用它的蛋白質生成的膠體非常牢固,這樣一種膠體可應用在從外科手術的縫合到補船等一切事情上.
178回答者： 憂郁伯爵0明 - 二級 2008-3-28 13:30
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1.由令人討厭的蒼蠅,仿製成功一種十分奇特的小型氣體分析儀.已經被安裝在宇宙飛船的座艙里,用來檢測艙內氣體的成分.
2.從螢火蟲到人工冷光；
3.電魚與伏特電池；
4.水母的順風耳,仿照水母耳朵的結構和功能,設計了水母耳風暴預測儀,能提前15小時對風暴作出預報,對航海和漁業的安全都有重要意義.
5.人們根據蛙眼的視覺原理,已研製成功一種電子蛙眼.這種電子蛙眼能像真的蛙眼那樣,准確無誤地識別出特定形狀的物體.把電子蛙眼裝入雷達系統後,雷達抗干擾能力大大提高.這種雷達系統能快速而准確地識別出特定形狀的飛機、艦船和導彈等.特別是能夠區別真假導彈,防止以假亂真.
電子蛙眼還廣泛應用在機場及交通要道上.在機場,它能監視飛機的起飛與降落,若發現飛機將要發生碰撞,能及時發出警報.在交通要道,它能指揮車輛的行駛,防止車輛碰撞事故的發生.
6.根據蝙蝠超聲定位器的原理,人們還仿製了盲人用的「探路儀」.這種探路儀內裝一個超聲波發射器,盲人帶著它可以發現電桿、台階、橋上的人等.如今,有類似作用的「超聲眼鏡」也已製成.
7.模擬藍藻的不完全光合器,將設計出仿生光解水的裝置,從而可獲得大量的氫氣.
8.根據對人體骨胳肌肉系統和生物電控制的研究,已仿製了人力增強器——步行機.
9.現代起重機的掛鉤起源於許多動物的爪子.
10.屋頂瓦楞模仿動物的鱗甲.
11.船槳模仿的是魚的鰭.
12.鋸子學的是螳螂臂,或鋸齒草.
13.蒼耳屬植物獲取靈感發明了尼龍搭扣.
14.嗅覺靈敏的龍蝦為人們製造氣味探測儀提供了思路.
15.壁虎腳趾對製造能反復使用的粘性錄音帶提供了令人鼓舞的前景.
16.貝用它的蛋白質生成的膠體非常牢固,這樣一種膠體可應用在從外科手術的縫合到補船等一切事情上.
17.根據鯊魚特徵製造的泳衣,將阻力減少到最小.
18.飛機（鳥,蜻蜓）

3. 仿生學，在哪些方面有應用及原理

仿生學是研究生物系統的結構和性質以及工程技術提供新的設計思想及工作原理的科學例子：蒼蠅，是細菌的傳播者，誰都討厭它。可是蒼蠅的楫翅（又叫平衡棒）是「天然導航儀」，人們模仿它製成了「振動陀螺儀」。這種儀器目前已經應用在火箭和高速飛機上，實現了自動駕駛。蒼蠅的眼睛是一種「復眼」，由3000多隻小眼組成，人們模仿它製成了「蠅眼透鏡」。「蠅眼透鏡」是用幾百或者幾千塊小透鏡整齊排列組合而成的，用它作鏡頭可以製成「蠅眼照相機」，一次就能照出千百張相同的相片。這種照相機已經用於印刷製版和大量復制電子計算機的微小電路，大大提高了工效和質量。「蠅眼透鏡」是一種新型光學元件，它的用途很多。蒼蠅與宇宙飛船
令人討厭的蒼蠅，與宏偉的航天事業似乎風馬牛不相及，但仿生學卻把它們緊密地聯系起來了。
蒼蠅是聲名狼藉的「逐臭之夫」，凡是腥臭污穢的地方，都有它們的蹤跡。蒼蠅的嗅覺特別靈敏，遠在幾千米外的氣味也能嗅到。但是蒼蠅並沒有「鼻子」，它靠什麼來充當嗅覺的呢? 原來，蒼蠅的「鼻子」——嗅覺感受器分布在頭部的一對觸角上。
每個「鼻子」只有一個「鼻孔」與外界相通，內含上百個嗅覺神經細胞。若有氣味進入「鼻孔」，這些神經立即把氣味刺激轉變成神經電脈沖，送往大腦。大腦根據不同氣味物質所產生的神經電脈沖的不同，就可區別出不同氣味的物質。因此，蒼蠅的觸角像是一台靈敏的氣體分析儀。
仿生學家由此得到啟發，根據蒼蠅嗅覺器官的結構和功能，仿製成一種十分奇特的小型氣體分析儀。這種儀器的「探頭」不是金屬，而是活的蒼蠅。就是把非常纖細的微電極插到蒼蠅的嗅覺神經上，將引導出來的神經電信號經電子線路放大後，送給分析器；分析器一經發現氣味物質的信號，便租判能發出警報。這種儀器已經被安裝在宇宙飛船的座艙里，用來檢測艙內氣體的成分。
這種小型氣體分析儀，也可測量潛水艇和礦井裡的有害氣體。利用這弊悉改種原理，還可用來改進計算機的輸入裝置和有關氣體色層分析儀的結構原理中。
陸嘩從螢火蟲到人工冷光
自從人類發明了電燈，生活變得方便、豐富多了。但電燈只能將電能的很少一部分轉變成可見光，其餘大部分都以熱能的形式浪費掉了，而且電燈的熱射線有害於人眼。那麼，有沒有隻發光不發熱的光源呢? 人類又把目光投向了大自然。
在自然界中，有許多生物都能發光，如細菌、真菌、蠕蟲、軟體動物、甲殼動物、昆蟲和魚類等，而且這些動物發出的光都不產生熱，所以又被稱為「冷光」。
在眾多的發光動物中，螢火蟲是其中的一類。螢火蟲約有1 500種,它們發出的冷光的顏色有黃綠色、橙色，光的亮度也各不相同。螢火蟲發出冷光不僅具有很高的發光效率，而且發出的冷光一般都很柔和，很適合人類的眼睛，光的強度也比較高。因此，生物光是一種人類理想的光。
科學家研究發現，螢火蟲的發光器位於腹部。這個發光器由發光層、透明層和反射層三部分組成。發光層擁有幾千個發光細胞，它們都含有熒光素和熒光酶兩種物質。在熒光酶的作用下，熒光素在細胞內水分的參與下，與氧化合便發出熒光。螢火蟲的發光，實質上是把化學能轉變成光能的過程。
早在40年代，人們根據對螢火蟲的研究，創造了日光燈，使人類的照明光源發生了很大變化。近年來，科學家先是從螢火蟲的發光器中分離出了純熒光素，後來又分離出了熒光酶，接著，又用化學方法人工合成了熒光素。由熒光素、熒光酶、ATP(三磷酸腺苷)和水混合而成的生物光源,可在充滿爆炸性瓦斯的礦井中當閃光燈。由於這種光沒有電源，不會產生磁場，因而可以在生物光源的照明下，做清除磁性水雷等工作。
現在，人們已能用摻和某些化學物質的方法得到類似生物光的冷光，作為安全照明用。
電魚與伏特電池
自然界中有許多生物都能產生電，僅僅是魚類就有500餘種 。人們將這些能放電的魚，統稱為「電魚」。
各種電魚放電的本領各不相同。放電能力最強的是電鰩、電鯰和電鰻。中等大小的電鰩能產生70伏左右的電壓,而非洲電鰩能產生的電壓高達220伏；非洲電鯰能產生350伏的電壓；電鰻能產生500伏的電壓，有一種南美洲電鰻竟能產生高達880伏的電壓，稱得上電擊冠軍,據說它能擊斃像馬那樣的大動物。
電魚放電的奧秘究竟在哪裡?經過對電魚的解剖研究， 終於發現在電魚體內有一種奇特的發電器官。這些發電器是由許多叫電板或電盤的半透明的盤形細胞構成的。由於電魚的種類不同，所以發電器的形狀、位置、電板數都不一樣。電鰻的發電器呈棱形，位於尾部脊椎兩側的肌肉中；電鰩的發電器形似扁平的腎臟，排列在身體中線兩側，共有200萬塊電板;電鯰的發電器起源於某種腺體，位於皮膚與肌肉之間,約有500萬塊電板。單個電板產生的電壓很微弱，但由於電板很多，產生的電壓就很大了。
電魚這種非凡的本領，引起了人們極大的興趣。19世紀初，義大利物理學家伏特，以電魚發電器官為模型，設計出世界上最早的伏打電池。因為這種電池是根據電魚的天然發電器設計的,所以把它叫做「人造電器官」。對電魚的研究，還給人們這樣的啟示：如果能成功地模仿電魚的發電器官，那麼，船舶和潛水艇等的動力問題便能得到很好的解決。
水母的順風耳
在自然界中，水母，早在５億多年前，它們就以經在海水裡生活了。「但是，水母跟順風耳又有什麼關系呢？」人們肯定會問這樣一個問題．因為，水母在風暴來臨之前，就會成群結隊地游向大海，就預示風暴既將來臨.但是，這又與「順風耳」有什麼關系呢？原來，在藍色的海洋上，由空氣和波浪摩擦而產生的次聲波（頻率為８～１３赫），是風暴來臨之前的預告．這種次聲波，人耳是聽不到的，而對水母來說卻是易如反掌．科學家經過研究發現，水母的耳朵里長著一個細柄，柄上有個小球，球內有塊小小的聽石．
科學家仿照水母耳朵的結構和功能，設計了水母耳風暴預測儀，相當精確地模擬了水母感受次聲波的器官．
技能訓練長頸鹿與宇航員失重現象
長頸鹿之所以能將血液通過長長的頸輸送到頭部，是由於長頸鹿的血壓很高。據測定，長頸鹿的血壓比人的正常血壓高出2倍。這樣高的血壓為什麼不會使長頸鹿患腦溢血而死亡呢？這與長頸鹿身體的結構有關。首先，長頸鹿血管周圍的肌肉非常發達，能壓縮血管，控制血流量；同時長頸鹿腿部及全身的皮膚和筋膜綳得很緊，利於下肢的血液向上迴流。科學家由此受到啟示，在訓練宇航員對，設置一種特殊器械，讓宇航員利用這種器械每天鍛煉幾小時，以防止宇航員血管周圍肌肉退化；在宇宙飛船升空時，科學家根據長頸鹿利用緊綳的皮膚可控制血管壓力的原理，研製了飛行服——「抗荷服」。抗荷服上安有充氣裝置，隨著飛船速度的增高，抗荷服可以充入一定量的氣體，從而對血管產生一定的壓力，使宇航員的血壓保持正常。同時，宇航員腹部以下部位是套入抽去空氣的密封裝置中的，這樣可以減小宇航員腿部的血壓，利於身體上部的血液向下肢輸送。
蛋殼與薄殼建築
蛋殼呈拱形，跨度大，包括許多力學原理。雖然它只有2 mm的厚度，但使用鐵錘敲砸也很難破壞它。建築學家模仿它進行了薄殼建築設計。這類建築有許多優點：用料少，跨度大，堅固耐用。薄殼建築也並非都是拱形，舉世聞名的悉尼歌劇院則像一組泊港的群帆。
-- 結構構件
對於構件，在截面面積相同的情況下，把材料盡可能放到遠離中和軸的位置上，是有效的截面形狀。有趣的是，在自然界許多動植物的組織中也體現了這個結論。例如：「疾風知勁草」，許多能承受狂風的植物的莖部是維管狀結構，其截面是空心的。支持人承重和運動的骨骼，其截面上密實的骨質分布在四周，而柔軟的骨髓充滿內腔。在建築結構中常被採用的空心樓板、箱形大梁、工形截面鈑梁以及折板結構、空間薄壁結構等都是根據這條結論得來的。
-- 斑馬
斑馬生活在非洲大陸，外形與一般的馬沒有什麼兩樣，它們身上的條紋是為適應生存環境而衍化出來的保護色。在所有斑馬中，細斑馬長得最大最美。它的肩高140-160厘米，耳朵又圓又大，條紋細密且多。斑馬常與草原上的牛羚、旋角大羚羊、瞪羚及鴕鳥等共外，以抵禦天敵。人類將斑馬條紋應用到軍事上是一個是很成功仿生學例子。
昆蟲與仿生
昆蟲個體小，種類和數量龐大，占現存動物的75％以上，遍布全世界。它們有各自的生存絕技，有些技能連人類也自嘆不如。人們對自然資源的利用范圍越來越廣泛，特別是仿生學方面的任何成就，都來自生物的某種特性，本文簡要介紹昆蟲與仿生學。（右為家蠅的眼睛）
蝴蝶與仿生五彩的蝴蝶錦色粲然，如重月紋鳳蝶，褐脈金斑蝶等，尤其是螢光翼鳳蝶，其後翅在陽光下時而金黃，時而翠綠，有時還由紫變藍。科學家通過對蝴 蝶色彩的研究，為軍事防禦帶來了極大的裨益。在二戰期間，德軍包圍了列寧格勒，企圖用轟炸機摧毀其軍事目標和其他防禦設施。蘇聯昆蟲學家施萬維奇根據當時 人們對偽裝缺乏認識的情況，提出利用蝴蝶的色彩在花叢中不易被發現的道理，在軍事設施上覆蓋蝴蝶花紋般的偽裝。因此，盡管德軍費盡心機，但列寧格勒的軍事 基地仍安然無惹，為贏得最後的勝利奠定了堅實的基礎。根據同樣的原理，後來人們還生產出了迷彩服，大大減少了戰斗中的傷亡。
人造衛星在太空中由於位 置的不斷變化可引起溫度驟然變化，有時溫差可高達兩、三網路，嚴重影響許多儀器的正常工作。科學家們受蝴蝶身上的鱗片會隨陽光的照射方向自動變換角度而調 節體溫的啟發，將人造衛星的控溫系統製成了葉片正反兩面輻射、散熱能力相差很大的百葉窗樣式，在每扇窗的轉動位置安裝有對溫度敏感的金屬絲，隨溫度變化可 調節窗的開合，從而保持了人造衛星內部溫度的恆定，解決了航天事業中的一大難題。
甲蟲與仿生屁步甲炮蟲自衛時，可噴射出具有惡臭的高溫液體 「炮彈」，以迷惑、刺激和驚嚇敵害。科學家將其解剖後發現甲蟲體內有3個小室，分別儲有二元酚溶液、雙氧水和生物酶。二元酚和雙氧水流到第三小室與生物酶 混合發生化學反應，瞬間就成為100℃的毒液，並迅速射出。這種原理目前已應用於軍事技術中。二戰期間，德國納粹為了戰爭的需要，據此機理製造出了一種功 率極大且性能安全可靠的新型發動機，安裝在飛航式導彈上，使之飛行速度加快，安全穩定，命中率提高，英國倫敦在受其轟炸時損失慘重。美國軍事專家受甲蟲噴 射原理的啟發研製出了先進的二元化武器。這種武器將兩種或多種能產生毒劑的化學物質分裝在兩個隔開的容器中，炮彈發射後隔膜破裂，兩種毒劑中間體在彈體飛 行的8—10秒內混合並發生反應，在到達目標的瞬間生成致命的毒劑以殺傷敵人。它們易於生產、儲存、運輸，安全且不易失效。螢火蟲可將化學能直接轉變成光 能，且轉化效率達100%，而普通電燈的發光效率只有6%。人們模仿螢火蟲的發光原理製成的冷光源可將發光效率提高十幾倍，大大節約了能量。另外，根據甲 蟲的視動反應機制研製成功的空對地速度計已成功地應用於航空事業中。
蜻蜓與仿生
蜻蜒通過翅膀振動可產生不同於周圍大氣的局部不穩定氣流，井 利用氣流產生的渦流來使自己上升。蜻蜒能在很小的推力下翱翔，不但可向前飛行，還能向後和左右兩側飛行，其向前飛行速度可達72km/小時。此外，蜻蜒的 飛行行為簡單，僅靠兩對翅膀不停地拍打。科學家據此結構基礎研製成功了直升飛機。飛機在高速飛行時，常會引起劇烈振動，甚至有時會折斷機翼而引起飛機失 事。蜻蜒依靠加重的翅痣在高速飛行時安然無恙，於是人們仿效蜻蜒在飛機的兩翼加上了平衡重錘，解決了因高速飛行而引起振動這個令人棘手的問題。
蒼蠅與仿生昆蟲學家研究發現，蒼蠅的後翅退化成一對平衡棒。當它飛行時，平衡棒以一定的頻率進行機械振動，可以調節翅膀的運動方向，是保持蒼蠅身體平 衡的導航儀。科學家據此原理研製成一代新型導航儀——振動陀螺儀，大大改進了飛機的飛行性能LlJ，可使飛機自動停止危險的滾翻飛行，在機體強烈傾斜時還 能自動恢復平衡，即使是飛機在最復雜的急轉彎時也萬無一失。蒼蠅的復眼包含4000個可獨立成像的單眼，能看清幾乎360。范圍內的物體。在蠅眼的啟示 下，人們製成了由1329塊小透鏡組成的一次可拍1329張高解析度照片的蠅眼照像機，在軍事、醫學、航空、航天上被廣泛應用。蒼蠅的嗅覺特別靈敏並能對 數十種氣味進行快速分析且可立即作出反應。科學家根據蒼蠅嗅覺器官的結構，把各種化學反應轉變成電脈沖的方式，製成了十分靈敏的小型氣體分析儀，目前已廣 泛應用於宇宙飛船、潛艇和礦井等場所來檢測氣體成分，使科研、生產的安全系數更為准確、可靠。
蜂類與仿生蜂巢由一個個排列整齊的六稜柱形小 蜂房組成，每個小蜂房的底部由3個相同的菱形組成，這些結構與近代數學家精確計算出來的——菱形鈍角109。28』，銳角70。32』完全相同，是最節省 材料的結構，且容量大、極堅固，令許多專家贊嘆不止。人們仿其構造用各種材料製成蜂巢式夾層結構板，強度大、重量輕、不易傳導聲和熱，是建築及製造航天飛 機、宇宙飛船、人造衛星等的理想材料。蜜蜂復眼的每個單眼中相鄰地排列著對偏振光方向十分敏感的偏振片，可利用太陽准確定位。科學家據此原理研製成功了偏 振光導航儀，早已廣泛用於航海事業中。
其它昆蟲與仿生
跳蚤的跳躍本領十分高強，航空專家對此進行了
生物學家通過對蛛絲的研究製造出高級絲線，抗撕斷裂降落傘與臨時吊橋用的高強度纜索。船和潛艇來自人們對魚類和海豚的模仿。
響尾蛇導彈等就是科學家模仿蛇的「熱眼」功能和其舌上排列著一種似照相機裝置的天然紅外線感知能力的原理，研製開發出來的現代化武器。
火箭升空利用的是水母、墨魚反沖原理。
科研人員通過研究變色龍的變色本領，為部隊研製出了不少軍事偽裝裝備。
科學家研究青蛙的眼睛，發明了電子蛙眼。
白蟻不僅使用膠粘劑建築它們的土堆，還可以通過頭部的小管向敵人噴射膠粘劑。於是人們按照同樣的原理製造了工作的武器—一塊干膠炮彈。
美國空軍通過毒蛇的「熱眼」功能，研究開發出了微型熱感測器。
我國紡織科技人員利用仿生學原理，借鑒陸地動物的皮毛結構，設計出一種KEG保溫面料，並具有防風和導濕的功能。
根據響尾蛇的頰窩能感覺到0.001℃的溫度變化的原理，人類發明了跟蹤追擊的響尾蛇導彈。人類還利用蛙跳的原理設計了蛤蟆夯。人類模仿警犬的高靈敏嗅覺製成了用於偵緝的「電子警犬」。科學家根據野豬的鼻子測毒的奇特本領製成了世界上第一批防毒面具。
仿生學是人類一直使用的方法，如模仿海豚皮而構造的"海豚皮游泳衣"、科學家研究鯨魚的皮膚時，發現其上有溝漕的結構，於是有個科學家就依照鯨魚皮構造，造成一個薄膜蒙在飛機的表面，據實驗可節約能源3%，若全國的飛機都蒙上這樣的表面，每年可節約幾十億。又如有科學家研究蜘蛛，發現蜘蛛的腿上沒有肌肉，有腳的動物會走，主要是靠肌肉的收縮，現在蜘蛛沒有肌肉為什麼會走路？經研究蜘蛛不是靠肌肉的收縮進行走路的，而是靠其中的"液壓"的結構進行走路，據此人們發明了液壓步行機……總之,從自然界得到啟迪,模仿其結構進行發明創造.這就是仿生學. 這是我們向自然界學習的一個方面。
附(仿生學現象簡表):
1。從令人討厭的蒼蠅身上，仿製成功一種十分奇特的小型氣體分析儀。已經被安裝在宇宙飛船的座艙里，用來檢測艙內氣體的成分。
2。從螢火蟲到人工冷光；
3。電魚與伏特電池；
4。水母的順風耳，仿照水母耳朵的結構和功能，設計了水母耳風暴預測儀，能提前15小時對風暴作出預報，對航海和漁業的安全都有重要意義。
5。人們根據蛙眼的視覺原理，已研製成功一種電子蛙眼。這種電子蛙眼能像真的蛙眼那樣，准確無誤地識別出特定形狀的物體。把電子蛙眼裝入雷達系統後，雷達抗干擾能力大大提高。這種雷達系統能快速而准確地識別出特定形狀的飛機、艦船和導彈等。特別是能夠區別真假導彈，防止以假亂真。
電子蛙眼還廣泛應用在機場及交通要道上。在機場，它能監視飛機的起飛與降落，若發現飛機將要發生碰撞，能及時發出警報。在交通要道，它能指揮車輛的行駛，防止車輛碰撞事故的發生。
6。根據蝙蝠超聲定位器的原理，人們還仿製了盲人用的「探路儀」。這種探路儀內裝一個超聲波發射器，盲人帶著它可以發現電桿、台階、橋上的人等。如今，有類似作用的「超聲眼鏡」也已製成。
7。模擬藍藻的不完全光合器，將設計出仿生光解水的裝置，從而可獲得大量的氫氣。
8。根據對人體骨胳肌肉系統和生物電控制的研究，已仿製了人力增強器——步行機。
9。現代起重機的掛鉤起源於許多動物的爪子。
10。屋頂瓦楞模仿動物的鱗甲。
11。船槳模仿的是鴨的蹼。
12。鋸子學的是螳螂臂，或鋸齒草。
13。蒼耳屬植物獲取靈感發明了尼龍搭扣。
14。嗅覺靈敏的龍蝦為人們製造氣味探測儀提供了思路。
15。壁虎腳趾對製造能反復使用的粘性錄音帶提供了令人鼓舞的前景。
16。貝用它的蛋白質生成的膠體非常牢固，這樣一種膠體可應用在從外科手術的縫合到補船等一切事情上。
16.樹葉的排列和悉尼大劇院的建設。
17.潛水艇和魚的沉浮。
18.響尾蛇和空對空響尾蛇導彈。
19.人們根據章魚發明煙霧彈。
20.根據蛋殼發現拱形的承受力量。
21.飛機飛行時產生的劇烈抖動是根據蜻蜓改善的。
22.變色衣服是學習蝴蝶上的鱗片。
23.防水衣服是仿荷葉造的。
24.滑鼠是仿老鼠的。
都是網路搜的 希望可以幫你解決。。

4. 仿生學的應用

模仿海豚厚皮的船體；聲納、雷達和醫學超聲成像模擬動物回聲定位等等。

仿生學的研究往往強調實現自然界中發現的功能，而不是模仿生物結構。例如，在計算機科學中，控制論試圖對智能行為中固有的反饋和控制機制侍亮孫進行建模，而人工智慧則試圖對智能功能進行建模，而不管它可以通過何種特定方式實現。

有意識地復制來自自然有機體和生態系統的例子和機制是一種基於案例推理的應用形式，將自然本身視為已經有效的解決方案資料庫。支持者認為，對所有自然生命形式施加的選擇壓力可以最大限度地減少和消除失敗。

雖然幾乎所有的工程可以說是一種形式仿生學，這一領域的現代起源通常被認為是鍵搜富勒和其後來編老鏈纂一所房子或研究領域的珍妮·班娜斯。

在動物群或植物群中通常存在三個生物學水平，在此之後可以對技術進行建模：

1、模仿自然的製造方法

2、模仿自然界中發現的機制（魔術貼）

3、研究從組織原則生物的社會行為，如植絨行為鳥類，優化螞蟻覓食和蜜蜂覓食和群體智能（SI）的一個基於行為的魚群。

例子

1、在機器人學中，仿生學和仿生學被用來將動物移動的方式應用到機器人的設計中。BionicKangaroo基於袋鼠的運動和生理學。

2、魔術貼是最著名的仿生學例子。1948年，瑞士工程師喬治·德·梅斯特拉爾(GeorgedeMestral)正在清理他的狗散步時撿到的毛刺時，他意識到毛刺的鉤子是如何粘在毛皮上的。

3、19世紀之交，伐木工刀片的角形鋸齒設計用於砍伐樹木，當時它仍然是手工完成的，它是根據對木穴甲蟲的觀察建模的。它徹底改變了這個行業，因為刀片在砍伐樹木時工作得更快。

4、貓眼反射器是珀西·肖在研究貓眼機理後於1935年發明的。他發現貓有一個反射細胞系統，稱為絨氈層lucim，它能夠反射最微小的光。

5. 仿生技術都有哪些應用

生物自身具有的功能比迄今為止任何人工製造的機械都優越得多，而仿生技術，就是要在工程上實現並有效地應用生物的功能。在信息接受(感覺功能)、信息傳遞(神經功能)、自動控制系統等方面，生物體的結構與功能在機械設計方面都給予了人們很大啟發。

生物學的研究可以說明，生物在進化過程中形成的極其精確和完善的機制，生物所具有的許多卓有成效的本領是人造機器所不可比擬的。人們在技術上遇到的某些難題，生物界早在千百萬年前就曾出現，而且在進化過程中就已解決了。在20世紀40年代以前，人們並沒有自覺地對生物的功能進行模仿，而走了不少彎路。從20世紀50年代以來，人們已經認識到生物系統是開辟新技術的主要途徑之一，開始自覺地把生物界作為各種技術思想、設計原理和創造發明的源泉。