仿生学发展过程的分析_刘福林
仿生学的发展及应用
仿生学的发展及应用摘要：仿生学科的出现发展已经有将近60年的历史，在这期间仿生学得到了快速的发展，并对人类生活产生了各方面的影响。
本文介绍了从古到今仿生学的发展历程及今后仿真学的发展趋势。
并对不同领域内仿真学的应用做了简要的介绍和举例，从而更好的了解认识仿真学。
关键词：仿真学；发展；应用引言地球上的生物在经历了漫漫的进化之后，到现在人类已知的已经有170多万个物种，科学家推测世界上的物种大约在500-1000万种之间甚至更多。
生物为了求得生存和发展，在进化中逐渐形成了各自适合自身的形态结构及生命系统等。
不同的物种都各自有着自身的特点，人类在进化发展的过程中，对这些特点的应用就是仿生学最初的起源。
自古以来，自然界就是人类各种科学技术原理、重大发明的源泉。
在500万年的进化中，人类不断模仿自然，提升生产能力，才有现在人类社会的发展程度。
而这种行为，在现代社会催生出了一门科学——仿生学。
仿生学是一门综合性的，由生命科学和工程技术相互结合而产生的新技术，在现代社会广泛应用于军事、医疗、工业和日常生活等多个领域。
了解仿生学的发展过程，清楚仿生学在各个领域的具体应用，对于研究仿生技术，进一步促进仿生学的发展有着重要的意义。
仿生学诞生前的发展及应用仿生学的发展可以追溯到人类文明的早期，人类文明的形成过程中不自觉的对仿生学的应用，这些应用仍旧停留在比较原始的阶段，由于环境的恶劣，人类不得不从自然界的其它生物及自然现象中学习从而保证自己的生存。
因此，从远古时代起，人们实际上已经就已在从事仿生学的工作[1]。
例如，人类现在仍在使用的工具：锯子，相传是中国古代的春秋战国时代，鲁班上山伐木途中，手指为锯齿草划破，从而受到启发，经反复实践，终于制成了人类史上第一架带有锯齿的木工锯[2]。
古代人类就有着想要利用工具飞翔的期望，自古以来就有很多人模仿鸟类制作出许多“飞行器”，但是由于科学发展的程度不够，都没有成功。
直到1903年12月17日，美国人莱特兄弟发明并成功试飞了人类历史上的第一台飞机。
仿生学的发展现状与未来趋势
仿生学的发展现状与未来趋势近年来，仿生学作为一门新兴的学科，受到了越来越多人的关注。
仿生学是通过研究生物体的结构、特性和功能，来设计和制造人造产品和系统的学科。
它的发展不仅给科技领域带来了革命性的变革，还为其他学科的发展提供了新的思路和方法。
本文将探讨仿生学的发展现状和未来趋势。
首先，让我们来看一下仿生学的发展现状。
近年来，仿生学在多个领域取得了突破性的进展。
以生物机器人为例，仿生学研究者通过模仿昆虫和动物的运动机制，开发出了具有出色机动能力的机器人。
这些机器人可以在各种复杂环境中自主行动，实现了对人类的辅助和替代，应用领域广泛，包括军事、医疗、救援等。
仿生材料是另一个备受关注的研究方向。
通过研究生物体的结构和材料，科学家们创造出许多具有优异性能的材料，如仿生蜘蛛丝和仿生莲叶。
仿生材料具有高强度、高韧性和自修复等特点，在建筑、交通、医疗等领域有着广泛的应用前景。
此外，仿生学还在能源领域发挥了重要作用。
研究者们通过模仿植物光合作用的原理，开发出了人工光合作用系统，可以将太阳能转化为可用的能源。
这一技术有望解决传统能源短缺和环境污染问题，对可持续发展具有重要意义。
然而，尽管仿生学在多个领域都取得了显著成就，但它仍面临一些挑战和难题。
首先，仿生学研究涉及到生物体的复杂结构和机制，需要各个领域的专家协同合作。
然而，目前还缺乏跨学科的合作机制，阻碍了仿生学的研究进展。
其次，仿生学研究需要大量的资源和资金支持，但在一些国家和地区，对仿生学的投资还不够充分，限制了其发展。
那么，未来仿生学的发展趋势是怎样的呢？首先，随着技术的进一步发展，仿生学将逐渐实现从研究到应用的转变。
传统材料、机器人和能源系统将得到仿生学的改良和提升，更适应人类的需求。
其次，随着对自然和环境的关注增加，仿生学在环境保护和可持续发展方面将发挥更重要的作用。
研究者们将继续开发出更高效、更环保的仿生产品和系统，推动可持续发展进程。
最后，跨学科的合作将成为未来仿生学研究的重要趋势。
仿生学应用中的制约因素分析
生学应用 中必须深思 的问题。 总体来说应做到 ： 观察前人没
有观 察 的细节 ； 出前 人没有 提 出的 见是仿生学史中的一大经 典案例。大约公元 １０ 年 ， ５０ 意大利文艺复兴时期的伟大画 家 、 刻家 和 建筑 学 家达 芬奇 （ ｏａ ｏ ａ ｉｃ ， 观察 鸟 雕 Ｌ ｎｒ ｎｉ 在 ｅ ｄｄＶ １
维普资讯
安徽 农业 科学 ， ｕｎｌｆ ｎ ｕ Ａ ｒ Ｓｉ２０ ，５ １）４９— ２ ３ Ｊ ｒａ ｏ Ａ ｈｉ ｇ． ｃ ０７ ３ （４ ：２２ ４９ ｏ ｉ ．
责任 编辑 胡空 胜 责任 校对 王 淼 ｌ
仿 生学应 用 中的制约 因素 分 析
上 缺乏 见解 、 思维 上 缺乏 交叉 、 方法 上 缺 乏创 新 、 学科 上 缺
乏交 流 。 １ 观察 上缺 乏见解
面结构采用了仿生设计 ， 所洗的衣服非常干净 ， 但洗涤过程 却非常柔顺 ， 不伤衣料 。总之 ， 所有源 自于仿生学的原始创 新 ， 是 以独特 的观 察视角 为基 础而 衍生 出的独 特见 解 。 都 如
类飞行 的基 础上 ， 了一 系列 的无法 实 现的 飞行 设备 草 图。 画 这在 当 时是 独 一无二 的见解 ，因此达 芬奇 被后 人尊 称 为现
原始创新提供 了原始模型。
２ 思维 上缺 乏 交叉
从莲叶的自净原理到人类发明的自净涂层 ，是仿生学
史 中 的又 一经 典案 例 。以往科 研人 员在 显微 镜下 观察 植 物
ｍ ，
大大 提高 了安全 性 。再 如 ， 过观 察蜂 巢 的结 构 和龟 背 通
壳形 状 ， 国米 勒公 司设计 出 了一款 新 型洗衣 机 ， 内桶 表 德 其
浅析蚂蚁触角的功能在仿生学中的运用
219学术论丛浅析蚂蚁触角的功能在仿生学中的运用徐孝天成都市实验外国语学校(西区)摘要：二十一世纪，人们对于蚂蚁的研究越来越广和深。
而蚂蚁作为世界上数量最多的昆虫之一，其可挖掘的新知识无穷无尽。
现当代对于蚂蚁触角的功能和实际运用已有较为成熟的研究，本文将关于其触角功能在仿生学中的假想运用进行阐述。
蚂蚁之间于同伴的分工合作与团结最让人振奋，而另一项它的触角功能，在仿生学中的实际与假想运用中给予人不同启发与灵感。
关键词：蚂蚁触角；功能；仿生学前言蚂蚁是世界上数量、种类最多的物种之一，它可以改良土地，帮助植物授粉，保护植物种子。
但它也会破坏庄稼、生态环境，传播疾病，危害人类健康。
地球上所有的生物都有自己的独特之处，发现它们的特点，并有效得利用这些的特点运用于仿生学中，使它们有用于世界。
一、蚂蚁触角的功能1、感受气味蚂蚁触角上的触角叶是蚂蚁的触角叶是蚂蚁脑内初级的嗅觉中心，通过触角神经与触角发生关联，再通过触角神经把气味反馈给更高级的神经中枢，从而指示蚂蚁做出反应。
蚂蚁能通过它头上的触角，寻找食物。
当在一定无人为干扰下，用肉，糖等食物引诱蚂蚁，蚂蚁会受各个气味的影响，蚂蚁通常会把糖类在原地食用，而肉类食物蚂蚁会把食物运回蚁巢。
但蚂蚁的食性会随季节的改变而改变。
通过触角感受气味是蚂蚁沟通交流的重要途径。
2、探路寻路蚂蚁有眼睛，但在蚁巢这种光线弱黑暗地底交通错杂的环境下，眼睛就无任何作用，只能使用触角来探寻方向，感受不同蚂蚁留下的不同的信息素和气味来辨别方向。
3、运动功能蚂蚁的运动功能受哪一个器官主要控制。
选二十只同一蚁群的蚂蚁平均分十只放入两个透明单向通过外界的容器中，一组标记为A，一组标记为B。
A 组剥去其触角，B 组保持原样不变。
一段时间后，B 组中的蚂蚁已经完全爬出，而A 组中的两只蚂蚁爬出，有一只蚂蚁没有移动，三只蚂蚁中心不稳多次倒下，另三只蚂蚁在容器个地方。
试验证明触角对蚂蚁的运动功能有着控制作用，对蚂蚁的空间位置，使身体协调运作。
仿生学发展过程的分析
Ａｎ ｌｓ ｏ ｈ ｖ ｌｌ ａｙ￣ ｆｔ ｅＤｅ ｅｏｍｍ ￣ Ｐｒ ｇｅ ｓｏ ｏ ｉｓ ｏ ｒｓ Ｂｉｎ ｃ ｆ
ＵＵＦ ．ｎ （ ｅａｍｅｔ ｆ ｉ ｃｅｃ，Ｓ￣ｃ ｌ ｏｍ ｌ ｏｅｅ Ｓ￣ ｒｉ， ｎｎ４６ｏ ） ｕ１ ｉ Ｄ ｐｒ ｎ Ｌｆ Ｓｉ ｅ ｈ ｑ Ｎ ｒ ａ ｌｇ ， ｈ ｑｕ Ｈｅａ ７ｏ０ ｔ ｏ ｅ ｎ ｕ Ｃｌ
学家维纳（ ． ｉ ｅ） Ｎ Ｗｅ ｒ出版了《 ｎ 控制论》 一书 ， 对这一学科的思
想和概念等作 了 比较全面 的论 述 。维纳 着重指 出， 控制论 是 研 究机器和生 物体 中控 制与 通信 的科 学 。科 学研 究 和生 产 实践 完全证实 了生 物和 机器 在许 多 问题上 的共 同之处 。而
Ａｂ ｔａ ｔ Ｊ１ ｅｅｒｈ ｏ ｅ ｂｏ ｉｓｉ ｏｔｎｔｉ ｃｅｃ ｎ ｏ ａｉｎ ａｌｏ ｅ ｅｗｏｄ．Ｉ ｈ ｒｉｌ ｕ ｅｅｏ ｍｅ ｔｐ ｒ ｄ ｆｂｏ ｃ ｓｒｃ Ｉ ｅｒｓａｃ ｎ ｔ ｉｎｃ ｓｉ ｒ ｎｓ ｉｎ ｅｉｎ ｖ ｔ ｌ ｖ ｒｔ ｒ １ ｈ ｍｐ ａ ｏ ｈ ｎ ｔｅ ａｔ ｅ ｆ ｒｄ ｖ ｌｐ ｎ ｅｉ ｓｏ ｉｎ ｓ￣ ｌａ ｃ ｏ ｏ ｉ ｕ ｍｇ ｂ ｄ ｉｇ。ｋ￣ａ＝ ｕ ｄｎ ｌｉｇ，ｓ ｅ ｇｈ ｎ ａｄ ｎｏ ｅｌ ｗ ｒ ｅ ｉｗｅ ｔ ｎ ｔｅ ｎ ｌｄ ｒ ｅｅ ｒｖｅ ｄ．Ｔ ｅ ｉ ｏｔｎ ｏ ｔｉｕｉｎ ｏ ｉｎｃ ｏｒｓａｃ ｄａ ａ ｄ ｒｅｎ ｆｆｓｌｒｅ ｉｎ ｖｔ ｎ ｗ ｓ ｒ ｌ ｈ ｍｐ ｒ ｔｃ ｎｒｂ ｔ ｆｂｏ ｉｓｔ ｅｅｒｈ ｉｅ ｎ ｎ ａ ｓｏ ｅ ｃ ｃ ｎ ｏａｉ ａ ａ ｏ ｕ ｏ ｐ ｉｔｄ ｏ ｔ ｈｃ ｍａ ｅａ ｐｉｄ ｉ ｌ ｉ ｌｓｉ ｆ ｕ ｅｆｒｕ ｐ ｅｅ ｅ ｔｄ ｒｓａｃ ｅｕｔ ｏｎｅ ｕ ，ｗ ｉｈ ｙｂ ｐ ｌ ｎ ａｌｆ ｄ ｎ ｕｔｒ ｏ ｎ ｒｃｄ ｎｅ ｅｅｒｈ ｒｓｌ ｅ ｅ ｓ．
仿生学论文
大自然的启示——浅谈军事仿生技术投资学专业谭苏航摘要自古以来，大自然都是人类的老师，人类向自然学习，模仿自然以适应自然，从而在自然界中谋求生存，人类经历了从初级仿生造物到高级仿生造物的漫长过程，并在近现代形成了一门较为系统的仿生学学科体系。
而军事仿生技术是仿生学的一个重要组成部分，由于战争需求的牵引，有无数人致力于武器仿生与战术仿生的研究，此技术应运而生。
本论文综合相关文献资料，对军事仿生技术进行了概述，对其研究内容进行了阐述，同时对军事仿生技术发展的历史进行了简要介绍。
本论文着重介绍军事仿生技术在武器装备的制造与战术战略设计上的应用，并列举大量实证进行分析。
最后，本论文对军事仿生技术的未来发展趋势作了简要探讨。
关键词：仿生学军事仿生技术武器仿生战术战略仿生发展趋势一、军事仿生技术概述（一）仿生学概述1.仿生学的基本概念仿生学一词是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，它是一门模仿生物的特殊本领，利用生物的结构和功能原理来研制机械或各种新技术的学科。
2.仿生学的历史与发展在人类文明的早期，人类为了生存就不得不对其周围世界的动植物的生活习性与各种自然现象进行观察，因此，实际上从远古时代起，人们就开始从事仿生学工作了。
例如，相传在春秋战国时代，鲁班在上山伐木途中，手指被茅草划破，从而受到启发，制成了人类史上第一架带有锯齿的木工锯。
此类模仿大自然的例子不胜枚举，直到20世纪40年代，调节理论和控制论的建立，逐步推动仿生学的建立，同时在1960年，“仿生学”作为一门独立学科被正式命名。
此后，仿生学地位不断提升，研究领域不断扩大，应用性不断增强，具有非常好的学科前景。
（二）军事仿生学概述1.军事仿生学的基本概念军事仿生学是仿生学的一项重要内容，是军事科学和技术的一个极具影响力和生命力的研究领域。
它是模仿生物系统的原理和特异功能来发展军事高技术，提高武器装备的性能，发展军事战略技术，提高军队后勤保障的能力的一种技术。
国内外仿生技术的研究进展与发展趋势
国内外仿生技术的研究进展与发展趋势国内外仿生技术的研究进展与发展趋势摘要：生物经过进化已经很好的适应特定的环境，人类通过向它们学习可以解决特定的问题。
本文阐述了近些年来仿生学在多个领域的研究进展：通过观察分析某些动物的特定部位的结构，设计出了更加耐用，阻力更小的刀具，无痛注射的针头，水下游动机器人等；通过分析生物体的某些方面的特定功能，设计出了更加有效的中药提取技术，可以帮助盲人通过假眼辨别实物和帮助残疾人获得触觉感知的设备等；通过观察某些生物表皮材料的某些功能，设计出了超疏水太阳能电池表面。
对比近些年对仿生技术的研究进展总结了未来仿生技术的发展趋势：专业化，广泛化，智能化，科学化。
关键词：仿生技术,仿生现状,应用领域,发展趋势中图分类号：文献标识码：文章编号：0 引言地球上的生物从无到有，从简单到复杂，经过上亿年的演变进化早已适应了地球上各种各样的环境。
人类要改造特定自然环境，就必须要向早已适应相应自然环境的生物学习。
仿生学是模仿生物的科学，把生物学和其他学科像机械，建筑，医疗等结合起来的一门综合性的边缘科学[1]。
目前国内外研究仿生的方向大致分为：结构仿生，功能仿生，材料仿生，控制仿生等[2]。
自上世纪60年代初仿生学诞生以来仿生学在军事，工业，农业等领域得到广泛的应用[3]。
但是到了上世纪后期却出现了停滞现象，主观原因是由于各种现代技术的出现，人类开始对自身的能力出现一种满足感，逐渐忘记了那些比我们更能适应地球环境的生命。
客观原因是当时的技术能力还是有很大的局限性，人们虽然能观察到生物体的神奇功能却缺少必要的手段去观察和破译生物适应环境的奥秘[4]。
到了21世纪人们开始使用高速相机技术，核磁共振技术，传感器技术，等技术去观测分析生物体运作方式，仿生技术再次引起了人们的重视。
1992年机械工业部批准在吉林大学建立地面机械仿生技术部门开放研究实验室，该实验室在2000年经教育部批准成为国内唯一一个从事仿生研的国家重点实验室[5]。
植物仿生学实例（精选5篇）
植物仿生学实例（精选5篇）第一篇：植物仿生学实例植物仿生学一、植物仿生学大自然带给了人类无穷无尽的想象力，启示我们发明创造。
人们根据植物的功能、形状等制造了各种各样的工具。
源于“叶”的灵感① 叶缘启示：相传春秋战国时期（公元前507年——公元前444年），中国建筑鼻祖木匠鼻祖—鲁班，在上山砍伐途中，攀爬时手被锯齿草的边缘的齿划伤了，他仔于是受此启发，并经反复实践，制成细观察发现，原来叶子边缘有两排锋利的锯齿，了人类史上第一架带有锯齿的木工锯。
植物仿生学② 叶脉的启示：浮水植物王莲有“水中花王”之称，一个体重35kg的人坐在上面也不会下沉，原来王莲圆形叶片上的直径可达1-2.5米，背面有许多相互交错的叶脉骨架结构，里面还有气室使得叶子稳定的浮在水面，受叶脉支撑作用的启示，英国著名建筑师约瑟，以钢铁和玻璃为建材，设计了一个顶棚跨度很大的展览大厅—“水晶宫”，它既轻巧、雄伟又经济适用，不仅成就了1851年的第一届世博会，也为近现代功能主义建筑构建了雏形。
植物仿生学③ 叶子排列的启示车前草，叶子在茎上排列成的螺旋状，夹角为137030’30”。
一层顺着一层，错落有致。
只有这样叶子才能得到最多的阳光。
建筑师根据车前草对植物的通风、采光都具有最佳效果的特性，建造了螺旋状的高楼，这样既通风，又使高楼各个部分受到均匀的太阳光。
建筑仿生学是大有作为的一门使用科学技术，他将帮助人们征服地下、天空和海洋，建筑蔚为壮观的地下街区、海底乐园和太空体育城。
植物仿生学④ 叶序的启示德国波恩大学的科研人员发现，莲叶上有许多非常微小的绒毛和蜡质凸起物。
这种粗糙的叶片是干净的，而表面光滑的叶片反而需要清洗。
模仿莲叶的自净原理，人们开发出具有防污功能的自净涂层产品，其表面会形成类似茶叶的凹凸形貌，构筑一层疏水层。
这样一来，灰尘颗粒只好在涂层表面“悬空而立”，并最终在风雨冲刷下“一扫而净”。
此外，叶面形状也启迪了人们的思维。
椰子树很高，叶片巨大，但每遇飓风和暴雨也很少被折断。
仿生发展历程的研究
仿生发展历程的研究近年来，仿生学成为科技领域的一股强劲势力，正在改变着人们对于科技的认知。
仿生学研究的核心是模仿自然世界中的生物及其各自发展的关键属性，将其应用于创新设计和新兴技术。
从古老的希腊时代开始，人们对仿生学就有了基本的探索和认识。
如今，仿生学得到了广泛的研究和应用，包括生物机器人、可再生能源技术等领域，成为引领未来科技发展的重点研究方向之一。
本文将回顾仿生发展历程的研究，介绍仿生学的研究进展以及应用前景。
1. 仿生学的起源仿生学的起源可以追溯到古希腊时期，当时人们就开始研究自然界中的生物现象，并提出了许多有趣的思想和理论。
直到17世纪末，在德国著名的解剖学家、动物学家和植物学家Ernst Haeckel的努力下，仿生学概念初步得到了体系化的发展。
随着人类对自然科学认识的不断深入，仿生学也在逐渐壮大。
20世纪末，仿生学逐渐成为一个独立研究领域，形成了一个庞大的研究群体。
目前，仿生学领域的实践和应用已经深入到各个领域，包括机器人、航空、人体工程学、纳米科技等领域。
2. 仿生学的研究方向2.1 生物力学研究仿生学的一个主要研究方向是生物力学。
生物力学通过分析和模仿生物体的运动和行为，从而制造出可以获得类似或超越自然界的性能和功能的机器人。
生物力学机器人开发的一个例子是在海洋环境中使用的机器人。
它们被设计成能够长期在海底环境下工作，而不需要定期人为维修和检修。
2.2 生命科学研究仿生学的另一个研究方向是生命科学。
这个领域的发展主要是通过研究生物系统的结构、组成和生理功能，进一步了解它们在不同环境下的响应。
这些研究成果已为人造生命体的设计提供了有力的支持。
2.3 能源领域研究在能源领域，仿生学最常见的应用之一是太阳能电池。
通过仿制叶绿体和其所包含的叶绿色素，科学家们制造出一种高效的太阳能电池。
3. 仿生学的发展前景仿生学的发展前景非常广阔。
目前，该领域的研究工作正在往多个方向不断推进，例如：3.1 机器人机器人技术一直是仿生学发展的重要方向之一。
仿生学的发展及其在工业生产中的应用
仿生学的发展及其在工业生产中的应用自然界是一个生命不断涌现的活生生的世界，在这个世界里，每一个生物都有自己独特的适应环境的方式，这种特殊的适应能力正是由于生物的结构和功能的完美融合。
人类渴望获取自然界的智慧，并将其运用于工业生产中。
仿生学是一门研究如何将生物的结构和功能运用于人类的科学，其发展及应用已经从科学理论扩展到大众生活中的方方面面。
本文将从仿生学的定义、发展历程、应用现状和前景四个方面，深入探讨仿生学在工业生产中的应用。
一、仿生学的定义仿生学是一门研究在自然界中生物如何适应环境的学科，其主要研究内容为生物体形态、结构、功能、行为等方面的特点，并尝试将这些特点应用于工业制造、工程设计和生物医学等领域，使人工智能和自然智慧融为一体。
二、仿生学的发展历程1. 古代人类从古代开始就尝试模仿大自然，设计出一些实用的工具。
例如，古代人类发现了鸟类可以飞翔，就设计出了风筝；发现水鸟可以游泳，就发明了漏斗船。
这些古代人类的创造奠定了仿生学的基础。
2. 近代18世纪末，瓦特发明了蒸汽机，开始工业革命。
19世纪，机器和电气设备的发展推动了工业化生产，人类对大自然的仿生研究更加深入和广泛。
20世纪，人们开始研究生物的分子构造和基因遗传，并探索如何将生物学知识应用于工业、医学等领域。
3. 当代随着科技的不断发展，仿生学应用的范围越来越广泛。
直到当今时代，仿生学已渐渐从理论转化为实践，在生物医学、智能机器人、材料科学等领域得到广泛应用。
三、仿生学的应用现状1. 工业制造仿生学在工业制造中的应用最广泛。
例如，常见的各种自动化机械系统，都已经使用了仿生学原理和方法，如奇异机器人、工业机器人等。
仿生科技还应用于汽车生产，以改善交通安全和自动驾驶车辆的性能。
2. 医疗器械设计仿生学在医疗器械设计方面也有应用。
例如，仿生眼镜的设计，可以帮助盲人独立行动；仿生义肢的开发可以让截肢者恢复自我照顾和生活自理的能力。
3. 新型材料研发仿生学在新型材料研发方面具有广泛的应用前景。
仿生学的发展现状与未来趋势分析
仿生学的发展现状与未来趋势分析仿生学是研究生物系统、生物现象和生物结构的一门领域，通过模仿生物的特征与原则来设计和改进人工系统。
它的发展具有广泛的应用前景，被认为是未来科技的重要方向之一。
随着科技的不断进步，仿生学在各个领域取得了许多重要的突破。
其中一个领域就是仿生机器人。
仿生机器人是指模仿生物体外形、动作和功能的机器人。
在目前的发展中，仿生机器人已经实现了对人类行为模式和动作的模拟，同时结合了物理、电子、计算等多个学科。
例如，有些仿生机器人可以模拟昆虫的行动能力，能够在复杂的环境中自主导航。
此外，仿生机器人还在医疗领域发挥着重要的作用，比如通过仿生手术机器人进行微创手术等。
另一个领域是仿生材料的研发。
仿生材料是指借鉴和模仿生物材料的结构和功能进行设计和制造的材料。
通过仿生材料的应用，科学家们可以改善现有材料的性能，同时开发出具有独特性能的全新材料。
例如，仿生材料被应用在汽车制造领域，可以提高车辆的轻量化和节能性能，同时增强材料的耐磨性和抗冲击性。
此外，仿生材料还可以应用于建筑领域，提高建筑物的耐候性和保温性能。
仿生学也在生物医学工程领域展现出巨大的潜力。
仿生学可以帮助改善人体机能和治疗疾病。
通过仿生学的研究，科学家们可以模仿人体的解剖结构和功能，设计和制造出能够与人体相匹配的假肢、假体器官等，使患者能够恢复健康和活动能力。
此外，仿生学的研究还可以用于研发智能药物输送系统，通过模拟生物体内的药物释放机制，提高药物的治疗效果和减少副作用。
未来，仿生学的发展趋势将更加多样化和综合化。
随着科技的不断进步，我们可以预见仿生学将深入应用于更多的领域。
例如，仿生学在能源领域的应用将变得更加重要。
通过仿生学的研究，科学家们可以模仿植物光合作用的原理，开发出更高效的光电转换系统，提高太阳能的转化效率。
此外，仿生学还可以帮助改善能源储存和利用的技术，例如模仿动物储能和能量回收的机制，开发出高效的储能设备和能量回收系统。
仿生学技术的进展及应用
仿生学技术的进展及应用随着科学技术的不断发展，人类在不断突破自身智慧的局限，向着更高深的科技领域迈进。
其中，仿生学技术的发展可谓是一个亮点，不仅取得了重大进展，而且应用范围越来越广，已经渗透到了生活、工业、医疗等各个领域。
本文将就仿生学技术的进展及应用谈一下自己的看法。
一、仿生学技术的发展历程先来简要介绍一下我们所说的“仿生学技术”——该技术是基于生物学原理，通过模仿自然界中的生物，从而设计出具有相似特性的机器人、工程设备。
早在20世纪初，人们就已经试图仿生学技术应用于工业领域，最早目标就是仿生机器人。
起初，仿生机器人只是单纯的实验，而随着技术的不断进步和社会需求的增加，仿生机器人成为了一类重要的工业设备。
另外，仿生学技术正在逐步渗透到其他领域，如医疗、环保、可持续发展等。
二、仿生学技术在医疗领域的应用随着人口老龄化问题的日益严重，人们对于医疗领域的需求也变得越来越高。
仿生学技术的应用在这一领域显得尤为重要。
例如，仿生眼睛的开发可以帮助失去视力的患者重新获得视觉。
仿生耳朵的开发则能够帮助听力有问题的人重新听到声音。
此外，仿生假肢也可以帮助那些失去的肢体重新得到活动的机会。
这些发展如此成功的仿生产品的背后，需要医学、工程学等领域的专家团队共同研究、开发。
三、仿生学技术在工业领域的应用工业领域一直是仿生学技术最早应用的领域之一。
以仿生机器人而言，它们可以通过生物学的原理，更好地完成很多高难度的任务，如危险的工业生产、海底工程、无人机等等。
而在汽车领域，仿生学技术也得到了广泛的应用，例如仿生风阻技术，可以减少汽车在行驶中所遇到的空气阻力的大小，极大降低汽车油耗和汽车尾气排放。
四、仿生学技术在生态领域的应用生态问题也是近年来人们十分关注的问题。
仿生学技术在生态领域的应用，可以帮助我们更好地保护自然环境。
比如，通过仿生的方式，让建筑物的房顶可以进行绿化，同时，建筑物的房顶还可以吸收空气中的CO2，发挥减少空气污染的作用。
仿生学这门科学的探索与进展
仿生学这门科学的探索与进展人类自古以来，一直在探索生命的奥秘，而仿生学的出现，则是在科技高度发达的今天更加引起人们的兴趣。
仿生学，顾名思义，就是模仿生物学的模式，研究生物的形态、结构、功能等特征，将其应用到工程学、信息学等领域中去。
本文将从仿生学的历史沿革、应用领域、研究方法等方面进行探讨。
一、历史沿革仿生学最早可以追溯到公元前300多年，古希腊哲学家亚里士多德提出了生物学的起源概念。
他认为生命是从无机物质中产生出来的，整个宇宙都是有机并发展的。
随着现代科技的进步，仿生学逐渐发展起来，1949年，日本教授伊藤博文在学习飞翼蛾的翅膀结构时，发现翅膀的纹路具有一定的减振效果。
于是他利用这个原理，设计出飞机的‘伊藤式翼尖’，充分利用了天然材料的减振性能，实验结果显示：这种设计结构的飞机在飞行时比传统的翼尖飞机更加稳定。
二、仿生学的应用1.材料科学领域：仿生学的最大特点就是关注模仿生物的量身定制特点。
例如，蜜蜂的骨骼结构可以充分减低重量，提高其强度和稳定性，而这个特点也被应用于工业中。
工程师利用仿生学原理，设计橡胶机器手，拓宽机器人在各种环境下的应用领域。
2.生物医学工程领域：仿生学开始转化到人体医学领域，给手术、治疗等领域提供了帮助。
例如，仿生螺旋蚴发明可替代血管手术的血管支架，仿生人工器官制作同样将成为医学工程的一项重要发展。
3.建筑科学领域：仿生学的设计方式可应用于建筑的设计、结构和材料选择等方面。
例如，蜂房的设计结构使得它有节能性能，将这个原理应用在建筑上，可以大大降低建筑的能耗。
三、研究方法研究生命形态和结构的仿生学，并不是将一个生物成年体的结构一模一样地适用到工程设计中去，而是要深入探索其形态和结构背后的原理，并利用这些原理来设计出更加符合工程应用的结构形式。
仿生学的研究方法大致分为四个基本步骤：1.模仿：仿生设计首先需要对生物体进行研究分析，了解其形态、结构、机理等特点。
2.解剖：通过解剖学方法，对生物体的内部结构进行细致研究，挖掘出其隐藏的内在机理。
综合实践_仿生学
在人类历史的长河中，科技的发展始终与自然界紧密相连。
从古代的渔猎工具到现代的高科技产品，人类始终在模仿和借鉴自然界中的生物特性。
仿生学，作为一门研究生物体结构与功能的学科，近年来在科技领域得到了广泛关注。
本文将综合实践的角度，探讨仿生学的发展与应用。
一、仿生学的起源与发展1. 仿生学的起源仿生学的起源可以追溯到古希腊时期，当时的人们开始关注自然界中的生物，并尝试模仿它们的形态和功能。
随着科技的发展，仿生学逐渐成为一门独立的学科。
20世纪初，美国生物学家格雷戈里·帕克（Gregory P. Parker）提出了“仿生学”这一概念，标志着仿生学的正式诞生。
2. 仿生学的发展20世纪中叶以来，随着科学技术的飞速发展，仿生学得到了广泛关注。
各国学者纷纷投入到仿生学的研究中，取得了丰硕的成果。
如今，仿生学已经渗透到生物、材料、机械、电子等多个领域，为人类带来了许多意想不到的惊喜。
二、仿生学的实践应用1. 生物医学领域在生物医学领域，仿生学取得了显著的成果。
例如，通过模仿章鱼的眼睛，科学家成功研制出了一种具有高分辨率、高灵敏度的仿生眼；模仿蜻蜓的翅膀，开发出了具有优良飞行性能的无人机；借鉴鲨鱼的皮肤，制造出了具有抗菌性能的医疗器械等。
2. 航空航天领域在航空航天领域，仿生学为人类提供了许多灵感。
如模仿鸟类羽毛的结构，研发出了具有优异气动性能的飞机；借鉴蝙蝠的回声定位，设计出了先进的雷达系统；参考壁虎的脚趾，研制出了具有强附着力的太空服等。
3. 材料科学领域在材料科学领域，仿生学为新型材料的研发提供了重要思路。
如模仿蜘蛛丝的强度，研制出了具有高强度、高韧性的仿生纤维；借鉴蚕丝的轻质，开发出了具有优异保温性能的仿生材料；参考鱼鳞的耐磨性，制造出了具有长寿命的耐磨材料等。
4. 信息技术领域在信息技术领域，仿生学为计算机科学和人工智能的发展提供了新的思路。
如模仿大脑神经网络，设计出了具有强大计算能力的神经网络模型；借鉴蚂蚁的群体智能，开发出了高效的分布式计算系统；参考生物的编码方式，研究出了具有高效存储能力的生物信息编码技术等。
仿生学发展过程的分析_刘福林
仿生学发展过程的分析刘福林 (商丘师范学院生命科学系,河南商丘476000)摘要 仿生学在科学创新中具有重要作用,国内外学者对此进行了大量研究。
在回顾分析仿生学重大事件的基础上,提出了仿生学经历了4个发展时期:萌芽时期、建立时期、巩固时期与现代时期,指出了仿生学的重大贡献是源头创新的研究理念与方法,并能在未来的所有领域内应用、取得突破性研究成果。
关键词 仿生学;重大事件;发展时期;研究方法中图分类号 Q811 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2007)15-04404-02A na lysis of the Developm ent P ro gress o f Bio nicsLIU Fu-lin (Depart ment of Life Scien ce,S hangq iu Normal College,Shangqiu,Henan476000)A bstract The research on the bionics is imp ortan t in science innovation all over the word.In the article four devel op ment periods of b ionics includ in g bu ddin g,b uild ing,strengthen and modern were reviewed.The i mportant contribution of bionics to research idea and means of resource in novation was pointed out,which may be ap plied in all fiel ds in future for unpreced ented res earch results.Key w ords B ion ics;Great event;Devel op ment period;Research means 仿生学的诞生与发展过程分为4个时期:仿生学萌芽时期;仿生学建立时期;仿生学巩固时期;现代仿生学时期。
对仿生学及仿生机械学发展动态的研究
对仿生学及仿生机械学发展动态的研究1208104摘要：当前，国内外的仿生技术都得到了比较快速的发展，在军事、医学、工业生产等领域内仿生学也都得到了比较广泛的应用。
仿生学技术如今已成为国内外学者研究的热门课题。
本文将对仿生学及仿生机械学的基本概念做初步的探讨，并结合自己上课的经历谈谈自己的体会。
关键词:仿生学; 仿生机械学；基本概念一、引言自古以来，人类就不断的从自然界中获取各种技术思想、工程原理及重大发明的灵感。
不同的物种在适应生物界变化而不断的进化过程中，逐渐形成了本物种所独有的本领；而人类则从远古开始就通过对不同的物种进行观察进而学习模仿它们的本领。
相传早在大禹时期，我国古代劳动人民观察鱼在水中用尾巴的摇摆而游动、转弯而发明了木浆、橹和舵，从而使人们在波涛滚滚的江河中也能从容自如地驾驶船只。
虽然仿生学的原理很早就被运用到了实际生产中，但仿生学真正作为一门学科而被单独提出来则要直到1960年。
那么究竟什么是仿生学以及仿生学到底研究些什么？本文将对此一探究竟。
二、仿生学的基本概念何谓仿生学？仿生学是一门模仿生物的特殊本领，利用生物的结构和功能原理来研制机械或各种新技术的科学技术。
自然界在亿万年的演化过程中孕育了各种各样的生物，每种生物都拥有神奇的特性与功能，因而能够在复杂多变的环境中生存下来。
仿生学就是以生物为研究对象，研究生物系统的结构性质、能量转换和信息过程，并将所获得的知识用来改善现有的或创造崭新的机械、仪器、建筑结构和工艺过程的科学，是生物科学与工程技术相结合的一门综合的边缘学科。
通过研究、学习、模仿、复制和再造生物系统的结构、功能、工作原理及控制机构，可以使新的机械、仪器、建筑结构和工艺过程具有某些生物的特性和功能，从而极大地提高人类对自然的适应和改造能力，并产生巨大的社会经济效益。
从最初数千年间人类自发地、无意识地进行仿生学研究，到“仿生学”作为一门独立的学科被提出，可以说仿生学的研究经历了一个跨越式的发展，而到如今，随着对仿生学的研究日益深入，仿生学所涉及到的交叉学科越来越多，仿生学的应用领域也越来越广泛。
仿生学的发展(第一讲)之第三节
健康需求
“电疗” 麻沸散 五禽戏 仿生器官 仿生保健
华佗
五禽戏
军事需求
武器装备 战略战术
发展需求
感知更强 功能更强 运动更好
感知更强的仿生
(a) 跳蛛 (b) 视网膜 (c) 绿光通过路径 跳蛛及其视觉系统
自然界许多生物拥有独特、超强的感知系统，如 视觉、听觉、味觉、触觉等，敏锐程度远远超越人类。 人类开展视觉、听觉、嗅觉、触觉仿生，开发各种仪 器设备，为人类的生活带来了极大的便利。
第一章 从模仿到创造 ——仿生学的发展
第三节 仿生学基本要素
仿生需求 仿生模本 仿生模拟 仿生制品
1.3.1 仿生需求
生存需求
生存需求的不断增长，促动着 人类在各种实践中不断地观察自然 界，历经了实际需求、生物模仿、 大胆实践、惨痛失败、经验总结、 创造模拟等众多环节完成了模拟生 物发明和创造由简单到复杂，由粗 糙到精细等多种工具和机器。
运动更好的仿生
(a) 仿壁虎陆地爬行机器人 (b) 仿鱼海域侦察机器鱼 (c) 仿蚊子空中侦类优异的运 动本领。人类模仿生物行走、奔跑、跳跃、游泳、飞 行等运动形式，发明了能上天入地、潜海、能在人类 无法活动的地方畅行无阻的仿生机械与仿生机器人。
仿生学的理论和应用分析
仿生学的理论和应用分析近年来，仿生学越来越受到人们的关注和重视。
在科学技术不断发展的今天，仿生学成为了一个新兴的学科，它从自然界中汲取灵感，通过模拟生物的形态、结构、功能和行为，来研究和设计人工系统。
本文将从理论和应用两个方面分析仿生学的发展和作用。
一、理论分析1.1 生命系统的基本特征仿生学是一门跨学科的领域，涉及了生物学、物理学、化学、工程学等学科。
其中，最基本的理论是生命系统的特征。
生命系统具有自组织、适应性、自我修复、自我复制等特征，这些特征影响了生物结构、功能和行为的演化。
仿生学将这些特征应用到人工系统设计中，能够提高系统的稳定性、适应性和可靠性。
1.2 生物形态与结构的模拟仿生学的另一个理论基础是生物形态与结构的模拟。
生物的形态和结构是其生存和适应环境的必要条件，因此，仿生学将生物的形态和结构应用到人工系统设计中，可以提高系统的性能和效率。
例如，仿生学中的蚂蚁算法就是基于蚂蚁的觅食行为得到的，它可以用来解决路径规划、配送路径优化等问题。
1.3 生物功能的模拟仿生学的第三个理论基础是生物功能的模拟。
生物的功能是其生存和适应环境的重要途径，因此，仿生学将生物的功能应用到人工系统设计中，可以提高系统的性能和效率。
例如，仿生机器人就是通过模拟生物的运动和感知能力来设计的，它能够应用于环境监测、救援等领域。
二、应用分析2.1 仿生材料仿生材料是仿生学的重要应用之一，它能够模拟生物的结构和功能，具有很高的强度和韧性。
例如，仿生材料可以制成类似竹节虫的材料，这种材料能够承受很高的负荷，适用于航空航天等领域。
另外，仿生材料还可以制成类似骨骼的材料，这种材料可以自我修复，适用于医学领域。
2.2 仿生机器人仿生机器人是仿生学的另一个重要应用，它能够模拟生物的运动和感知能力，具有很高的适应性和灵活性。
例如，仿生机器人可以模拟鱼类的游泳姿态，能够在水中自如地运动，适用于海洋勘探等领域。
另外，仿生机器人还可以模拟昆虫的飞行姿态，能够在空中自如地飞行，适用于监测气体、环境监测等领域。
仿生学的发展和应用
仿生学的发展和应用近年来，随着科学技术的突飞猛进，仿生学作为一门新兴学科，受到越来越多人的关注。
仿生学的研究范围广泛，涉及生物学、物理学、化学等多个领域。
其核心思想是借鉴自然界中生物的形态、结构和功能，从中寻找创新的灵感，开发出更加先进和实用的科技产品。
仿生学的发展历程仿生学的研究由来已久，早在古希腊时期，就有人通过对自然界的观察和实验，尝试模仿生物的形态和行为。
而现代仿生学的发展始于20世纪50年代。
当时，美国科学家乔治·韦尔奇（George Wald）提出了仿生学这一概念，并成功地研制出了人造类视紫红质，从而开启了仿生学的发展之路。
此后，越来越多的研究者投身于仿生学的研究中，不断探索生物技术与人工技术的结合点，开创了一个新的研究方向。
仿生学的应用领域仿生学的应用范围广泛，包括智能材料、机器人、医疗保健等多个领域。
智能材料方面，仿生学研究者通过模仿生物的运动方式和结构，成功开发出了一系列具有自我修复、自动感应、自我适应等功能的智能材料。
这些材料可以应用于建筑、航空等领域，减少因材料损坏而导致的事故和损失，极大地提高了生产效率和产品质量。
机器人方面，仿生学的技术被广泛应用于机器人的设计和制造中。
仿生学的研究可以帮助机器人更好地模仿生物的运动方式和结构，使其具备更加灵活、高效的动作能力，适用于复杂多变的工作环境。
例如，目前市面上有一些仿生机器人可以模仿昆虫的运动方式，在草地上自由穿梭，适用于农业作业和环境监测等多个领域。
在医疗保健方面，仿生学的技术也被广泛应用于手术和治疗等方面。
仿生学的研究可以帮助医生更好地模仿生物的结构和运动方式，采用微创手术技术，降低手术难度和风险，同时也可以设计出更加安全、舒适、适应患者需求的假肢和辅助器具，为残疾人士提供更好的康复服务。
仿生学的未来发展随着人们对仿生学的研究和应用逐渐深入，仿生学将有着广阔的未来发展前景。
在智能材料方面，研究者可以将仿生学和纳米技术相结合，研发出更加精细、高效的智能材料，实现人与物质的无缝衔接，推动智能工业的发展。
生物医药中的仿生学研究
生物医药中的仿生学研究随着科技的不断发展，仿生学作为一种新兴的学科在生物医药领域中，不断地引起人们的重视和研究。
仿生学的研究通过学习生物的内在机理，从而设计和制造出具有类似生物体结构、性质和功能的人工材料，从而发挥出生物学的优越性能，进而在医药领域中展现出重要的应用价值。
本文将对生物医药中的仿生学研究进行深入的探讨。
第一章生物医药中的仿生学概述1.1 仿生学概念和发展历程仿生学指通过人工材料学习生物体的形态、结构、功能及其他性质，从而设计、制造出类似生物体的人工材料。
随着科技的不断发展，仿生学作为一种新兴的学科，其研究主要涵盖了结构生物学、生物机器人学、生物公差、生物信息学等方面。
主要应用于军事、民用、生物技术及医药领域等。
1.2 生物医药中的仿生学发展现状以人类心脏瓣膜为例，基于仿生学的设计，一些机械心脏瓣膜已经通过国际认证。
在伸展性和抗拉强度方面，仿生学制造的人工关节已经达到了与人体类似的水平。
在仿生人造器官领域，科学家们正致力于开发出人工肝脏、人工胰腺、人工脾脏等多种仿生机器。
第二章生物医药中的仿生学理论研究2.1 仿生学在生物医药中的应用仿生学可为生物医学领域的医生们提供在诊断、治疗和疗效监测方面的改进。
目前，仿生学在医学领域中的经典应用均是基于仿生机器学习和人工智能技术，它们可以用于预测疾病进展、找到MINICS单核苷酸突变的DNA序列等预测检测。
2.2 生物医药领域中的仿生机器设计在生物医药中，仿生机器设计的目标是仿照生物体器官的形态、结构和功能，从而研制出能够应用于医疗、辅助医疗及生命维持的仿生机器。
生物机器人必须具备类似于生物体器官的机械和电子特性，使得其可以在人体组织中长期安全工作。
第三章生物医药中的仿生机器设计实例3.1 仿生糖尿病电子制剂仿生电子制剂是一种新型的仿生医学技术，通过利用电子元器件来模拟生物内部运作机制而实现疾病的预防和治疗。
它可以测量人体血糖水平，通过无线传输数据，在医生的监控下分析预测、受控制调节，达到稳定控制血液糖平衡的作用。
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仿生学发展过程的分析刘福林 (商丘师范学院生命科学系,河南商丘476000)摘要 仿生学在科学创新中具有重要作用,国内外学者对此进行了大量研究。
在回顾分析仿生学重大事件的基础上,提出了仿生学经历了4个发展时期:萌芽时期、建立时期、巩固时期与现代时期,指出了仿生学的重大贡献是源头创新的研究理念与方法,并能在未来的所有领域内应用、取得突破性研究成果。
关键词 仿生学;重大事件;发展时期;研究方法中图分类号 Q811 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2007)15-04404-02A na lysis of the Developm ent P ro gress o f Bio nicsLIU Fu-lin (Depart ment of Life Scien ce,S hangq iu Normal College,Shangqiu,Henan476000)A bstract The research on the bionics is imp ortan t in science innovation all over the word.In the article four devel op ment periods of b ionics includ in g bu ddin g,b uild ing,strengthen and modern were reviewed.The i mportant contribution of bionics to research idea and means of resource in novation was pointed out,which may be ap plied in all fiel ds in future for unpreced ented res earch results.Key w ords B ion ics;Great event;Devel op ment period;Research means 仿生学的诞生与发展过程分为4个时期:仿生学萌芽时期;仿生学建立时期;仿生学巩固时期;现代仿生学时期。
1 仿生学的萌芽时期(远古时代至1940年)在人类文明的早期,为了生存,人类不得不对其赖以饱腹的动植物的生活习性以及周围世界的各种自然现象进行观察。
因此,从远古时代起,人们实际上就已在从事仿生学工作。
例如,相传春秋战国时代(公元前450～500年),鲁班上山伐木途中,手指为茅草划破,从而受到启发,经反复实践,终于制成了人类史上第一架带有锯齿的木工锯[1]。
2300多年前墨子和他的300弟子,花了3年时间,造成一只“会飞的木鸟”,同时间希腊人阿奇太也制成一只“机械鸽子”。
自古就有许多中外人士模仿鸟类飞行试制飞行器,但都不成功,原因在于不了解鸟类的形态构造和生理机能适于飞行的科学原理;又不了解人不具备飞行的生理条件,人要上天,必须依靠机械动力才有可能。
1903年12月17日,美国人莱特兄弟飞机飞行的成功便是一例。
另外,1884年,人们受到蚕食桑叶吐丝的启迪,利用硝酸液处理棉绒,制成硝酸纤维素,由法国化学家德贝尔尼戈·夏尔多内首次成功地将硝酸纤维素制成硝酸纤维。
同年,英国人查尔斯·克劳斯(Charles·F·Cr oss)和爱德华·贝文(Edwa rd·J·Be van)申请了第1个醋酸纤维制造方法的专利,这两种纤维的问世是仿生学运用的成果。
但这些发明和尝试,在人类文明史上犹如点点星火,一闪而灭,始终未能形成一门独立的学科[2]。
总之,20世纪40年代前,人们对于生物体与机器之间有无共同之处,还缺乏明确认识,还不具备将二者进行类比的必要的基础知识。
工程技术人员还不了解生物系统可成为各种技术思想、设计原理以及发明创造的源泉,生物学家也只局限于研究和描述生物结构的精巧、功能的神奇。
因此,从远古到1940年属于仿生学的萌芽时期。
该时期,人类的各种仿生现象与成果不断涌现,为这门科学的诞生积蓄了实践经验与感性认识。
2 仿生学的建立时期(1940～1960年)20世纪40年代,工程技术领域中出现了调节理论,人们开始在一般意义上把生物与机器进行类比,认识到二者具有作者简介 刘福林(1965-),男,河南商丘人,副教授,从事管理仿生学研究。
收稿日期 2007-02-28自动调节系统。
1944年,一些科学家已经明确机器与动物在自动控制、通信和统计动力学等一系列问题上是统一的,具有共同之处。
同一个时期,美国的一位年轻工程师申农(C. Sha nnon)提议建立了一门叫作“信息论”的科学。
从此,开展了大量关于信息传递与处理的研究工作,深刻认识到一切通信与控制系统所共有的特点。
对许多研究工作得到的结果进行理论概括,并将技术控制系统的控制机理与现代生物科学所发现的动物体中的某些控制机理进行类比,又逐渐形成了一门新的科学“控制论”。
1949年,控制论创始人、美国科学家维纳(N.Wie ner)出版了《控制论》一书,对这一学科的思想和概念等作了比较全面的论述。
维纳着重指出,控制论是研究机器和生物体中控制与通信的科学。
科学研究和生产实践完全证实了生物和机器在许多问题上的共同之处。
而控制论则把生物科学和工程技术从理论上联系起来,成为在原理上沟通生物系统与技术系统的桥梁,奠定了生物与机器在控制与通信上进行类比的科学理论基础。
随着这两门学科的结合与渗透,人类就为自已找到了一条新的技术发展道路———向生物界索取设计蓝图,并于1960年9月诞生了一门新的交叉科学———仿生学。
1960年9月13～15日,在美国俄亥俄州达顿城(Da yto n)的一个空军基地,召开了美国第一届仿生学讨论会。
在20世纪50年代已成为一门独立学科的“仿生学”,在这次会议上被正式命名。
一位专长于精神病学和神经学、又受过数学和电子学训练的美国军医J.E.斯蒂尔(Jac k Ellwo od Steel)博士,给这门新诞生的科学分支起了一个名字叫做bionics(仿生学)。
斯蒂尔博士给它下了这样一个定义:“仿生学是模仿生物系统的原理以建造技术系统,或者使人造技术系统具有生物系统特征或类似特征的科学”,简单一句话,仿生学就是“模仿生物的科学”[3]。
因此,从1940～1960年属于仿生学的建立时期。
该时期,人类在仿生学研究中的最大贡献是建立了仿生学理论。
从实质上看,仿生学的诞生带给人类的是创新的理念与方法,即向生命系统学习的理念,模拟生命系统的方法。
使人类从一个崭新的视角透视世界,发现前人未发现的事物,实现科学技术的原始创新,这是其他科学无法比拟的优势。
“提出模型,进行模拟,这就是仿生学的基本研究方安徽农业科学,J ou rn al of An hui Agri.Sci.2007,35(15):4404-4405,4408 责任编辑 罗芸 责任校对 李洪法。
”[3]在仿生学的研究过程中,模型是生物科学与技术科学间的桥梁,它连接并指导着这两个领域的研究工作。
数学模型与技术模型来源于生物模型,反过来又指导对生物系统的研究,更深刻地揭示其奥秘,并最终使它自己机能上更接近于生物系统。
模拟是仿生学理论的实质所在,是通过联想-心理过程来获得由一种事物到另一事物的思维的推移与呼应,是从生命系统的角度研究其他问题的重要方法。
模拟有其一定的适用范围。
不恰当的模拟也会适得其反。
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。
一般认为,在仿生学研究中存在3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。
3 仿生学的巩固时期(1960～1990年)美国从1960年起,先后召开过4次全国性的仿生学学术讨论会。
北约组织下属的一个机构(宇宙空间研究和发展顾问小组)也曾经召开过一次仿生学会议,由北约6国(美、英、法、比、西德、荷兰)参加,专门讨论了仿生学与宇宙空间研究的关系。
前苏联的仿生学研究是在前苏联科学院控制论委员会领导下专设一个仿生学局,以协调全苏的仿生学研究工作。
至1975年已召开4次全苏仿生学座谈会,同时,还举行过多次加盟共和国仿生学专业会议。
我国的仿生学研究工作始于1964年前后。
1975年12月26日～1976年1月3日,中国科学院在北京主持召开了我国第1次仿生学座谈会。
1977年的“全国自然科学学科规划会议”正式、全面地制定了我国的仿生学研究规划。
自此,仿生学已普遍引起了国内许多学科和部门的关注,并陆续开展了研究工作。
以后,在由中国生物物理学会主持召开的一些全国性学术会议上,经常宣读仿生学方面的学术论文。
我国的仿生学研究工作,正在形成队伍,不断扩展着研究范围和研究深度,并已取得一些可喜的研究成果。
从仿生学诞生到20世纪70年代初期,美、俄(前苏联)等许多国家都曾对仿生学知识进行过广泛宣传,大量的知识性文章和书籍相继出版。
仿生学方面的学术论文,纷纷在各学科的学报和杂志上发表,每开过一次仿生学学术会议,立即就有篇幅很大的会议录问世。
所有这一切工作,都为人们深入了解这门新兴的边缘学科作出了积极的贡献。
中国科学院图书馆在中国科学院生物物理研究所等单位的协助下,曾广泛收集这些文献资料,编印了4册《仿生学文献索引》[3]。
至1990年,随着仿生学向各个领域的渗透,它的研究方法也已纳入了各领域的研究工作之中。
总之,1960～1990年各国政府及科研单位、科研人员对仿生学倾注了极高的热情与支持,已广泛地唤起整个社会对仿生学的理解与支持,所以,属于仿生学的巩固时期。
该时期,人们借助仿生学的研究理念与方法在信息仿生学、控制仿生学、力学仿生学、化学仿生学、医学仿生学等领域中取得了新的成就,进一步巩固了仿生学的科学地位。
4 现代仿生学时期(1990年至今)20世纪90年代初,各国都在为发展仿生学这门交叉学科的基础研究作精心长期的计划准备。
美国有一项优先发展制造、先进材料以及先进军事装备研究等领域的长期计划,德国的研究与技术部已就“21世纪的技术”为题在适应电子技术、纳米技术、富勒碳材料、光子学、仿生材料、生物传感器等领域投入了相当大的财力和人力。
英国政府早在1993年5月就发表了科学大臣沃德格雷夫主持撰写的科技白皮书,题为《运用我们的潜力———科学、工程和技术战略》。
日本、俄罗斯以及韩国等国都有相应的中长期计划,在先进制造、材料、生物技术、高性能计算与通信计划等领域开展基础性研究。
这是一场在仿生科学技术研究领域内展开源头研究的全球竞争。
为适应我国科学和技术源头创新的需要,进一步推动我国经济和社会实现跨越式发展,中科院香山科学会议于2003年12月11～13日召开了题为《仿生学的科学意义与前沿》的第220次学术讨论会。