第九讲智能感官仿生学(下)
仿生学的认识
仿生学：向大自然学习的智慧宝典嘿，小伙伴们，你们有没有想过，咱们身边的好多高科技玩意儿，其实都是从大自然里“偷师”来的？没错，我说的就是仿生学！这门学问听起来高大上，其实说白了，就是人类通过观察、研究自然界中的生物，然后模仿它们的特殊本领，创造出更厉害的东西。
今天，咱们就来聊聊这个既神奇又接地气的领域，看看大自然这位老师是怎么教会我们不少绝招的。
一、仿生学是啥？先来个简单粗暴的解释想象一下，你走在森林里，看到一只蜘蛛在网上悠闲地等着猎物上门，那网织得既结实又精巧，你是不是会想：要是咱们也能造出这么厉害的网，那该多好啊？嘿，你还别说，科学家们还真就这么干了，他们研究蜘蛛网的构造，然后发明了高强度、轻量化的纤维材料，用在防弹衣、航天器上，那可是杠杠的！这就是仿生学的魅力所在——从生物那里找灵感，解决咱们的问题。
二、大自然的“黑科技”，你get到了吗？1. 蝙蝠：黑夜中的导航高手晚上出去散步，偶尔能听到“吱吱”的蝙蝠叫声，它们可不是瞎飞哦，而是靠着一种叫做“回声定位”的技能，在黑暗中穿梭自如。
蝙蝠发出超声波，这些声波碰到障碍物就会反弹回来，告诉它们前方有啥。
科学家一看，这技能不错啊，于是发明了雷达，军舰、飞机上都离不开它，帮助我们在茫茫大海或夜空中找到方向。
2. 鲨鱼：水中的速度之王提到鲨鱼，是不是立马想到那锋利的牙齿和惊人的游速？鲨鱼的皮肤可不是普通的皮，上面布满了微小的凹槽，这些凹槽能减少水的阻力，让它们游得飞快。
工程师们一看，嘿，这不就是我们想要的泳衣材料吗？于是，模仿鲨鱼皮的泳衣诞生了，穿上它，游泳健将们在赛场上那叫一个如鱼得水，速度嗖嗖的。
3. 蜜蜂：建筑界的微型大师别看蜜蜂小小的，它们建的巢穴那可是六边形结构的完美典范，既节省材料又坚固耐用。
建筑师们从蜜蜂身上学到了这一课，设计了更加节能高效的建筑，比如蜂窝结构的墙体，既保温又隔音，让咱们住得更舒服。
4. 荷叶：自洁高手的秘诀夏天去池塘边，你有没有注意到荷叶上总是干干净净的，连水滴都站不住脚？这是因为荷叶表面有一层特殊的蜡质纳米结构，让水珠无法渗透，只能滚来滚去，顺便带走了表面的灰尘。
仿生学的例子25个完整版
《仿生学的例子》仿生学的例子（1）：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。
仿生学的例子（2）：苍蝇与小型气体分析仪令人厌恶的苍蝇，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。
苍蝇的嗅觉个性灵敏，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先，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。
就是把十分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，还可用来改善计算机的输入装置和有关气体色层分析仪的结构原理中。
仿生学的例子（3）：鲸的前鳍--神奇能量的秘密！10项鲜为人知的仿生学案例-博闻网明白就好-博闻网---网易探索博客座头鲸前侧有垒球般大突起的前鳍，能够划过水面，让它悠游在海洋里。
但根据流动力学原理，这突起就应会妨碍前鳍的运动。
根据他的研究，费雪为风扇设计具突出边缘的叶片，叶片划过空气的效率比一般标准的风扇高百分20。
他成立一家叫鲸鱼能量的公司来生产他的产品，很快地会将这项节能的技术授权给世界各地的公司工厂。
小学科学仿生学知识点总结
小学科学仿生学知识点总结仿生学是一门研究自然界生物结构和功能，以启发人类发明创造的科学。
在小学科学教育中，仿生学知识点的引入可以激发孩子们的好奇心和创造力，帮助他们更好地理解自然界与人类技术的联系。
以下是小学科学仿生学知识点的总结：自然界的启示- 介绍自然界中各种生物的独特结构和功能，如鸟类的翅膀、蜘蛛的网、蜂巢的结构等。
- 讨论这些生物特性如何启发人类进行创新和发明。
仿生学的定义- 明确仿生学是模仿生物结构和功能来设计和制造人工系统和设备的科学。
仿生学的应用实例- 飞机设计：模仿鸟类的翅膀，使飞机能够在空中飞行。
- 潜水艇：模仿鱼类的流线型身体，减少水下阻力。
- 建筑：模仿蜂巢的六边形结构，提高建筑的稳定性和材料使用效率。
- 运动装备：模仿动物的肌肉和骨骼，设计更符合人体工学的运动鞋和运动服。
仿生学与创新思维- 鼓励孩子们观察自然界，发现生物的特性，并思考如何将这些特性应用到日常生活中。
- 通过案例分析，让孩子们理解仿生学如何促进技术进步和解决实际问题。
实践活动- 安排孩子们进行简单的仿生学实验或设计活动，如制作简易的仿生飞行器或观察并模仿植物的光合作用。
环境保护意识- 强调在进行仿生学研究和应用时，要注意保护生物多样性和生态环境，避免对自然界造成破坏。
总结与反思- 让孩子们分享他们的发现和想法，讨论仿生学如何帮助我们更好地理解自然界，并从中获得灵感。
- 引导孩子们思考人类与自然的关系，以及如何通过仿生学促进可持续发展。
通过这样的知识点总结，孩子们不仅能够学习到仿生学的基本概念和应用，还能够培养他们的观察力、创新思维和环境保护意识。
小学科学仿生学知识点总结
小学科学仿生学知识点总结1. 什么是仿生学仿生学是研究生物体结构、功能和过程的科学，以及将这些知识应用到工程和技术领域中去的学科。
它旨在模仿生物体的结构和功能，以解决工程和技术领域中的问题，例如设计新型材料、开发新型机器人等。
2. 仿生学的意义仿生学可以通过研究和模仿生物体的结构和功能，解决工程和技术领域中的问题。
它可以帮助人们设计出更有效的产品和技术，提高生产效率，改善人们的生活质量。
3. 仿生学的应用仿生学在工程和技术领域有着广泛的应用，例如：- 设计新型材料：通过研究生物体的结构和性能，人们可以设计出具有特定功能的新型材料，例如仿生材料、超级材料等。
- 开发新型机器人：仿生学可以帮助人们开发出具有生物体特征的机器人，例如仿生机器人、智能机器人等，用于各种工作和任务。
- 仿生设计：人们可以通过仿生学的理念，设计出更符合生物体结构和功能的产品，例如仿生建筑、仿生飞行器等。
4. 仿生学的知识点仿生学涉及的知识点很多，主要包括以下几方面：- 生物体的结构和功能：研究各种生物体的结构和功能，了解它们在自然界中的作用和特点。
- 生物体的适应性：研究生物体在不同环境下的适应性，了解它们的适应策略和机制。
- 生物体的运动和行为：研究生物体的运动和行为特点，了解它们在生存和繁衍过程中的行为规律。
- 仿生技术：研究如何通过仿生学的理念，设计出更符合生物体结构和功能的产品和技术。
5. 仿生学的发展随着科技的不断进步，仿生学领域也在不断发展。
未来，仿生学领域可能会有如下发展趋势：- 新型材料的研发：随着对生物体结构和性能认识的不断深入，人们可能会开发出更多具有特定功能的新型材料。
- 仿生智能机器人的研制：随着人工智能技术的不断发展，可能会出现更加智能的仿生机器人，用于各种工作和任务。
- 仿生产品的应用：人们可能会设计出更多以生物体为蓝本的产品，如仿生建筑、仿生交通工具等，提高人们的生活质量。
总的来说，仿生学是一个充满挑战和机遇的领域，将会对我们的未来产生深远的影响。
世界的智能“感官”
大自然中的人类有感官，动物有各种奇异的感官，植物也有感官。
各种传感器就是人类感官的延伸，伴随着其技术的不断进步，各类感官功能已延伸到世界各个角落。
科技让物体有了嗅觉、味觉、触觉，让物体变“活”了，让世界有了智能的“感官”。
传感器不仅具有类似“感官”的功能，实际上其能力已经大大超越人类感官，它可以检测空气、土壤等物质的化学、物理成分，甚至可以早期感知人体某些疾病。
几年前热映的科幻电影《阿凡达》里，“潘多拉”星球上储存着智慧的植物“伊娃”，以及这颗星球上独特的信息传递系统，这些都给人留下了深刻的印象。
可以说《阿凡达》里的人类面临的就是一颗“活”的星球。
信息通过“伊娃”这个媒介在生命之间流通、汇总和分发，使纳美人和其他动物在必要时聚合成众。
如今，我们生活的地球，也正在变成一颗“活”的星球。
传感器等新技术的飞速发展，带领我们步入了一个有着智能“感官”的新世界。
你看，国际互联网巨量的线缆和服务器，已经把我们生活的世界网聚起来。
经过数十年的发展，其体量已变得如此庞大，以至于想要用人力摧毁国际互联网，变成了几乎不可能完成的任务。
当我们运用人工智能设备，以及自动采集数据的传感器等技术，将网络上人与人之间的交流拓展到物与物之间的交流时，“物联网”的概念就应运而生了，传感器也成为物联网时代的智能“感官”。
发达的互联网使物联网迅速成长，而它凭借着智能化的传感器技术，正一点点改变着这个世界。
在物联网中流通的信息，既有由人向网络中输入的信息，又有连入物联网的传感器自动采集的数据，以及计算机通过智库软件自行判断得出的结论。
这三类信息有机结合，使地球仿佛成为一个“活”的生命体。
如今，很多产业的从业者已从中深受其利。
他们可以通过由各类传感器等技术构建起来的“物联网”，在每个生产节点对下一环节的工作做出预判，从而提升行业整体效率。
比如，从事物流业的卡车公司，可以借助于物联网技术，让司机避开交通堵塞，更科学地分配卡车的运行时间，减少装卸货时排队等时间浪费；农产品行业在采收前就知道了客户的位置，可提前租好货车实现“门到门”运输，减少反复转运和装卸，遏制腐烂变质的损失。
仿生学PPT课件
素以红、绿或蓝显示出来。手上的超薄电
子皮肤能在运动状态下作为电子显示屏来 使用。还能用于多种商业用途，例如播放
媒介。未来，这样的电子皮肤能用在手术
中，检测人体器官内的氧气含量。
如果把智能皮肤安置于人的上臂，它就能 检测脑波，然后把信号传达到假肢，让它 完成相应的动作。智能皮肤有着无限的可 能性，不仅是在医学领域，它在游戏竞技 和个人健康监测方面都有着极大的潜力。
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PA R T
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人造肌肉又叫电活性聚合物，是一种新型智能高分 子材料，它能够在外加电场下，通过材料内部结构 的改变而伸缩、弯曲、束紧或膨胀，和生物肌肉十 分相似。
人造肌肉状材料是根据生物学原理，由3种氨基酸
(缬氨酸、脯氨酸和甘氨酸)按一定顺序排列而构成
的，它类似于人的肌肉纤维，具有弹性，且能随环
1据英国泰晤士报等媒体日前报道一名自颈椎以下瘫痪的美国男子借助一个与计算机相连的植入器和人造手臂就可通过思维打开电视机看电子邮件和处理其他一些日常事务此类大脑植入将最终使重度残肢疾人能够控制轮椅和人造假肢
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据英国（《泰晤士报》等媒体日前报道， 一名自颈椎以下瘫痪的美国男子借助一个与 计算机相连的植入器和人造手臂，就可通过 思维打开电视机、看电子邮件和处理其他一 些日常事务，此类大脑植入将最终使重度残 疾 人 能 够 控 制 轮 椅 和 人 造 假 肢 。 这是迄今为止人类朝着开发“仿生学系 统”迈出的最大一步，它有可能使那些失去 肢体的人恢复神经运动的功能。日前出版的 《自然》杂志详细介绍了这项历时 30 多年的 研究所取得的非凡成果。
境温度和化学成分(如pH值)的变化而伸缩。由于它 能模拟活体的生物过程，于是，人们把这种材料称 为生物聚合物。
生活中的仿生学
生活中的仿生学1. 引言仿生学（Bionics）是一门研究如何运用生物学中的原理和方法来解决工程技术问题的学科。
它从大自然中汲取灵感，将生物系统的结构和功能应用于人工系统中，以提高工程技术的性能和效率。
在我们的日常生活中，仿生学已经渗透到许多领域，带来了许多创新和改进。
本文将重点介绍生活中的仿生学应用。
2. 鸟类飞行和飞行器设计鸟类飞行一直以来是人类梦寐以求的目标，而仿生学正是将鸟类的飞行原理应用于飞行器设计中。
例如，研究人员发现鸟类的翅膀结构可以提供优良的气动性能，因此他们设计出了仿生飞行器，利用类似的翅膀结构来提高飞行器的操纵性和稳定性。
3. 水生动物和船舶设计水生动物的流线型身体和游泳方式成为了船舶设计的重要参考。
鱼类的身体形状和鳃的流线型结构被应用在船体的设计中，以降低水阻并提高航行速度。
此外，研究人员还模仿了鱼类的尾鳍和鱼鳍来改进船只的操控性能。
4. 植物表面和材料防污植物表面具有超级疏水和自清洁的特性，这种特性启发了科学家们开发出一种新型的涂层材料，能够防止污染物附着在表面上。
这些涂层材料模仿了莲花叶片和荷叶的微观结构，使水滴形成球状滚落并带走污染物，从而保持表面的清洁和光滑。
5. 蚂蚁行为和交通管理蚂蚁的行为方式被应用在交通管理中，特别是在交通信号灯控制方面。
蚂蚁在行走时会遵循一定的规则来避免碰撞，这激发了科学家们创造出了一种仿生算法，以模拟蚂蚁的行为来优化交通信号灯的控制，从而减少交通堵塞和提高交通效率。
6. 蜘蛛丝与材料强度蜘蛛丝被认为是世界上最坚韧的材料之一，具有超出一般材料的强度和韧性。
科学家们对蜘蛛丝的结构和材料特性进行了研究，并尝试将其应用于材料工程中。
仿生学的研究已经产生了一种新型的高强度材料，可以用于制作轻质的汽车零件和建筑结构。
7. 结论生活中的仿生学应用广泛，不仅能够带来创新和改进，还能提高我们生活的质量和效率。
通过从大自然中汲取灵感和学习生物系统的原理，我们可以应用相关的知识和技术来解决现实生活中的问题。
《小学科学仿生》课件
为什么要学习仿生学？
学习仿生学可以帮助我们开拓思维，提高创造力和解决问题的能力。通过借 鉴自然界的智慧，我们可以创造出更具创新性和可持续性的设计。
仿生学的应用场景
建筑仿生
借鉴树状结构和蜗牛壳的原理，设计更稳定和节能的建筑结构。
机器人仿生
通过模仿鱼类的游泳模式和昆虫的飞行模式，设计能够更灵活和高效的机器人。
能源仿生
利用绿叶光合作用和鱼类游泳产生动力的原理，研究更可持续和高效的能源解决方案。
仿生学的实验
1 蝴蝶展翅模型
通过制作蝴蝶展翅模型，了解蝴蝶翅膀结构的原理和飞行机制。
2 鸟翼模型制作
制作鸟翼模型，研究鸟类飞行的原理，探索更高效的飞行技术。
3 蜗牛壳的研究
通过研究蜗牛壳的结构和材料特性，发现它们在保护身体和保持湿润方面的奥秘。
3 如何发展自己的创造力和仿生设计能力？
通过学习和实践，积极观察和思考自然界的现象和规律，不断提升自己的创造力和仿生 设计能力。
参考资料
• 书籍推荐：《生物启发的设计》、《仿生学：生物进化与人工创新》 • 网站推荐：仿生学研究中心官网、自然界仿生学研究合集 • 相关科普视频推荐：探索自然界中的仿生奇迹、仿生设计中的科学原理
《小学科学仿生》PPT课 件
# 小学科学仿生PPT课件
在这个课件中，我们将介绍仿生学的概念及其应用。通过了解仿生学，我们 可以从自然界中获得更多启示，创造出更优秀的设计。
什么是仿生学？
仿生学是一门研究生物结构、功能、行为以及生物性能如何应用于工程和设 计的学科。通过模仿自然界的方式，我们可以创造出更高效、更环保的解决 方案。
仿生设计实践
• 设计并制作仿生飞行器和仿生机器人，探索更优秀的性能和功能。 • 观察和评估仿生材料的材料性能，探索其在不同领域的应用。
第九讲 智能感官仿生学(上)
Tabl1e: Resuolftsimilarity of Chromatogram
No.
Origin ( 产地与炮制方法)
1 Shanglin ,GuangX广i 西( 上林汤洗7遍)
2 Huaihua, HuNan湖(南怀化)
3 Xinhuang, HuNa湖n 南( 新晃甘草炮)制
4 Guanyang ,GuangX广i 西( 灌阳县)
3
0
样品号 1
9
7
8 6 2 43
5
HCl Acetic acid Malic acid Tartaric acid Citric acid Sucrose Caffein NaCl MSG
（４）主成分分析
主成分分析的基本思想
1.多指标问题的麻烦一是指标多,二是多指标间的相 关性.这样它们所提供的整体信息就会发生重叠, 不易得出简明的规律。
11 Zuni, GuiZhou贵(州遵义)
Similarity
42.30% 78.60% 84.90% 85.20% 85.20% 85.80% 87.50% 87.90% 89.70% 92.10%
100%
实例:不同吴茱萸样品相似度比较
广西灌阳
四川广元
0
6
12
18
24
30
36
42
48
54
如果只考虑信噪比>30的大色谱峰相似度＝95％ 如果考虑信噪比>5的所有色谱峰相似度＝86％
酸碱滴定
配位滴定
氧化还原滴定
沉淀滴定 电导、电位、电解、库仑
极谱、伏安 发射、吸收，荧光、光度 气相、液相、离子、超临 界、薄层、毛细管电泳
红外、核磁、质谱
第九课 动物的特殊感官 课件
雷达
Байду номын сангаас
仿生学
第三部分：蛇的热眼
仿生学，是模仿生物的特殊本领的一门学科。 仿生学即了解生物的结构和功能原理，来研制新的 机械和新技术，或解决机械技术的难题。
响尾蛇和蝮蛇一类的蛇，它们的“热眼”都长在眼睛和 鼻孔之间，叫颊（jiá）窝的地方。颊窝一般深5毫米，只有 1厘米那么长。这个颊窝是喇叭形的，喇叭口斜向朝前，其 间被一片薄膜分成内外两个部分。里面的部分有一个细管与 外界相通，所以里面的温度和蛇所在的周围环境的温度是一 样的。而外面的那部分却是一个热收集器，喇叭口所对的方 向如果有热的物体，红外线就经过这里照射到薄膜的外侧一 面。显然，这要比薄膜内侧一面的温度高，布满在薄膜上的 神经末梢就感觉到了温差，并产生生物电流，传给蛇的大脑。 蛇知道了前方什么位置有热的物体，大脑就发出相应的“命 令”，去捕获这个物体。
如果你想在野外徒手 捕鱼，那真不是一件容易 的事情。虽然你蹑手蹑脚 地靠近水塘边，但鱼儿还 是迅速地逃离了。
思考：
9.动物的特殊感官
北刘口小学
学习目标
1.知道鱼是如何感知危险的。 2.了解蝙蝠的神奇感官。 3.了解蛇的热眼。
第一部分： 鱼类的特殊感官
我们以鲫鱼为例：
①
凡士林：是一 种从石油里提取取
来的石油脂，有很 ②
好的防水和阻隔作 用，我们在实验室
中常用来做润滑剂、 ③
阻隔剂。
实验过程：
第二部分： 蝙蝠的神奇感官
biān fú 蝙蝠
它由嘴发出高于两万赫兹的 声波，叫“超声波”，人是听不 见的。超声波遇到障碍物就会反 射回来，传到蝙蝠灵敏的耳朵里。 蝙蝠通过大脑判断出障碍物的样 子等，来判断是吃还是逃。
眼睛
热眼
鼻孔
仿生学中的感知与反馈控制
仿生学中的感知与反馈控制几乎所有的人都已经听说过仿生学，在大部分的科技领域，它都取得了不可忽视的成就。
然而，当涉及到感知与反馈控制时，仿生学还在刚刚开始探索未知的领域。
仿生学中的感知和反馈控制可以被用来解决目前自然和人造系统中存在的问题。
在这篇文章中，我将阐述仿生学中感知和反馈控制的重要性以及仿生学在各种领域中的应用。
在生物体中感知和反馈机制是至关重要的。
动物通过直接与环境和自身进行交互来获取信息。
动物的视觉、听觉、味觉、触觉以及嗅觉系统都扮演着不同的感知角色。
大多数生命体都可以进行感知和反馈控制，确保生命体的生存和繁殖。
仿生学就是基于这种物种感知和反馈机制进行研究，在这个主题下，一个关键的目标就是从生物机制中得到灵感，让机器也具备类似的能力。
仿生学中的感知和反馈控制对机器和人造系统也是至关重要的。
这些系统可以通过复制生物系统的能力来进一步增加它们的智能。
例如，可以使用这些机制来监测环境并对它们做出反应，这样可以确保机器系统能够自我调整，自我提升，甚至可以自我修复，并增加其生存的可能性。
仿生学中感知和反馈控制的一个常见应用是在机器视觉中。
现代机器视觉系统是受动物视觉系统的启发而发展出来的。
机器视觉系统需要能够识别和分析出目标的特定特征，这样机器才能够识别出特定物体或是缺陷。
无论是在监管质量还是安全方面，这种识别和定位都是至关重要的。
仿生学可以帮助这些系统收集更多的数据，以识别和定位目标，并进一步完善系统。
另一个常见的应用领域是在机器人领域。
在机器人中，感知和反馈控制是非常关键的。
机器人需要能够感知周围的环境和自身的状态，以及能够对这些信息做出反应。
仿生学可以允许机器人收集更多的信息，以便更好地了解环境和适应环境。
通过仿生学的方法，机器人可以更好地维护自身，防止受损，以及更好地执行任务。
仿生学中的感知和反馈控制技术在医学领域也有很多应用。
医生可以使用无人机和自主机器人来辅助和提高手术。
无人机可以收集病人的数据和在手术中的图像，使医生得以观看和监测手术过程。
仿生学课件
海豚
虎鲸（两条）
• 潜艇（俄罗斯“奥斯卡”级）
• 海豚是游泳能手，时速可达53千米，在 追捕食物和逃避敌害时，速度还能增大 一倍。主要原因是海豚的体形呈良好的 流线型，还有特殊的皮肤结构像个很好 的消振器，所以海豚在水中受到的阻力 很小。现代潜艇的外形很像海豚，还在 潜艇表面上覆盖人造海豚皮，使潜艇在 水中受到的阻力至少降低一半，使潜艇 的速度大大提高，也节约了燃料。
探索和模拟生物系统各机体的奥 秘，借以推动科学技术的发展
仿生学是研究生物系统的结构和性质，以为工程技
术提供新的设计思想及工作原理的科学。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。
• 荷兰鹿特丹的“城市 仙人掌”：是一个坐 落在荷兰的住宅工程， 它将在19层楼中提供 98个居住单元。多亏 了这种错落有致的曲 线阳台的设计，每个 单元的室外空间能够 得到足够的阳光。
仿生学的研究方法
仿生学的研究范围
• • • • 力学仿生 分子仿生 能量仿生 信息与控制仿生
研究与模拟感觉器官、神经元与神经网络、以 研究并模仿生物体大体结构与精细结构的静力学性质， 研究与模拟生物体中酶的催化作用、生物膜的选择性、 是研究与模仿生物电器官生物发光、肌肉直接把 及高级中枢的智能活动等方面生物体中的信息 以及生物体各组成部分在体内相对运动和生物体在环 通透性、生物大分子或其类似物的分析和合成 化学能转换成机械能等生物体中的能量转换过程 处理过程 境中运动的动力学性质。
小学仿生学知识点总结
小学仿生学知识点总结仿生学是一门跨学科的科学，它通过观察和研究自然界的生物，从中获取灵感，模仿生物的结构和功能来发明和创造新的技术或产品。
在小学阶段，学生可以通过仿生学的学习，了解自然界的奇妙，激发他们对科学的兴趣和好奇心。
以下是小学仿生学的一些基本知识点总结：一、仿生学的定义和起源仿生学是模仿自然界生物的结构和功能，来设计和制造人工系统和设备的科学。
这一概念最早由奥地利生物学家冯·弗里希在20世纪40年代提出。
二、自然界的生物多样性自然界中的生物种类繁多，每一种生物都有其独特的生存方式和适应环境的能力。
例如，鸟类的飞行能力、鱼类的游泳能力、昆虫的复眼等，都是人类可以模仿的对象。
三、仿生学的应用实例1. 飞机设计：模仿鸟类的翅膀，设计出更高效的飞机翼型。
2. 潜水艇：模仿鱼类的流线型身体，减少水下阻力。
3. 雷达系统：模仿蝙蝠的回声定位能力，发展出雷达技术。
4. 建筑结构：模仿蜘蛛网的结构，设计出更坚固的建筑结构。
5. 运动装备：模仿动物的肌肉和骨骼，制造出更轻便、更高效的运动装备。
四、仿生学在日常生活中的应用仿生学不仅仅局限于高科技领域，在日常生活中也有广泛的应用。
例如，模仿鲨鱼皮的泳衣可以减少水的阻力，提高游泳速度；模仿蜂巢结构的建筑材料可以提高建筑的稳定性。
五、仿生学的意义1. 创新思维：仿生学鼓励人们从自然界中寻找解决问题的新思路。
2. 环境保护：通过模仿自然界的生物，我们可以设计出更环保、更可持续的技术。
3. 科学教育：仿生学是一个很好的科学教育工具，可以帮助学生理解自然界的复杂性和多样性。
六、结语通过学习仿生学，小学生可以更好地理解自然界的奥妙，培养他们的观察力、想象力和创造力。
同时，仿生学也为我们提供了一种与自然和谐共处的方式，让我们在模仿自然的同时，也能够尊重和保护自然。
希望这份知识点总结能够帮助小学生更好地了解和学习仿生学，激发他们对科学的兴趣和探索精神。
关于仿生学的资料四年级
关于仿生学的资料四年级一、仿生学的定义。
仿生学是一门既古老又年轻的学科。
它是人们研究生物体的结构与功能工作的原理，并根据这些原理发明出新的设备、工具和科技，创造出适用于生产，学习和生活的先进技术。
二、仿生学的例子。
1. 蝙蝠与雷达。
- 蝙蝠在夜间飞行的时候，嘴里会发出一种超声波，这种超声波遇到障碍物就会反射回来，蝙蝠的耳朵接收到反射回来的超声波，就能准确地判断出障碍物的位置。
- 科学家根据蝙蝠的这种特性，发明了雷达。
雷达通过天线发出无线电波，无线电波遇到障碍物就会反射回来，被雷达接收到，这样就可以测定目标的位置、速度等信息。
2. 苍蝇与蝇眼相机。
- 苍蝇的眼睛是由许多小眼组成的复眼，每个小眼都能独立成像，并且能够迅速地感知周围环境的变化。
- 科学家模仿苍蝇的复眼结构，制成了蝇眼相机。
蝇眼相机一次能拍摄1329张照片，其分辨率极高，可用于军事、医学等领域的拍摄。
3. 鱼与船。
- 鱼的身体呈流线型，这种形状可以减少鱼在水中游动时的阻力。
鱼通过尾巴和鳍的摆动来控制游动的方向和速度。
- 人们模仿鱼的身体形状制造了船，船身做成流线型，减少了在水中行驶的阻力。
同时，船的舵就相当于鱼的尾巴，用来控制船的行驶方向。
4. 蜻蜓与直升机。
- 蜻蜓的翅膀很薄，但是却有很好的韧性和强度。
蜻蜓通过翅膀的振动产生升力和推力，能够灵活地在空中飞行，还能在空中悬停。
- 科学家仿照蜻蜓的翅膀结构和飞行原理，对直升机的机翼进行改进，并且直升机也能像蜻蜓一样在空中悬停，在军事和救援等方面发挥重要作用。
三、仿生学的意义。
1. 仿生学可以帮助人们创造出更加高效、节能、环保的技术和设备。
例如，模仿鸟类飞行制造的飞机，在不断改进的过程中，提高了飞行效率，减少了能源消耗。
2. 仿生学在医学领域也有重要意义。
模仿人体骨骼结构制造的人工关节，可以更好地替代受损的关节，提高患者的生活质量。
3. 仿生学还能为解决一些复杂的工程问题提供新思路。
例如，从蚂蚁群体的协作方式中得到启发，优化物流运输和交通管理等方面的工作。
仿生学在人工智能上的应用
仿生学在人工智能上的应用随着人工智能技术的发展，越来越多的科学家开始关注人类与自然世界的关系。
仿生学正是其中的一种重要研究方法，可以让人工智能更好地模拟自然界中的智慧。
本文将从人工智能的发展背景着手，介绍仿生学的基本概念和技术手段，并分享仿生学在人工智能领域的应用实例。
一、背景人工智能是一种涵盖多种技术的综合领域，包括机器学习、自然语言处理、计算机视觉等等。
虽然这些技术已经取得了很多成就，但在某些方面，它们仍然受限于人类自身的知识和经验。
例如，传统的机器学习算法需要大量的 labeled 数据才能训练出准确的模型。
在某些领域，像医疗、安防、冶金等领域，数据的获取非常困难，这时候就需要更加灵活的机器学习方法。
仿生学可以为人工智能技术提供一种新的思路。
仿生学旨在模仿大自然中已经存在的好的物种、构造或者功能，从而设计出新的解决方案。
仿生学不仅可以为机器智能技术提供灵感，它还可以提供设计工具，例如利用生物学的结构设计优化良好的机器部件。
二、基本概念仿生学（Bionics）是由德国生物学家史威恩博士在20世纪五六十年代发明的，该词是由biology（生物学）和electronics（电子学）组成的。
随着时间的推移，仿生学的范围得到了扩展，现在包括物理学、数学、化学等多个领域。
仿生学的思想基础是认为自然界中已有有效的解决方案，并且这些解决方案都经过了自然选择的筛选，因此已经在实践中证明是可行的。
仿生学工作者通过研究自然界，从中得到一些灵感，构思出新的科技解决方案。
从技术上，仿生学可以分为两种：仿形（morphological bionics）和仿能（functional bionics）。
仿形指的是直接模仿自然界生物个体的形态，例如工业设计中的仿生造型。
而仿能则是借鉴自然界中的功能，例如利用蝴蝶翅膀的颜色设计更有效的太阳能电池板。
三、技术手段在研究仿生学应用于人工智能的领域中，主要有以下几种技术手段：1. 神经网络神经网络是一种人工模拟生物神经元网络的计算模型。
仿生学及其应用
仿生学及其应用(仿生学现象简表)：1.从令人讨厌的苍蝇身上，仿制成功一种十分奇特的小型气体分析仪。
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。
2.从萤火虫到人工冷光；3.电鱼与伏特电池；4.水母的顺风耳，仿照水母耳朵的结构和功能，设计了水母耳风暴预测仪，能提前15小时对风暴作出预报，对航海和渔业的安全都有重要意义。
5.人们根据蛙眼的视觉原理，已研制成功一种电子蛙眼。
这种电子蛙眼能像真的蛙眼那样，准确无误地识别出特定形状的物体。
把电子蛙眼装入雷达系统后，雷达抗干扰能力大大提高。
这种雷达系统能快速而准确地识别出特定形状的飞机、舰船和导弹等。
特别是能够区别真假导弹，防止以假乱真。
电子蛙眼还广泛应用在机场及交通要道上。
在机场，它能监视飞机的起飞与降落，若发现飞机将要发生碰撞，能及时发出警报。
在交通要道，它能指挥车辆的行驶，防止车辆碰撞事故的发生。
6.根据蝙蝠超声定位器的原理，人们还仿制了盲人用的"探路仪"。
这种探路仪内装一个超声波发射器，盲人带着它可以发现电杆、台阶、桥上的人等。
如今，有类似作用的"超声眼镜"也已制成。
7.模拟蓝藻的不完全光合器，将设计出仿生光解水的装置，从而可获得大量的氢气。
8.根据对人体骨胳肌肉系统和生物电控制的研究，已仿制了人力增强器--步行机。
9.现代起重机的挂钩起源于许多动物的爪子。
10.屋顶瓦楞模仿动物的鳞甲。
11.船桨模仿的是鸭的蹼。
12.锯子学的是螳螂臂，或锯齿草。
13.苍耳属植物获取灵感发明了尼龙搭扣。
14.嗅觉灵敏的龙虾为人们制造气味探测仪提供了思路。
15.壁虎脚趾对制造能反复使用的粘性录音带提供了令人鼓舞的前景。
16.贝用它的蛋白质生成的胶体非常牢固，这样一种胶体可应用在从外科手术的缝合到补船等一切事情上。
17.树叶的排列和悉尼大剧院的建设。
18.潜水艇和鱼的沉浮。
19.响尾蛇和空对空响尾蛇导弹。
20.人们根据章鱼发明烟雾弹。
四年级仿生学
一、什么是仿生学仿生学是模仿生物的特殊本领的一门科学。
生物在漫长的进化过程中，形成了许多独特的结构和功能，人类通过研究这些生物的特点，将其应用到技术和设计中，从而创造出更加高效、环保和智能的产品。
例如，人们根据蝙蝠的回声定位原理发明了雷达；根据荷叶的自清洁效应发明了不沾油的材料；根据萤火虫的发光原理发明了冷光灯等。
二、仿生学的应用领域军事领域迷彩服模仿了动物的保护色，使士兵在不同的环境中更好地隐藏自己。
潜艇的外形设计借鉴了鱼类的身体结构，减少了在水中的阻力，提高了航行速度和隐蔽性。
医学领域人工心脏瓣膜是模仿心脏瓣膜的结构和功能设计的，可以替代病变的心脏瓣膜，维持心脏的正常功能。
假肢的设计灵感来自于动物的肢体结构，使残疾人能够恢复部分运动功能。
日常生活领域尼龙搭扣是根据苍耳的结构发明的，方便了人们的生活。
汽车的外形设计越来越趋向于流线型，这是模仿了鱼类和鸟类的身体形状，减少了空气阻力，降低了油耗。
三、如何进行仿生学的学习和探索观察自然走进大自然，观察各种生物的形态、结构和行为。
可以去公园、动物园、植物园等地，仔细观察动物的运动方式、植物的生长特点等。
记录下自己的观察结果，思考这些生物的特点可以如何应用到人类的生活中。
阅读书籍和资料阅读有关仿生学的科普书籍、杂志和文章，了解更多的仿生学知识和应用案例。
可以通过图书馆、互联网等渠道获取相关的资料。
参加实践活动参加学校或社区组织的科技活动，如制作仿生机器人、设计环保产品等。
在实践活动中，亲身体验仿生学的魅力，提高自己的动手能力和创新思维。
培养创新思维鼓励自己提出新的想法和创意，不要局限于现有的产品和技术。
可以通过头脑风暴、小组讨论等方式，激发自己的创新思维。
总之，仿生学是一门充满无限可能的学科，通过学习和探索仿生学，你可以更好地了解自然、创新科技，为人类的未来发展做出贡献。
关于仿生学的 100 字小短文：大自然是人类的老师。
蝙蝠的回声定位启发人们发明了雷达；荷叶的自洁功能带来了新型的防水材料。
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• 同一个样品的多次检测，其RSD值必须小于10％， 不同样品的区分度必须大于80％。
sensor curve
"Multivariate statistics": Common
menus and icons， page89
第九讲 智能感官仿生学（下）
三、电子舌
1、电子舌的一些概念
电子舌的应用潜力
应用对象：食物质量与安全快速智能检测 味觉理论研究实验平台
鉴别能力：Ａ、食物的基本类别 Ｂ、同类产品的差异 Ｃ、同种产品的批次一致性 Ｄ、品牌产品的防伪辨假 Ｅ、特异性安全检测
F、味觉平衡点
概念模式图
被测物质
电极芯片（阵列）
Auxiliary electrode
Hale Waihona Puke Reference electrode Working electrode
多传感器阵列频幅响应信号
特征数据提取
不同溶液测试结果
叠加比较
新概念：多频脉冲响应谱
• 多电极 • 多周期 • 构成完整频幅谱 • 非修饰性电极技术 • 技术创新：
• B.该系统使用由食品饮料品尝传感器和药物品 尝传感器两组，传感器阵列应根据其应用范围 进行配置；
• C.系统诊断、系统校正是仪器使用的前提保障。
自测、诊断与校正
• （1）自测 • 每七天进行一次，以确保系统能正常工作，
在诊断后，通过校正以补偿传感器数据的漂 移。 • 自测耗时为一分钟，如果系统配置适当，将 显示通过，否则，则显示为自测失败； • （2）诊断 • 诊断程序使用一个清洗水和三个稀释后浓度 分别为10mmol/L的标准诊断液，依序为HCl、 NaCl和MSG，诊断后，有PCA响应提示。
系统维护
• 在系统有若干天未使用时，需进行若干清洗校正 程序，使用参比液和清洗液进行；
• 短时间不用，传感器可以浸泡在与样品相近液中， 如啤酒浸泡在5％乙醇溶液中，果汁浸泡在没有果 肉和颗粒的同种果汁中，如果是流质食物成分， 可以浸泡在水中或者是稀释的成分液中；
检测方法
• 1.系统测试：应用管理、检测顺序、 自动测试、系统诊断、系统校正；
• 2.味觉品评测试：包括数据装载、多 变量统计、模型装载；
• 3.系统配置：用户参数、用户管理、 系统管理、参数选择、报告管理、 日志、关于。。。
1.系统测试
• A.系统测试是系统持续稳定工作的基础，在软 件设置上，除提供进入安全、文件重名覆盖提 示以及电子签名等，还可针对自动采样器以及 传感器应用范围配置提出要求；
PCA响应提示，系统要求鉴别指数 （discrimination index）大于94％
（3）校正，结果对单根传感器给 出
校正成功的传感器
校正失败的传感器
目标值（target value）是指分析时对标准校正液读出的数据。
2.味觉品评测试
• 一个完整的味觉品评测试包括3到4组的检测，每组 由一次清洗和三次读数构成，清洗水清洗10秒，每 次的读数为120秒，第一次和最后一次读数以及每次 测试的间隔均进行清洗，以避免样品的交叉污染和 保证读数的重现性，数据交由软件处理；
四、多频脉冲电子舌
1、概念
几种常见的化学分析谱
• 光谱 • 色谱 • 阻抗谱 • 介电谱 • 频谱
常规电化学方法
Voltammetric • 循环伏安法
• 恒电流法
• 脉冲电势法
多频脉冲电位法概念：
• 频幅响应图谱是一种以一定频率变化和 脉冲幅度周期变化的方波电压作为激发 信号，由各个工作电极得到的相同变化 频率下的脉冲电流信号顺序拼接在一起， 所组成的反映被测物质单体或总体特征 的一种图谱。
单周期刺激向变频多周期拓展 自动减频或增频扫描 连续频幅周期
五个激发参数
• 1 起始幅高H0 • 2 变化幅高△H • 3 起始幅宽W0 • 4 变化幅宽△W • 5 终止幅宽WE
f1
f2
f3
2、原理: 从脉冲电压法出发
• 大幅脉冲电压法(LPV) • 小幅脉冲电压法(SPV) • 阶梯脉冲电压法(Staircase)
2、一些实例
coated PVC membrane
PVC薄膜味觉传感器阵列构建
using Sensor array
THF evaporize Size of array
Artificial intelligent taste system
AITS
人工味觉传感系统示意图
脉冲电压法基础是多个（变化的）恒电势拼接
• 循环伏安法 • 恒电势
电化学响应原理
测量得到的结果
• 充电电流(Charged current) • 感应电流(Faradic current)
三个特征响应参数
• Ii：最大充电电流＋最大感应电流 • If：扩散电流 • τ：物质特征参数
实验用 市售六种不同品牌的干红葡萄酒
• ２、响应速度快
• ３、响应谱信息量大
• ４、适宜智能化
应用范围
• 作为智能感觉系统的一类重要的 技术基础，测定物质的总体特征。
• 构建一类通用新的化学分析技术， 像阻抗谱、频谱、介电谱等。
五、智能感官仿生系统的 应用方法学
仿生感官系统应用的一些特点
• 有限性 • 专一性 • 模糊性 • 学习性
多变量分析
• 所得数据由多变量统计提供PCA、DFA （Discriminant Factorial Analysis）、PLS、 SIMCA（Soft Independent Modeling By Class Analogy）方法分析。
• 不同的运算法则可以满足不同的需求： PCA适合区分研究；DFA适合样品的分 组鉴别；SIMCA可以进行好坏测试； PLS则可以进行浓度量化和分区预测。
品牌
葡萄品种 酒类型
酒度
产地
长城 茅台酒庄
丰收 皇轩 正大路易
赤霞珠 赤霞珠 赤霞珠 赤霞珠 赤霞珠
干型 干型 干型 干型 干型
12%v/v 12%v/v 12%v/v 12%v/v 12%v/v
河北 昌黎 河北 昌黎
北京
上海 烟台
张裕
赤霞珠
干型 12%v/v 烟台
多频脉冲电子舌的辨识区分 效果
多频脉冲电子舌特点 • １、特异性与非特异体系均适用