《眼睛与仿生学》PPT课件

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人眼------- 信息加工 感知自身的运动状态，- 确定物体的距离、形状和相对大1小9
人眼的两种功能及科技意义
对图像进行信息加工
对比周围的景物，使 人感知自身运动和位 置状态。确定物体的 距离、形状和相对大 小
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某些机器的输入装置 \自动控制系统的传 送器\新型跟踪和发 现系统
“人造眼”
• 今天我们来学习《眼睛与仿生学》，了解一下
眼睛的仿生价值。 -
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• 制导：通过无线电装置，控制和引导导弹 等，使其按一定轨道运行。
• 散射：光线通过有尘土的空气或胶质溶液 等媒质时，部分光线向多方面改变方向的 现象。
• 明察秋毫：比喻目光敏锐，连极细小的事 物都看得清楚。秋毫：秋天鸟兽身上新长 的细毛。
• 第三部分则说明了仿生学的定义，任务、研究范围和 发展重点。
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课文结构
1、(1─3段)概括说明研究各种不同构造的眼睛的意义。
人眼（4-5）
人造眼
一般眼睛 蛙眼（6-8）
电子蛙眼
2、(4─14) 研究情况 及成果。
复眼
鹰眼（9）
电子鹰眼
象鼻虫（10-11）
地速计
蜜蜂（12-13） 偏光天文罗盘
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人类飞上天空的例子，说明了仿 生学的诞生有它的漫长历史，必须 在科学发达的前提下才能诞生。仿 生学是一门新兴不久的科学，是生 物学、数学和工程技术学边缘的一 门崭新学科。
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• 目前仿生学已经成为现代发展新技术的重要途径。其研 究范围已发展有：
一、感觉器官模拟──目前以眼、耳、鼻三种器官为主。 已模拟制成了“人造眼”、“电子耳”、“电子鼻”、 “电子警犬”等。
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青蛙能敏捷地发现具有 特定形状的运动目标，准确 地确定目标的位置、运动方 向和速度，并能选择最佳的 攻击时刻。
六、医学仿生学──已制成的有原子动力心脏，人工肾， 能做出六个基本动作的假手。
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• 中国女子中长跑运动员王军霞一次次扬威世界 体坛。王军霞成功的奥秘何在？究其原因，固 然与她的身体素质与刻苦训练的精神分不开， 但更重要的是她采用了科学的训练方法。据报 道，马俊仁教练曾潜心研究过羚羊奔跑的姿态， 并让队员们在跑步时进行模仿。马教练这种科 学的训练方法，正是运用了仿生学的原理。仿 生学是一门新兴科学，前途广阔，不久的将来 将在生产，生活各个领域里得到广泛的运用。
• 别具一格：另有一种独特的风格。
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• 课文可分为三部分。第一部分从“眼睛 是人和动物的重要感觉器官”到“这对 发展现代科学技术有重要的意义。”第 二部分从“人眼的光学系统跟照相机是 十分类似的”到“大大提高了工效与质 量。”第三部分从“上述各方面的研究 工作”到“感觉仿生已经成为目前仿生 学的发展重点。”
什么是仿生学？
“仿生学”正式诞生于1960年。距今
2300多年前墨子和他的300弟子，花了三年
时间，造了一只“会飞的木鸟”，同时间
希腊阿奇卡也制成一只“机械鸽子”。东
汉时，张衡制成一架能飞数里的“木雕”。
大约一千九百多年前西汉京都长安有人用
大鸟羽制两翼绑在双臂上能飞（滑翔）几
百步。……
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： 结论 仿生学是在生物科学
机和火箭。
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四、生物力学──模拟人或动物肌肉的器具。如模仿膝 关节制成的液压模型。做成鲸形状的日本大型远洋货 轮，提高航速百分之二十五。模仿企鹅的特殊运动方 式，制成了深雪上行驶速度达时速50公里的雪地汽车。 模仿袋鼠的运动制成了在沙漠中通行无阻的无轮汽车 ──跳跃机等。
五、生物力能学──如模仿萤火虫把化学能变化光能的 效率几乎达百分之百的优点，制出冷光源，可提高电 能利用效率几倍到几十倍。
与技术科学之间发展起来的，他 的任务是用生物体结构与功能的 原理，去改善现有的或创造新型 的机械系统、仪器设备、建筑结
。 构和工艺过程
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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 动力才可能。一直到了公元1903年美国 Байду номын сангаас特兄弟发明了飞机，人类从此实现了 几千年来梦寐以求的飞上天空的愿望。
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• 对于这种功能的研究，对于人类的科技发展 有许多启示：对于改进某些机器的输入装置 和自动控制系统的传送器，研制新型跟踪和 发现系统，都具有十分重要的参考价值。
• 人眼除了可以对外来图像信息进行加工这个 功能外，还具对比周围的景物，使人感知自 身的运动和位置状态，确定物体的距离、形 状和相对大小。 这也对我们有许多启发。
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• 眼睛是我们认识世界的重要感觉器官，每天我 们通过眼睛可以看到这个世界上的万物，甚至 通过眼睛来感受万物的变化。所以久而久之， 我们就认为，在大脑中出现的一切，都是通过 眼睛一点不漏的看进去的。就好像一部照相机。
• 那么实际上，人眼并不是把投射到视网膜上的 图像一点不漏地传给大脑，而是先对图像进行 信息加工。（选取我们需要的信息）这是人眼 不同于照相机的特殊功能。
二、神经元和神经网络模拟──目前已制成的“人工智 能机”。
三、生物定向和导航──目前已制成的有：模仿蝙蝠的
盲人“探路仪”；模仿能感知千分之一温度变化的响尾
蛇“探热器”；模仿鸟类迁飞和鱼、龟、鲸等回游的机
制，以研制导航机制；模仿蜜蜂“太阳罗盘”和生物种
的“偏光罗盘”，“人工电子蜜蜂”；模仿蚊、蝇等具
有天然导航器官──楫翅的“振动陀螺仪”，用于高速飞
蜻蜓、苍蝇（14） 复眼透镜
3、(15─16自然段)仿生学研究的意义、范围和任务，以及
发展重点。
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整体结构
总
（1-3）眼睛的重要作用及感知外物的基本 原理；研究眼睛功能和结构的重要意义。
分
（4-14）各种眼睛的功能及仿生学的意义。
总
（15-16）说明仿生学的任务及其发展重点。
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对各类眼睛的 研究及启示
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• 第一部分讲的是“研究视觉仿生的意义”，共有三个 自然段，包括(1)眼的重要；(2)眼的功能；(3)眼睛与 仿生学。
• 第二部分则探讨了研究视觉仿生的成果，又可以分为 两层，第一层讲单眼的构造与功能，从文章的第四自 然段到第九自然段分别讲了人眼、蛙眼、鹰眼，第二 层则分别以象鼻虫、蜜蜂、蜻蜓和苍蝇为例讲了复眼 的构造与功能，从第十自然段到第十四自然段。