大家學過《蝙蝠和雷達》這篇課文嗎?它主要內容是講科學家從蝙蝠身上得到啟示,經過多次試驗研究,由此發明了雷達。你也許會問吧:蝙蝠和雷達可以說是“八竽子打不著”,它們怎么會有牽連呢?下面隨YJBYS小編一起來看看吧。
仿生學的作文
大自然很神奇,我對大自然最感興趣的就是“仿生學”了。
我們學習了《蝙蝠和雷達》,這篇課文的主要內容是講科學家從蝙蝠身上得到啟示,經過多次試驗研究,由此發明了雷達。你也許會問吧:蝙蝠和雷達可以說是“八竽子打不著”,它們怎么會有牽連呢?好了,我來告訴你吧,你在電視里或許看到過一些蝙蝠在夜晚飛出洞穴去尋找食物吧,可你見過它們碰到障礙物上嗎?沒有吧,你知道這是怎么回事嗎?原來,蝙蝠有一套可以在夜間安全飛行的“秘密武器”使它不會與障礙物相撞?茖W家經過試驗得知了這個答案,而且發現,蝙蝠夜間飛行并不是靠眼睛,而是靠它們的嘴巴和耳朵配合指揮路的。因為蝙蝠的嘴巴可以發出一種人類聽不到的聲音,叫超聲波。這種超聲波像波浪一樣推到前方,超聲波遇到障礙物又傳回蝙蝠的耳朵里,蝙蝠便得知前方有障礙物,并繞道而行。所以蝙蝠能安全地在夜空飛行。
仿生學還不止有這一點,從我查的資料上看,還有很多,現在最先進的防彈衣技術是源于蜘蛛絲,電池是源于青蛙肌肉……等等;我覺得發現這些動物特點并加以利用的科學家相公棒!我也要好好學習,去找找生活中的動植物還有沒有其它作用!
仿生學現象簡表
電子蛙眼還廣泛應用在機場及交通要道上。在機場,它能監視飛機的起飛與降落,若發現飛機將要發生碰撞,能及時發出警報。在交通要道,它能指揮車輛的行駛,防止車輛碰撞事故的發生。
仿生學最新發展
1994年中科院(CAS)曾邦哲[曾杰]提出系統生物工程(systems bio-engineering)與系統遺傳學的概念與原理,探討細胞仿生工程,并于德國2002年提出細胞通訊的生物計算機( Automatic Cell and Bionic Computer)模型。仿生學與遺傳學的整合是系統生物工程的理念,也就是發展遺傳工程的仿生學。人工基因重組、轉基因技術是自然重組、基因轉移的模仿,還天然藥物分子、生物高分子的人工合成是分子水平的仿生,人工神經元、神經網絡、細胞自動機是細胞系統水平的仿生,跟隨單基因遺傳學單基因轉移發展到多基因系統調控研究的系統遺傳學(system genetics)、多基因轉基因的合成生物學(synthetic biology),以及納米生物技術(nano-biotechnology)、生物計算(bio - computation、DNA計算機技術的系統生物工程發展,仿生學已經全面發展到一個從分子、細胞到器官的人工生物系統(artificial biosystem)開發的時代。
組成內容
仿生學的研究范圍主要包括:力學仿生、分子仿生、能量仿生、信息與控制仿生等
力學仿生
是研究并模仿生物體大體結構與精細結構的靜力學性質,以及生物體各組成部分在體內相對運動和生物體在環境中運動的動力學性質。例如,建筑上模仿貝殼修造的大跨度薄殼建筑,模仿股骨結構建造的立柱,既消除應力特別集中的區域,又可用最少的建材承受最大的載荷。軍事上模仿海豚皮膚的溝槽結構,把人工海豚皮包敷在船艦外殼上,可減少航行揣流,提高航速;
分子仿生
是研究與模擬生物體中酶的催化作用、生物膜的選擇性、通透性、生物大分子或其類似物的分析和合成等。例如,在搞清森林害蟲舞毒蛾性引誘激素的化學結構后,合成了一種類似有機化合物,在田間捕蟲籠中用千萬分之一微克,便可誘殺雄蟲;
能量仿生
是研究與模仿生物電器官生物發光、肌肉直接把化學能轉換成機械能等生物體中的能量轉換過程;
信息與控制仿生
,是研究與模擬感覺器官、神經元與神經網絡、以及高級中樞的智能活動等方面生物體中的信息處理過程。例如,根據象鼻蟲視動反應制成的“自相關測速儀”可測定飛機著陸速度。根據鱟復眼視網膜側抑制網絡的工作原理,研制成功可增強圖像輪廓、提高反差、從而有助于模糊目標檢測的—些裝置。已建立的神經元模型達100種以上,并在此基礎上構造出新型計算機。
模仿人類學習過程,制造出一種稱為“感知機”的機器,它可以通過訓練,改變元件之間聯系的權重來進行學習,從而能實現模式識別。此外,它還研究與模擬體內穩態,運動控制、動物的定向與導航等生物系統中的控制機制,以及人-機系統的仿生學方面。
某些文獻中,把分子仿生與能量仿生的部分內容稱為化學仿生,而把信息和控制仿生的部分內容稱為神經仿生。
仿生學的范圍很廣,信息與控制仿生是一個主要領域。一方面由于自動化向智能控制發展的需要,另一方面是由于生物科學已發展到這樣一個階段,使研究大腦已成為對神經科學最大的挑戰。人工智能和智能機器人研究的仿生學方面——生物模式識別的研究,大腦學習記憶和思維過程的研究與模擬,生物體中控制的可靠性和協調問題等——是仿生學研究的主攻方面。
控制與信息仿生和生物控制論關系密切。兩者都研究生物系統中的控制和信息過程,都運用生物系統的模型。但前者的目的主要是構造實用人造硬件系統;而生物控制論則從控制論的一般原理,從技術科學的理論出發,為生物行為尋求解釋。
最廣泛地運用類比、模擬和模型方法是仿生學研究方法的突出特點。其目的不在于直接復制每一個細節,而是要理解生物系統的工作原理,以實現特定功能為中心目的。—般認為,在仿生學研究中存在下列三個相關的方面:生物原型、數學模型和硬件模型。前者是基礎,后者是目的,而數學模型則是兩者之間必不可少的橋梁。
由于生物系統的復雜性,搞清某種生物系統的機制需要相當長的研究周期,而且解決實際問題需要多學科長時間的密切協作,這是限制仿生學發展速度的主要原因。
細胞仿生學
細胞仿生學也在水過濾領域初露崢嶸,科學家們希望借用人體與植物體內存在的一種薄膜(只讓水進出微生物的細胞),將海水變成飲用水。在這一思路的指導下,他們研制出了一種“水通道”濾水設備,這款配備了“內部水通道(Aquaporin Inside)”技術的纖細薄膜,有望將海水變成飲用水,讓臟水變成干凈水。
與此同時,光合作用過程也正被科學家們用于能源的捕獲和存儲領域。美國康奈爾大學薩賓設計實驗室的科學家們正在研制名為“電子皮膚(eSkin)”的適應性建筑外層,這一外層利用了肺部細胞的特性,讓建筑可與周圍環境有效地相互作用。
很多能源問題解決方案都在采用這一原則,包括生物電池的研制等。據報道,美國猶他大學的研究人員根據人體的新陳代謝過程——幾乎所有的活體微生物都用葡萄糖來制造能量,研制出了一種生物電池,這款電池用糖做燃料,用天生擁有能量轉化屬性的酶做催化劑。