仿生學(xué)介紹-報(bào)告

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上源于生命靈感仿生學(xué)報(bào)告一、 目的意義自古以來(lái)，自然界就是人類各種技術(shù)思想、工程原理及重大發(fā)明的源泉。我們地球上的生命有著35億年的發(fā)展歷史，各種生物為了適應(yīng)環(huán)境而發(fā)展并完善自身結(jié)構(gòu)。種類繁多的生物界經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程，使它們能適應(yīng)環(huán)境的變化，從而得到生存和發(fā)展。仿生學(xué)一詞是1960年由美國(guó)斯蒂爾根據(jù)拉丁文“bios”(生命方式的意思)和字尾“nlc”(“具有的性質(zhì)”的意思)構(gòu)成的。他認(rèn)為“仿生學(xué)是研究以模仿生物系統(tǒng)的方式、或是以具有生物系統(tǒng)特征的方式、或是以類似于生物系統(tǒng)方式工作的系統(tǒng)的科學(xué)。仿生學(xué)的意義在于：將生物35億年進(jìn)化的結(jié)果作為發(fā)明的參考；將35億年演化形成

2、的生物多樣性作為技術(shù)方案選擇的寶庫(kù)；將35億年演化形成的生態(tài)協(xié)調(diào)體系作為發(fā)展生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展技術(shù)的寶貴教材。仿生學(xué)給了我們很多啟示。我們介紹仿生學(xué)，有利于幫助同學(xué)們開(kāi)拓視野、增長(zhǎng)知識(shí)、學(xué)會(huì)創(chuàng)新。我們希望通過(guò)這次介紹，能夠給予同學(xué)們些許啟示、些許靈感，幫助同學(xué)們?cè)诳茖W(xué)的道路上越走越遠(yuǎn)。二、 目標(biāo)內(nèi)容：我們希望通過(guò)這次介紹，能是同學(xué)們比較全面的了解仿生學(xué)的歷史、概念、研究方法以及它在工程中應(yīng)用的例子，并將著重介紹其工程方面的應(yīng)用。力圖是同學(xué)們對(duì)仿生學(xué)有比較全面的認(rèn)識(shí)和理解，并得到部分啟示和靈感。這次介紹，我們將著重介紹以下幾個(gè)方面1. 仿生學(xué)的歷史2. 仿生學(xué)的概念3. 仿生學(xué)的研究方法4

3、. 仿生學(xué)在工程中的應(yīng)用為了更好的鍛煉我們每一位組員，我們對(duì)每一位組員的任務(wù)都進(jìn)行了明確的劃分，每人負(fù)責(zé)一部分內(nèi)容。三、 技術(shù)路線方法我們計(jì)劃進(jìn)行一次八分鐘的演講，每人負(fù)責(zé)2分鐘。第一步，我們對(duì)演講的內(nèi)容進(jìn)行了討論，有的同學(xué)計(jì)劃講智能機(jī)器人，有的同學(xué)想講現(xiàn)代前沿科技，有的同學(xué)想講材料科學(xué)進(jìn)行了廣泛而深入的討論之后，我們想到了最近看的紀(jì)錄片大自然啟示錄，感到感觸頗深，于是一直決定向同學(xué)們介紹現(xiàn)代仿生學(xué)。第二步，我們對(duì)要介紹的仿生學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行了認(rèn)真而細(xì)致討論，我們認(rèn)為要使同學(xué)們比較深入的了解仿生學(xué)的各個(gè)方面，必須對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)的介紹。所以我們初步認(rèn)定了以下幾個(gè)方面:仿生學(xué)的歷史、仿生學(xué)的概念、仿生學(xué)

4、的研究方法、仿生學(xué)在工程中的應(yīng)用。第三步，我們進(jìn)行了具體的分工并制定了詳細(xì)的任務(wù)計(jì)劃。具體分工見(jiàn)第四部分：人員分工組成。第四步，我們片進(jìn)行了廣泛而深入的材料搜集及整理過(guò)程，每個(gè)人負(fù)責(zé)一部分，最后在匯總整理。第五步，撰寫(xiě)總結(jié)報(bào)告，并總結(jié)心得體會(huì)。通過(guò)這次報(bào)告，我們每個(gè)人都得到了很好的鍛煉。以下是我們介紹的主要內(nèi)容：1.仿生學(xué)的歷史仿生學(xué)一詞是1960年由美國(guó)斯蒂爾根據(jù)拉丁文“bios（生命方式的意思）”和字尾“nlc（具有的性質(zhì)的意思）”構(gòu)成的。自古以來(lái)，自然界就是人類各種技術(shù)思想、工程原理及重大發(fā)明的源泉。相傳早在大禹時(shí)期，我國(guó)古代勞動(dòng)人民觀察魚(yú)在水中用尾巴的搖擺而游動(dòng)、轉(zhuǎn)彎，他們就在船尾上架

5、置木槳。據(jù)韓非子記載魯班用竹木作鳥(niǎo)“成而飛之，三日不下”。然而人們更希望仿制鳥(niǎo)兒的雙翅使自己也飛翔在空中。早在四百多年前，意大利人利奧那多達(dá)芬奇和他的助手對(duì)鳥(niǎo)類進(jìn)行仔細(xì)的解剖，研究鳥(niǎo)的身體結(jié)構(gòu)并認(rèn)真觀察鳥(niǎo)類的飛行。設(shè)計(jì)和制造了一架撲翼機(jī)，這是世界上第一架人造飛行器。2.仿生學(xué)的概念仿生學(xué)(Bionics)模仿生物系統(tǒng)的原理以建造技術(shù)系統(tǒng)，或者使人造技術(shù)系統(tǒng)具有生物系統(tǒng)特征或類似特征的科學(xué)我們生活中有很多仿生學(xué)的例子：從蒼蠅身上仿制成功小型氣體分析儀，安裝在宇宙飛船座艙里檢測(cè)艙內(nèi)氣體的成分。 從螢火蟲(chóng)到人工冷光； 電魚(yú)與伏特電池；3.仿生學(xué)的研究方法仿生學(xué)的主要研究方法就是提出模型，進(jìn)行模擬。其

6、研究程序大致有以下三個(gè)階段：首先是對(duì)生物原型的研究。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際提出的具體課題，將研究所得的生物資料予以簡(jiǎn)化，吸收對(duì)技術(shù)要求有益的內(nèi)容，取消與生產(chǎn)技術(shù)要求無(wú)關(guān)的因素，得到一個(gè)生物模型；第二階段是將生物模型提供的資料進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，并使其內(nèi)在的聯(lián)系抽象化，用數(shù)學(xué)的語(yǔ)言把生物模型“翻譯”成具有一定意義的數(shù)學(xué)模型；最后數(shù)學(xué)模型制造出可在工程技術(shù)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的實(shí)物模型。當(dāng)然在生物的模擬過(guò)程中，不僅僅是簡(jiǎn)單的仿生，更重要的是在仿生中有創(chuàng)新。經(jīng)過(guò)實(shí)踐認(rèn)識(shí)再實(shí)踐的多次重復(fù)，才能使模擬出來(lái)的東西越來(lái)越符合生產(chǎn)的需要。這樣模擬的結(jié)果，使最終建成的機(jī)器設(shè)備將與生物原型不同，在某些方面甚上超過(guò)生物原型的能力。4.仿生學(xué)

7、在工程中的應(yīng)用這部分將著重介紹仿生學(xué)在工程的應(yīng)用主要分為以下幾個(gè)方面信息仿生 控制仿生 擬態(tài)仿生 力學(xué)仿生 化學(xué)仿生 整體仿生仿生材料1. 信息仿生：研究生物體與外界環(huán)境、生物體與生物體之間以及生物體內(nèi)各部分之間的信息傳遞、接收、存儲(chǔ)、加工及其機(jī)理，并用以研制具有類似生物系統(tǒng)功能的技術(shù)系統(tǒng)的一門(mén)新興交叉學(xué)科。是仿生學(xué)的一個(gè)分支，也稱感官仿生學(xué)。生物機(jī)構(gòu)與外界環(huán)境、生物個(gè)體之間、生物體內(nèi)各部分間的信息接收、存儲(chǔ)、處理與利用的機(jī)理，以及將其移植于技術(shù)系統(tǒng)之中的方法，并最終制成類似于生物系統(tǒng)的計(jì)算系統(tǒng)和信息接收處理系統(tǒng)。其例子有：青蛙與電子蛙眼：青蛙捕蟲(chóng)的本領(lǐng)很大，當(dāng)有小飛蟲(chóng)從它眼前飛過(guò)時(shí)，便一躍而

8、起, 總能準(zhǔn)確地把蟲(chóng)抓住。但蛙眼對(duì)靜止的東西，卻“視而不見(jiàn)”。即使有蒼蠅呆在眼前，也不會(huì)引起它的注意?？茖W(xué)家對(duì)蛙眼的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)它的里面有四種神經(jīng)細(xì)胞，也就是四種“檢測(cè)器”。它們的形狀、大小、功能各不相同。青蛙在這四種神經(jīng)細(xì)胞的作用下，能把一個(gè)復(fù)雜圖像分解成幾種容易辨別的特征，然后傳送到腦的視覺(jué)中心，經(jīng)過(guò)綜合，就能看到原來(lái)的完整圖像。人們根據(jù)蛙眼的視覺(jué)原理，研制成功一種電子蛙眼。這種電子蛙眼能像真的蛙眼那樣，準(zhǔn)確無(wú)誤地識(shí)別出特定形狀的物體。水母耳與電子耳專心-專注-專業(yè)模擬水母感受次聲波的器官，科技人員設(shè)計(jì)出一種水母耳儀器，可提前15小時(shí)左右預(yù)報(bào)風(fēng)暴。 水母在進(jìn)化過(guò)程中發(fā)展了一套預(yù)測(cè)風(fēng)

9、暴的本領(lǐng)，每當(dāng)風(fēng)暴來(lái)臨前就游向大海避難去了。 在海洋上，由空氣與海浪摩擦而產(chǎn)生的次聲波，總是風(fēng)暴來(lái)臨的前奏曲，次聲波人耳是無(wú)法聽(tīng)到，小水母卻很敏感。仿生學(xué)家發(fā)現(xiàn)，水母的共振腔里長(zhǎng)著一個(gè)細(xì)柄，柄上有個(gè)小球，小球內(nèi)有塊小小的聽(tīng)石。當(dāng)風(fēng)暴來(lái)臨前的次聲波沖擊水母耳內(nèi)的聽(tīng)石時(shí)，聽(tīng)石就刺激球壁上的神經(jīng)感受器，于是水母就聽(tīng)到了正在來(lái)臨的風(fēng)暴的隆隆聲。2控制仿生：研究生物機(jī)體控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能原理，并用這些原理去改進(jìn)現(xiàn)有的或建造新型的自動(dòng)控制系統(tǒng)。當(dāng)前研究較多的是體內(nèi)穩(wěn)態(tài)、反饋調(diào)節(jié)、肢體運(yùn)動(dòng)控制、動(dòng)物的定向與導(dǎo)航、生態(tài)系統(tǒng)的漲落和人機(jī)合作。主要例子：1. 蛇的紅外探測(cè)頰窩是一個(gè)紅外感受器，對(duì)周?chē)鷾囟茸兓瘶O為

10、敏感，能感受0.001的溫度變化。這類蛇能在夜間準(zhǔn)確判斷周?chē)銣貏?dòng)物的位置2蝙蝠與超聲波 3蛾的反雷達(dá)技術(shù) 反雷達(dá)技術(shù)使夜蛾死里逃夜蛾的反聲納技術(shù)主要?dú)w功于它的特殊的耳朵鼓膜器。這種“耳朵”長(zhǎng)在夜蛾的胸腹之間的凹處，它專門(mén)接收超聲波信號(hào)，甚至連超聲波信號(hào)的變化都能感覺(jué)出來(lái)。當(dāng)蝙蝠還在離夜蛾30米遠(yuǎn)、5米高之處飛行時(shí)，夜蛾就能感知它所發(fā)出的微弱超聲波信號(hào)，并能查明蝙蝠的距離和飛行特征的變化。 夜蛾聽(tīng)到蝙蝠“叫聲”后，趁著蝙蝠離自己還遠(yuǎn)，立即采取緊急措施，翻筋斗、兜圈子、螺旋下降這樣就快速逃走了。4動(dòng)物的天然導(dǎo)航一些動(dòng)物利用日月星辰導(dǎo)航，也有些動(dòng)物利用海流、海水成分、地磁場(chǎng)、重力場(chǎng)等進(jìn)行導(dǎo)航，為研

11、制通訊設(shè)備和新型導(dǎo)航儀器提供啟迪3擬態(tài)仿生生物界中普遍存在著擬態(tài)，將擬態(tài)用于工程技術(shù)中去就叫擬態(tài)仿生4力學(xué)仿生研究和模擬的是生物機(jī)體外部形態(tài)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的力學(xué)原理研究最多的是植物的莖、葉以及動(dòng)物體形、肌肉、骨骼的結(jié)構(gòu)力學(xué)原理和動(dòng)物的飛行、游泳、血液循環(huán)系統(tǒng)的流體力學(xué)原理模擬形式：形體模仿、結(jié)構(gòu)模仿常見(jiàn)種類生物與造船生物與飛機(jī)生物與建筑5化學(xué)仿生 研究和模擬的是生物體中的各類化學(xué)反應(yīng)，包括酶學(xué)原理、選擇性生物膜和生物結(jié)構(gòu)的能量轉(zhuǎn)換、生物發(fā)光、生物發(fā)電等。1. 人工嗅覺(jué)嗅敏電阻是一類以SnO2為主體的金屬半導(dǎo)體，它是一種表面效應(yīng)很強(qiáng)的材料。6整體仿生7 仿生材料仿生物膜細(xì)胞膜 流動(dòng)鑲嵌模型脂雙層形成

12、框架；蛋白質(zhì)鑲嵌其中；具有動(dòng)態(tài)特點(diǎn)人工膜的特點(diǎn):化學(xué)組成和厚度與天然膜相似：能有效地分開(kāi)兩種不同的水相；具有結(jié)構(gòu)和化學(xué)兩側(cè)不對(duì)稱性，易于操作，能用來(lái)研究膜的向量功能（如傳遞等）。四、 人員組成分工為了更好地完成此次項(xiàng)目，我們進(jìn)行了細(xì)致的分工其中：1. #：完成了任務(wù)的規(guī)劃設(shè)計(jì)及分工，并且由他負(fù)責(zé)第一部分仿生學(xué)的仿生學(xué)的歷史、仿生學(xué)概念、仿生學(xué)的研究方法的材料收集整理及演講。并完成了這部分的ppt制作2. #：由他負(fù)責(zé)第二部分仿生與工程技術(shù)中的信息仿生、控制仿生兩個(gè)子版塊的材料整理及演講。并完成了這部分的ppt制作。并且由他完成了最后ppt的匯總及整理3. #：由他負(fù)責(zé)第三部分仿生與工程技術(shù)中的

13、擬態(tài)仿生、力學(xué)仿生兩個(gè)子版塊的材料整理及演講。并完成了這部分的ppt制作。4. #：由他負(fù)責(zé)第四部分仿生與工程技術(shù)中的整體仿生、仿生材料兩個(gè)子版塊的材料整理及演講。并完成了這部分的ppt制作。5. 本報(bào)告：由#執(zhí)筆起草，*、*、*參加了討論并提出了寶貴建議并進(jìn)行了完善修改。五、 時(shí)間安排4月22日4月23日：完成了初期的討論。4月24日4月28日：完成了材料整理及ppt制作。5月8日：進(jìn)行演講匯報(bào)。5月22日6月1日：完成本報(bào)告。六、 創(chuàng)新點(diǎn)與關(guān)鍵技術(shù)我們這次報(bào)告有以下幾個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)：1. 完美結(jié)合仿生學(xué)歷史、現(xiàn)狀與發(fā)展前景。能給人以創(chuàng)新的啟示與思考。系統(tǒng)而詳細(xì)的介紹了仿生學(xué)這門(mén)模仿生物系統(tǒng)的原理以建造技術(shù)系統(tǒng)，或者使人造技術(shù)系統(tǒng)具有生物系統(tǒng)特征或類似特征的科學(xué)。2. 著重介紹仿生學(xué)在工程技術(shù)上的應(yīng)用，形象而具體。我們都知道“興趣是最好的老師?！?這就是說(shuō)一個(gè)人一旦對(duì)某事物有了濃厚的興趣，就會(huì)主動(dòng)去求知、去探索、去實(shí)踐，并在求知、探索、實(shí)踐中產(chǎn)生愉快的情緒和體驗(yàn)，所以古今中外的教育家無(wú)不重視興趣在智力開(kāi)發(fā)中的作用。所以，我們著重激起同學(xué)們對(duì)仿生學(xué)的興趣，在同學(xué)們以后的科研、學(xué)習(xí)過(guò)程中能仔細(xì)觀察身邊的自然環(huán)境并從中得到啟示。3. 力求做到理論與實(shí)踐相結(jié)合。此報(bào)告匯集了仿生學(xué)的理論知識(shí)與最新實(shí)踐成果，完美做到了理論與實(shí)踐的統(tǒng)一，相信會(huì)然同學(xué)們進(jìn)入一個(gè)科學(xué)的殿堂