生物仿生

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2. 苍蝇式战斗机
苍蝇个头虽小,却能以40km的时速飞行;如果发现情况,能在 0.03s的瞬间迅速起飞;苍蝇飞行一整天却只消耗食物0.1g。苍蝇 是所有飞虫中,飞行最稳定,机动性能最佳的。在动物世界,苍蝇就 是喷气式战斗机。美国加州大学研究的“黑寡妇”机器蝇,质量只有 100mg,身高不到3cm,却能在100m上空飞行。人们用肉眼几 乎发现不了它,而它却可以拍出极为清晰的照片并传回。
这些微型间谍飞机可以由单兵徒手放飞,也可以用火箭筒、多管火箭 炮及坦克炮发射,或由飞机撒布到目标区上空。它们可以与GPS全 球定位系统连通,机内都安装有各类传感器,定位精度非常高,可在 各种战场执行多种侦察任务,尤其适用于巷战和丛林战。
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3. 未来的超级间谍
飞翔机器蝇——本领超过007
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第二节 生物仿生的军事应用
一、 潜艇仿生 二、 航空仿生 三、 地面仿生 四、 昆虫仿生 五、 自然色彩与军事伪装 六、 军用仿生动力
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一、 潜艇仿生
目前,美军正在模仿鳐鱼和电鳗两种特殊鱼的运动原理,研制一种新 型“皮动”潜艇。这种潜艇没有推进器,也没有垂直舵和水平舵,而 是用弹性皮替代潜艇的传统外壳。弹性皮采用特别坚固的尼奥普林胶 制成,由磁性材料制成的17对关节附于弹性皮的内层。当通入一定 频率的脉动电流时,潜艇外壳就一伸一缩地运作,它在海水中前进时 很难分辨出它是鱼还是潜艇,所以它既可以突然袭击敌方,又能巧妙 地隐蔽自己,提高了自我生存能力。
细胞芯片具有这些功能: ① 能够精确调节电压,以便激活不同的人体组织细胞,包括从肌肉、
骨骼到人脑的细胞; ② 能够批量生产,把它们植入人体,以取代或修补人体病变细胞组
织,以达到解决数千种人类疾病难题的目的。生物医学专家认为,这 种芯片装置为细胞研究提供了重要的实验工具。
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二、 电子仿生
最早的迷彩伪装为3色图案,随后发展成 4色迷彩服,后来又先后研制成功了6色迷彩服。
六、 军用仿生动力
人和动物的肌肉具有惊人的力量,人体全身的600余块肌肉朝一个方 向收缩,其力量可达25[KG*8]t!目前,军事仿生专家已用聚丙烯 酸等聚合物制成了“人工肌肉”,把它放入碱或酸介质中,便能产生 强烈的收缩或松弛,直接把化学能转变成机械能。为尽快制造出实用 的肌肉发动机,专家们设想用胶原蛋白作材料。胶原蛋白分子呈螺旋 状结构,类似弹簧。将其浸入溴化锂溶液后即迅速收缩,从而做功; 用纯水洗去溴化锂,胶原蛋白就恢复到原来长度。这种“肌肉发动 机”,没有齿轮、活塞和杠杆,故体积小、重量轻、无噪音、操作简 便,还省去了体大笨重易燃易爆的油箱,用来制造兵器,可大大提高 机动能力和生存能力。
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二、 航空仿生
1. 微型空中工具 2. 苍蝇式战斗机 3. 未来的超级间谍 4. 现代仿生导弹
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1. 微型空中工具
“微型空中工具”超小型飞机长约20cm,重约90g,飞行时间达二 三十分钟,机上的传感器可以将捕捉到的信息传送出去。敌人司令部、 秘密基地、兵工厂、元首办公室和内阁会议室内部等地这些人造卫星 和大型侦察机无法进入的地方,模拟昆虫武器都可以凭借自身独特的 优点,毫不费力地深入侦察。它们还可用于侦察敌对国储藏核武器和 生物武器的设施和工厂的内部情况。这种机器人体积小,只有一种探 测能力,因此,需要通过大量散布互相补充。工作人员首先在作为目 标的设施附近设置外形如砖头和岩石等物品的“主机”。昆虫机器人 根据事先制定的计划,依靠自己的力量接近设施。一旦到达目标,即 使是很小的缝隙也可以潜入,并将探测到的数据传输给“主机”或者 传输给从上空经过的人造卫星。结束了工作任务的机器人回到“主
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1. 蜜蜂嗅炸药
让蜜蜂担负嗅炸药的任务
Baidu Nhomakorabea
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三、 地面仿生
2. 对于有害气体,鸡比人或其他动物要敏感得多,甚至有人说,鸡是使
人免遭化学武器伤害的哨兵。空气中一丝一缕的毒气或化学物质都会 致鸡于死地,士兵一旦发现鸡的身体出现异样,就可以带上防毒面具。
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4.
受蜻蜓和食蚜虻的启发而设计的制导系统,可使被攻击目标更加难以 躲避未来的导弹。蜻蜓掠食时采取一种叫做运动伪装的策略,让其猎 物以为它们是静止的,未来的仿生导弹就将利用这一原理进行研制。 时让自己看起来像是静止的。它们把自己保持在背景中一个固定的点 和猎物之间,来达到以上效果。如果让多枚导弹一个接一个地在同一 个运动伪装弹道上飞行,只有第一枚导弹会被雷达或红外线探测到。
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三、 化学仿生
化学仿生,是一门介于化学与生物学之间的边缘科学,是用化学方法 在分子水平上模拟生物体功能的一门科学。其研究内容主要为: 模 拟生物体内的化学反应过程、物质输送过程以及能量转换过程等。
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四、 医学仿生
医学仿生是仿生研究的重要领域,其实质是模拟人体组织器官的结构 1. 2. 3. 仿生眼
人体上安装的人造电子仿生组织或器官中包含有存储体,该存储体能 下载无线电信号。所以,如果人造电子仿生组织或器官出了问题,被 安装者也不必去医院,因为医生可以通过发送无线电信号来改变人造 电子仿生组织或器官中的程序,从而远程“医治”“有病”的人造电 子仿生组织或器官。此外,仿生电子人也带有若干信息和通信装置。
生物仿生技术是利用仿生学的原理,模拟生物组织、器官或系统的功 分子仿生,大至宏观世界的宇宙仿生等都是生物仿生技术研究范围。 目前,生物仿生技术主要包括电子仿生、控制仿生、机械仿生、化学 仿生和医学仿生等。
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二、 电子仿生
1. 仿生芯片
仿生芯片也称细胞芯片,是由健康的人体细胞与一个电子集成电路芯 片经特殊方法结合起来的微型装置,它比头发丝还要细微。它的原理 是当细胞面临一定的电压时,细胞膜微孔就会张开,具有渗透性。通 过计算机控制微型装置中的芯片,即可达到控制该健康细胞活动的目 的。
2. 仿生电子人
仿生电子人是由一些人造电子仿生组织或器官组装而成,具有脉搏, 可用来检测人体组织或器官的功能。随着科学技术的发展,将会有越 来越多的人造电子仿生组织或器官代替人体上已丧失功能的膝关节、 髋关节、踝关节、肘关节、心脏、耳朵和皮肤等组织或器官。不远的 将来,科学家们将会研制出人造电子仿生肺、人造电子仿生肝和人造
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思考题
1 什么是仿生学和仿生技术?仿生学涉及哪些 2 3 4 仿生和伪装的关系。
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3. 未来的超级间谍
虽然机器蝇的研制目前还处于初级阶段,但其广泛的应用前景已引起 多方关注。美国五角大楼对有望成为“微型间谍”的机器蝇极为重视, 他们设想,机器蝇可以帮助军方完成侦察阿富汗山洞或是寻找伊拉克 秘密武器等艰巨任务。而在未来战争中,机器蝇甚至可以带上微型炸 药,飞到敌方总部,将其指挥官炸死,或炸掉其指挥中心的所有仪器。 机器蝇可能将完成过去“007”远远完成不了的任务,成为名副其实 的“超级间谍” 。
四、 昆虫仿生
1. 蝴蝶仿生 2. 甲壳虫仿生 3. 蜻蜓仿生 4. 苍蝇仿生 5.
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五、自然色彩与军事伪装
战争中,人们为了保护自己,消灭敌人,用于周 围背景相融合的颜色来隐避战场上的军事装备和 人员,起到了迷彩伪装的作用,如将树枝或绿草 铺在坦克、大炮、汽车、工事上,以隐蔽各种军 事目标。
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三、 地面仿生
1. 蜜蜂嗅炸药 由于蜜蜂具有高度灵敏的触觉,
可与警犬相提并论,有时还高 出一筹。研究发现,蜜蜂可以 循着花粉的香味,追踪到花粉 的来源。如果将蜜蜂这种追踪 花粉的高度嗅觉改为对爆炸物 的高度敏感就可利用蜜蜂发现 爆炸物。研究表明,蜜蜂对爆 炸物十分敏感,即使数量甚微 它们也能轻而易举地追踪溯源。 据此,美国五角大楼的未来目 标是建立一种嗡嗡作响的蜂群 探测系统,该系统可以用于寻 找到卡车炸弹、地雷和其他隐 蔽的爆炸物。
第八章 生物仿生
第一节 第二节 思考题
生物仿生技术基础 生物仿生的军事应用
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第一节 生物仿生技术基础 一、 生物仿生技术的基础 二、 电子仿生 三、 化学仿生 四、 医学仿生
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一、 生物仿生技术的基础
生物仿生技术的基础是仿生学。仿生学是研究生物系统的结构、性质、 能量转换原理和信息过程,并将所获得的知识用以改善现有的和创造 崭新的机械、仪器、建筑结构和工艺过程的科学。
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