有關仿生學的例子

【專家解說】：飛機的產生為例： 在經過無數次模仿鳥類的飛行失敗后，人們通過不泄的努力，終于找到了鳥類能夠飛行的原因：鳥的翅膀上彎下平，飛行時，上面的氣流比下面的快，由此形成下面的壓力比上面的大，于是翅膀就產生了垂直向上的升力，飛的越快，升力越大。 1852年，法國人季法兒發(fā)明了氣球飛船；1870年，德國人奧托.利連塔爾制造了第一架滑翔機。利連塔爾是十九世紀末的一位具有大無畏冒險精神的人，他望著家鄉(xiāng)波美拉尼亞的鸛用笨拙的翅膀從他房頂上飛過，他堅信人能飛行。1891年，他開始研制一種弧形肋狀蝙蝠翅膀式的單翼滑翔機，自己還進行試飛；此后五年，他進行了2000多次滑翔飛行，并同鳥類進行了對比研究，提供了很有價值的資料。資料證明：氣流流經機翼上部曲面所走路程，比氣流流經機翼下平直表面距離較長，因而也較快，這樣才能保證氣流在機翼的后緣點匯合；上部氣流由于走的較快，它就較為稀薄，從而產生強大吸力，約占機翼升力的三分之二大小；其余的升力來自翼下氣流對機翼的壓力。 19世紀末，內燃機的出現，給了人類有史以來一直夢寐以求的東西：翅膀。不用說這種翅膀是笨拙的、原始的和不可靠的，然而這卻是使人類能隨風伴鳥一起飛翔的翅膀。 萊特兄弟發(fā)明了真正意義上的飛機。在飛機的設計制作過程中，怎樣使飛機拐彎和怎樣使它穩(wěn)定一直困繞著他們。為此，萊特兄弟又研究了鳥的飛行。例如，他們研究鶙鵳怎樣使一只翅膀下落，靠轉動這只下落的翅膀保持平衡；這只翅膀上增大的壓力怎樣使鶙鵳保持穩(wěn)定和平衡。這兩個人給他們的滑翔機裝上翼梢副翼進行這些實驗，由地面上的人用繩控制，使之能轉動或彎翹。他們的第二個成功的實驗是用操縱飛機后部一個可轉動的方向舵來控制飛機的方向，通過方向舵使飛機向左或向右轉彎。 后來，隨著飛機的不斷發(fā)展，它們逐漸失去了原來那些笨重而難看的體形，它們變的更簡單，更加實用。機身和單曲面機翼都呈現出象海貝、魚和受波浪沖洗的石頭所具有的自然線條。飛機的效率增加了，比以前飛的更快，飛的更高。到了現代，科學高度發(fā)展但環(huán)境破*、生態(tài)失衡、能源枯竭，人類意識到了重新認識自然，探討與自然更加和諧的生存方式的高度緊迫感，亦認識到仿生設計學對人類未來發(fā)展的重要性。特別是一九六Ο年秋，在美國俄亥俄州召開了第一次仿生學討論會，成為仿生學的正式誕生之日。 此后，仿生技術取得了飛躍的發(fā)展，并獲得了廣泛的應用。仿生設計亦隨之獲得突飛猛進的發(fā)展，一大批仿生設計作品如智能機器人、雷達、聲納、人工臟器、自動控制器、自動導航器等等應運而生。 近代，科學家根據青蛙眼睛的特殊構造研制了電子蛙眼，用于監(jiān)視飛機的起落和跟蹤人造衛(wèi)星；根據空氣動力學原理仿照鴨子頭形狀而設計的高速列車；模仿某些魚類所喜歡的聲音來誘捕魚的電子誘魚器；通過對螢火蟲和海蠅地發(fā)光原理的研究，獲得了化學能轉化為光能的新方法，從而研制出化學熒光燈等等。 目前，仿生設計學在對生物體幾何尺寸及其外形的模仿同時，還通過研究生物系統(tǒng)的結構、功能、能量轉換、信息傳遞等各種優(yōu)異特征，并把它運用到技術系統(tǒng)中，改善已有的工程設備，并創(chuàng)造出新的工藝、自動化裝置、特種技術元件等技術系統(tǒng)；同時仿生設計學為創(chuàng)造新的科學技術裝備、建筑結構和新工藝提供原理、設計思想或規(guī)劃藍圖，亦為現代設計的發(fā)展提供了新的方向，并充當了人類社會與自然界溝通信息的“紐帶”。 對人腦的探索，可以展望未來的電子計算機有可能具有生物原理的功能。同它相比，現在的電子計算機只能作為算盤。 對植物光合作用的研究，將為延長人類的壽命、治療疾病提供一個嶄新的醫(yī)學發(fā)展途徑。 對生物體結構和形態(tài)的研究，有可能使未來的建筑、產品改變模樣。使人們從“城市”這個人造物理環(huán)境中重新回歸“自然”。 信天翁是一種海鳥，它具有淡化海水的器官——“去鹽器”。對其“去鹽器”的結構及其工作原理的研究，可以啟發(fā)人們去改善舊的或創(chuàng)造出新的海水淡化裝置。 白蟻能把吃下去的木質轉化為脂肪和蛋白質，對其機理的研究，將會對人工合成這些物質有所啟發(fā)。 同時仿生設計亦可對人類的生命和健康造成巨大的影響。例如人們可以通過仿生技術，設計制造制造出人造器官，如血管、腎、骨膜、關節(jié)、食道、氣管、尿道、心臟、肝臟、血液、子宮、肺、胰、眼、耳以及人工細胞。專家預測，在本世紀中后期，除腦以外人的所有器官都可以用人工器官代替。例如，模擬血液的功能，可以制造、傳遞養(yǎng)料及廢物，并能與氧氣及二氧化碳自動結合并分離的液態(tài)碳氫化合物人工血；模擬腎功能，用多孔纖維增透膜制成血液過濾器，也就是人工腎；模擬肝臟，根據活性碳或離子交換樹脂吸附過濾有毒物質，制成人工肝解毒器；模擬心臟功能，用血液和單向導通驅動裝置，組成人工心臟自動循環(huán)器。