眼睛與仿生學ppt.

1、n 相傳早在大禹時期，我國古代勞動人民觀察魚在水中用的搖擺而游動、轉彎，他們就在船尾上架置木槳。通過反復的觀察、模仿和實踐，逐漸改成櫓（一種古代發(fā)明的仿生魚尾，安裝在船尾，左右擺動可使舟船像魚兒擺尾那樣前進）和舵，增加了船的動力，掌握了使船轉彎的手段。這樣，即使在波濤滾滾的江河中，人們也能讓船只航行自如。n據(jù)韓非子記載魯班用竹木作鳥“成而飛之，三日不下”。然而人們更希望仿制鳥兒的雙翅使自己也飛翔在空中。設計和制造了一架撲翼機，這是世界上第一架人造飛行器。以上這些模仿生物構造和功能的發(fā)明與嘗試，可以認為是人類仿生學的先驅，也是仿生學的萌芽。 日本東京大學的研究人員正在探索通過人工實驗建立蝴蝶等昆

2、蟲飛行力學，他們用輕木木材，聚氨酯和聚合物薄膜加上橡皮筋制成了一種人造蝴蝶，它和普通的鳳蝶重量相近，翅膀由曲柄帶動，目前只能持續(xù)幾秒鐘的飛行，但這些數(shù)據(jù)已經(jīng)可以模仿鳳蝶的撲翼動作。 n明察秋毫明察秋毫：比喻目光敏銳，連極小的事物都能看清。察：看到；秋毫：秋天鳥獸身上新長的細毛。n視敏度視敏度：眼辨別物體形態(tài)細節(jié)的能力即視覺的角分辨力。n別具一格別具一格：比喻另有一種獨特的風格（風味）。本文的說明對象本文的說明對象眼睛與仿生學什么是仿生學？什么是仿生學？一、解題仿生學簡介: 仿生學，就是研究和模仿生物系統(tǒng)的結構、功能等，設計并制造出新型儀器、機器，用來改造工程技術系統(tǒng)的一門科學。 仿生學是一門新

3、興邊緣科學，是在生物科學和技術科學之間發(fā)展起來的，它的研究重點是感覺仿生，本文介紹的是它的一個分支視覺仿生學。 本文主要介紹人和動物眼睛的結構功能，再到仿生的啟示，進而歸結到仿生學的重要意義上。這樣由淺入深的使我們了解一門新興的科學。 “仿生學”正式誕生于1960年。距今2300多年前墨子和他的300弟子，花了三年時間，造了一只“會飛的木鳥”，同時間希臘阿奇卡也制成一只“機械鴿子”。東漢時，張衡制成一架能飛數(shù)里的“木雕”。大約一千九百多年前西漢京都長安有人用大鳥羽制兩翼綁在雙臂上能飛（滑翔）幾百步。 自古就有許多中外人士模仿鳥類飛行試制飛行器，但都不成功。原因在于不了解鳥類的形態(tài)構造和生理機能

4、適于飛行的科學原理；又不了解人不具備飛行的生理條件，人要上天，必須依靠機械動力才可能。一直到了公元1903年美國萊特兄弟發(fā)明了飛機，人類從此實現(xiàn)了幾千年來夢寐以求的飛上天空的愿望。 人類飛上天空的例子，說明了仿人類飛上天空的例子，說明了仿生學的誕生有它的漫長歷史，必須生學的誕生有它的漫長歷史，必須在科學發(fā)達的前提下才能誕生。仿在科學發(fā)達的前提下才能誕生。仿生學是一門新興不久的科學，是生生學是一門新興不久的科學，是生物學、數(shù)學和工程技術學邊緣的一物學、數(shù)學和工程技術學邊緣的一門嶄新學科。門嶄新學科。 目前仿生學已經(jīng)成為現(xiàn)代發(fā)展新技術的重要途徑。其研目前仿生學已經(jīng)成為現(xiàn)代發(fā)展新技術的重要途徑。其研

5、究范圍已發(fā)展有：究范圍已發(fā)展有： 一、感覺器官模擬一、感覺器官模擬目前以眼、耳、鼻三種器官為主目前以眼、耳、鼻三種器官為主。已模擬制成了。已模擬制成了“人造眼人造眼”、“電子耳電子耳”、“電子鼻電子鼻”、“電子警犬電子警犬”等。等。 二、神經(jīng)元和神經(jīng)網(wǎng)絡模擬二、神經(jīng)元和神經(jīng)網(wǎng)絡模擬目前已制成的目前已制成的“人工智人工智能機能機”。 三、生物定向和導航三、生物定向和導航目前已制成的有：模仿蝙蝠的目前已制成的有：模仿蝙蝠的盲人盲人“探路儀探路儀”；模仿能感知千分之一溫度變化的響尾；模仿能感知千分之一溫度變化的響尾蛇蛇“探熱器探熱器”；模仿鳥類遷飛和魚、龜、鯨等回游的機；模仿鳥類遷飛和魚、龜、鯨等回

6、游的機制，以研制導航機制；模仿蜜蜂制，以研制導航機制；模仿蜜蜂“太陽羅盤太陽羅盤”和生物種和生物種的的“偏光羅盤偏光羅盤”，“人工電子蜜蜂人工電子蜜蜂”；模仿蚊、蠅等具；模仿蚊、蠅等具有天然導航器官有天然導航器官楫翅的楫翅的“振動陀螺儀振動陀螺儀”，用于高速，用于高速飛機和火箭。飛機和火箭。 四、生物力學四、生物力學模擬人或動物肌肉的器具。如模仿膝模擬人或動物肌肉的器具。如模仿膝關節(jié)制成的液壓模型。做成鯨形狀的日本大型遠洋貨關節(jié)制成的液壓模型。做成鯨形狀的日本大型遠洋貨輪，提高航速百分之二十五。模仿企鵝的特殊運動方輪，提高航速百分之二十五。模仿企鵝的特殊運動方式，制成了深雪上行駛速度達時速式，

7、制成了深雪上行駛速度達時速50公里的雪地汽車公里的雪地汽車。模仿袋鼠的運動制成了在沙漠中通行無阻的無輪汽。模仿袋鼠的運動制成了在沙漠中通行無阻的無輪汽車車跳躍機等。跳躍機等。 五、生物力能學五、生物力能學如模仿螢火蟲把化學能變化光能的如模仿螢火蟲把化學能變化光能的效率幾乎達百分之百的優(yōu)點，制出冷光源，可提高電效率幾乎達百分之百的優(yōu)點，制出冷光源，可提高電能利用效率幾倍到幾十倍。能利用效率幾倍到幾十倍。 六、醫(yī)學仿生學六、醫(yī)學仿生學已制成的有原子動力心臟，人工腎已制成的有原子動力心臟，人工腎，能做出六個基本動作的假手。，能做出六個基本動作的假手。 中國女子中長跑運動員王軍霞一次次揚威世界體中國女

8、子中長跑運動員王軍霞一次次揚威世界體壇。王軍霞成功的奧秘何在？究其原因，固然壇。王軍霞成功的奧秘何在？究其原因，固然與她的身體素質與刻苦訓練的精神分不開，但與她的身體素質與刻苦訓練的精神分不開，但更重要的是她采用了科學的訓練方法。據(jù)報道更重要的是她采用了科學的訓練方法。據(jù)報道，馬俊仁教練曾潛心研究過羚羊奔跑的姿態(tài)，馬俊仁教練曾潛心研究過羚羊奔跑的姿態(tài)，并讓隊員們在跑步時進行模仿。馬教練這種科并讓隊員們在跑步時進行模仿。馬教練這種科學的訓練方法，正是運用了仿生學的原理。仿學的訓練方法，正是運用了仿生學的原理。仿生學是一門新興科學，前途廣闊，不久的將來生學是一門新興科學，前途廣闊，不久的將來將在生

9、產(chǎn)，生活各個領域里得到廣泛的運用。將在生產(chǎn)，生活各個領域里得到廣泛的運用。n今天我們來學習今天我們來學習眼睛與仿生學眼睛與仿生學，了解一下，了解一下眼睛的仿生價值。眼睛的仿生價值。生物的眼睛人眼 蛙眼 鷹眼 象鼻蟲眼 蜜蜂眼 節(jié)肢動物眼睛（蜻蜓與蒼蠅） 對各類眼睛的研究及啟示各種動物眼睛 的功能及科技意義蛙眼蛙眼鷹眼鷹眼象鼻蟲眼象鼻蟲眼蜜蜂眼蜜蜂眼蜻蜓眼蜻蜓眼能夠敏捷地發(fā)現(xiàn)具有能夠敏捷地發(fā)現(xiàn)具有特定形狀的運動目標特定形狀的運動目標視野廣闊視野廣闊視敏度高視敏度高“天然速度計天然速度計”具有特殊的結構，可以具有特殊的結構，可以利用太陽偏振光來導航利用太陽偏振光來導航角膜由許許多多個六角角膜由許許

10、多多個六角形的小眼角膜排列構成形的小眼角膜排列構成雷達系統(tǒng)雷達系統(tǒng)人造衛(wèi)星跟蹤系統(tǒng)人造衛(wèi)星跟蹤系統(tǒng)電子鷹眼（控制遠程激電子鷹眼（控制遠程激光制導武器、導彈跟蹤）光制導武器、導彈跟蹤）地速計地速計偏光天文羅盤偏光天文羅盤復眼透鏡復眼透鏡復眼照相機復眼照相機人眼人眼- 信息加工信息加工 感知自身的運動狀態(tài)，確定物體的距離、形狀和相對大小感知自身的運動狀態(tài)，確定物體的距離、形狀和相對大小人 眼人人 造造 眼眼 青蛙能敏捷地發(fā)現(xiàn)具有青蛙能敏捷地發(fā)現(xiàn)具有特定形狀的運動目標，準特定形狀的運動目標，準確地確定目標的位置、運確地確定目標的位置、運動方向和速度，并能選擇動方向和速度，并能選擇最佳的攻擊時刻。最佳

11、的攻擊時刻。蛙 眼電電 子子 蛙蛙 眼眼 展翅翱翔于兩三千米高空的雄鷹，一下子就能發(fā)現(xiàn)地面上寬廣范圍內的一只小兔或小雞。鷹鷹 眼眼 如果我們能夠研制出“電子鷹眼”，就能夠大大擴充和提高飛行員的視野和視敏度。電子鷹眼電子鷹眼象鼻蟲眼 象鼻蟲根據(jù)各個小眼看到同一個物體的時間差以及自身在此期間飛過的距離，象鼻蟲根據(jù)各個小眼看到同一個物體的時間差以及自身在此期間飛過的距離，可以出很快地可以出很快地“計算計算”它相對于地面的飛行速度。它相對于地面的飛行速度。地速計地速計蜜蜂眼蜜蜂眼 蜜蜂的復眼，能夠看到太陽偏振光的振動方向，而蜜蜂的復眼，能夠看到太陽偏振光的振動方向，而這種方向與太陽的位置有確定的關系。

12、這種方向與太陽的位置有確定的關系。偏光天文羅盤偏光天文羅盤蜻蜻 蜓蜓 眼眼蒼蒼 蠅蠅 眼眼復眼透鏡復眼透鏡 剝去蜻蜓和蒼蠅復眼的角膜，放在顯微鏡下觀察，盡管在角膜前面只放一個剝去蜻蜓和蒼蠅復眼的角膜，放在顯微鏡下觀察，盡管在角膜前面只放一個目標，但通過角膜卻可以看到許許多多個像。目標，但通過角膜卻可以看到許許多多個像。2、下定義。、下定義。n定義是以簡練的語言揭示概念內涵的可定義是以簡練的語言揭示概念內涵的可靠方法，在本篇課文中使用多次，如下靠方法，在本篇課文中使用多次，如下列幾例：列幾例：（1）、探索人和動物眼睛奧秘的仿生學研）、探索人和動物眼睛奧秘的仿生學研究工作，稱為視覺仿生。究工作，稱

13、為視覺仿生。（2）、由幾十至幾萬個獨立小眼構成的眼）、由幾十至幾萬個獨立小眼構成的眼睛，叫做睛，叫做“復眼復眼”。（3）、具有偏振現(xiàn)象的光叫做偏振光。）、具有偏振現(xiàn)象的光叫做偏振光。3、列數(shù)據(jù)。、列數(shù)據(jù)。n在說明由于受到視野和視敏度的限制，在在說明由于受到視野和視敏度的限制，在高空飛行的飛行員單憑肉眼很難發(fā)現(xiàn)和識高空飛行的飛行員單憑肉眼很難發(fā)現(xiàn)和識別地面目標時，也采用下列數(shù)據(jù)的方法：別地面目標時，也采用下列數(shù)據(jù)的方法：“例如飛行員在六千米高空作水平飛行時例如飛行員在六千米高空作水平飛行時，飛行員只能看到兩側八九公里和前方一，飛行員只能看到兩側八九公里和前方一二十公里狹窄范圍內的地面。即使在這個

14、二十公里狹窄范圍內的地面。即使在這個區(qū)域里，對比較大的目標也不是總能準確區(qū)域里，對比較大的目標也不是總能準確無誤地發(fā)現(xiàn)和識別的。無誤地發(fā)現(xiàn)和識別的?！边@段話是在舉實這段話是在舉實例之中，兼用了列數(shù)據(jù)的方法。例之中，兼用了列數(shù)據(jù)的方法。眼睛的分類一般眼睛（3-9節(jié)）復眼（10-14節(jié)）由一般到特殊1-3節(jié)：說明研究各種不同構造的眼睛的意義。15-16節(jié)：仿生學研究的意義、范 圍、任務以及發(fā)展重點。 課文的整體結構采用課文的整體結構采用“總總分分總總”的形式，開頭的形式，開頭一至三段是引言部分，總提人眼和動物眼睛在構造和一至三段是引言部分，總提人眼和動物眼睛在構造和功能上各有許多特殊之處，從中得到

15、的啟示對發(fā)展現(xiàn)功能上各有許多特殊之處，從中得到的啟示對發(fā)展現(xiàn)代科學技術有重要意義代科學技術有重要意義 。 四至十四自然段分別介紹了人眼和幾種動物眼睛四至十四自然段分別介紹了人眼和幾種動物眼睛在仿生學上的作用。在仿生學上的作用。 最后兩自然段，總結概括了仿生學的定義，指出最后兩自然段，總結概括了仿生學的定義，指出它的任務，介紹了它的研究范圍、類別和發(fā)展重點。它的任務，介紹了它的研究范圍、類別和發(fā)展重點。 課文主體部分運用課文主體部分運用分類別分類別，將被說明的對象，按照一，將被說明的對象，按照一定的標準，一類一類地加以說明。本文以眼睛為說明對象定的標準，一類一類地加以說明。本文以眼睛為說明對象，

16、以十段為分界和過渡，前面說明一般的眼，后面說明復，以十段為分界和過渡，前面說明一般的眼，后面說明復眼。眼。 本文交錯運用本文交錯運用舉例和比較舉例和比較這兩種方法進行說明。一邊這兩種方法進行說明。一邊大量舉例子，一邊對所舉例子進行比較，既簡略介紹相關大量舉例子，一邊對所舉例子進行比較，既簡略介紹相關事物的共同性，又詳細地說明了它們的不同之處。事物的共同性，又詳細地說明了它們的不同之處。 本文還運用了本文還運用了下定義下定義。分析說明通常指對某一說明對。分析說明通常指對某一說明對象按照不同的角度分開來說明。如本文對眼睛的說明，一象按照不同的角度分開來說明。如本文對眼睛的說明，一般的眼睛般的眼睛(

17、人眼、人眼、 蛙眼、鷹眼蛙眼、鷹眼)特殊的眼睛特殊的眼睛復眼復眼(蜻蜓、蜻蜓、象鼻蟲、蜜蜂、蒼蠅象鼻蟲、蜜蜂、蒼蠅)。說說 明明 方方 法法 這篇文章是介紹仿生學這門新這篇文章是介紹仿生學這門新興學科的科技說明文，為了說明這興學科的科技說明文，為了說明這門新興學科，作者運用了舉例和比門新興學科，作者運用了舉例和比較交錯運用，以及分析與綜合等說較交錯運用，以及分析與綜合等說明方法，具體生動的生活實例加上明方法，具體生動的生活實例加上本文準確、嚴密、簡明的語言把深本文準確、嚴密、簡明的語言把深奧難懂的科學道理表達得深入淺出奧難懂的科學道理表達得深入淺出、通俗易懂。、通俗易懂。 目前仿生學已經(jīng)成為現(xiàn)

18、代發(fā)展新技術的重要途徑。其研究范圍已發(fā)展有 一、感覺器官模擬一、感覺器官模擬目前以眼、耳、鼻三種器官為主。已模擬制成了“人造眼”、“電子耳”、“電子鼻”、“電子警犬”等 二、神經(jīng)元和神經(jīng)網(wǎng)絡的模擬目前已制成的“人工智能機”、“自學習機”（經(jīng)過兩小時的訓練就能正確分辨超聲波是潛艇還是海豚發(fā)出的）。 三、生物定向和導航三、生物定向和導航目前已制成的有：模仿蝙蝠的盲人“探路儀”；模仿能感知千分之一溫度變化的響尾蛇“探熱器”模仿鳥類遷飛和魚、龜、鯨等回游的機制，以研制導航機制；模仿蜜蜂“太陽羅盤”和生物種的“偏光羅盤”，“人工電子蜜蜂”；模仿蚊、蠅等具有天然導航器官楫翅的“振動陀螺儀”，用于高速飛機和火箭。 四、生物力學四、生