動(dòng)物與仿生的學(xué)習(xí)教案

動(dòng)物與仿生的學(xué)習(xí)教案第1頁/共15頁仿生學(xué)需要生物學(xué)、生理學(xué)、神經(jīng)學(xué)、神經(jīng)病學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)、心理學(xué)、流行病學(xué)、電子學(xué)、物理學(xué)、生物物理學(xué)、生物化學(xué)、化學(xué)、醫(yī)學(xué)、數(shù)學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)、計(jì)算技術(shù)、通訊、自動(dòng)學(xué)、控制論、航空和航海工程等領(lǐng)域的工作者進(jìn)行合作；仿生學(xué)的發(fā)展，反過來又推動(dòng)上述科學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展。第2頁/共15頁仿生還分很多種類第3頁/共15頁醫(yī)學(xué)為延長人類的壽命和戰(zhàn)勝衰老、疾病而重點(diǎn)研究的人工器官、人工調(diào)節(jié)器以及用優(yōu)生學(xué)治療疾病等，也已經(jīng)開展了深入研究。動(dòng)物定向和導(dǎo)航的仿生如海啄、蝙蝠等的超聲定位；響尾蛇、銅頭蛇的熱定位；電鰻和某些昆蟲的電磁定位以及研究鳥類的遷飛和魚、龜、鯨等的洄游機(jī)理，從而在改進(jìn)近程定位和導(dǎo)航及通訊技術(shù)等諸方面有的已經(jīng)應(yīng)用于生產(chǎn)、生活和軍事上，有的還在研制中。在“人-機(jī)”關(guān)系的仿生學(xué)方面，如何使機(jī)器“生物化”，已引起了人們的極大興趣。第4頁/共15頁Forexample利用電流驅(qū)動(dòng)的人造手面世至今已有超過五十年的歷史﹐它們都有一個(gè)共通點(diǎn)﹐那就是全為完全沒有手的人士而設(shè)計(jì)﹐忽略了手掌或部分手掌殘缺的病人的需要。

發(fā)明由簡單組件配合嶄新意念而成﹐獨(dú)特之處在于靈活易用﹐就連年僅幾歲的小孩子亦能夠駕馭﹐符合輕便﹑實(shí)用﹑美化和便宜四大設(shè)計(jì)原則。

第5頁/共15頁生物力學(xué)生物力學(xué)的仿生。科學(xué)工作者在研究鳥類、昆蟲、魚類等結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)人已經(jīng)創(chuàng)造了模擬各種生物在陸上、空中、水里的運(yùn)動(dòng)器官。如可供實(shí)用的撲冀機(jī)；模仿膝關(guān)節(jié)的液壓系統(tǒng)；能提高魚雷航速的人工海豚皮；以及模仿袋鼠在沙漠運(yùn)動(dòng)形式的無輪汽車(跳躍機(jī))等。第6頁/共15頁感覺器官仿生感覺器官的仿生。根據(jù)生物的感覺器官，來研制能夠接受、記錄和測定信號的裝置。特別是各種有關(guān)視覺、聽覺、嗅覺、觸覺以及包括冷熱、酸痛、振動(dòng)和平衡等等感覺方面的新穎傳感器。生物的各種感覺器官，經(jīng)過千萬年的錘練，無論在選擇性、適應(yīng)性、靈活性、靈敏度、抗干擾性、微型化等方面，和我們目前各種自動(dòng)裝置中的傳感器相比較，都優(yōu)越得多。第7頁/共15頁生物運(yùn)動(dòng)器官仿生生物運(yùn)動(dòng)器官的仿生。例如肌肉是一個(gè)高效率的發(fā)動(dòng)機(jī)，它把化學(xué)能變換為機(jī)械能，其效率在80%左右，而近代汽輪發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的效率—殿只在40%左右。據(jù)報(bào)道，一種用聚丙烯酸制成的“人造肌肉”已經(jīng)問世，它的應(yīng)用遠(yuǎn)景是廣闊的，如用于宇航來控制宙飛船；通過人造肌肉，也可以利用河水與海水之間存在著的天然的化學(xué)能差，來獲得大量的廉價(jià)的機(jī)械能。第8頁/共15頁酶學(xué)也是人們研究的重點(diǎn)。已發(fā)現(xiàn)某些藍(lán)藻含有一種不完全的光合器，可以在一定條件下產(chǎn)生氫氣。模擬藍(lán)藻的不完全光合器，將設(shè)計(jì)出仿生光解水的裝置，從而可獲得大量的氫氣。氫是無污染的能源物質(zhì)，利用光合作用獲得氫能源，將引起動(dòng)力工業(yè)的革命。第9頁/共15頁根據(jù)對人體骨胳肌肉系統(tǒng)和生物電控制的研究，已仿制了人力增強(qiáng)器——步行機(jī)。步行機(jī)有兩條長腿和強(qiáng)有力的臂，“頭”部便是它的“腦”——操縱者。它能越過復(fù)雜的地形，行進(jìn)的速度每小時(shí)可達(dá)56公里；也能拿起比較重的物件。用步行機(jī)裝備部隊(duì)，可期望它抬擔(dān)架、運(yùn)輸、作戰(zhàn)，或在崎嶇的山區(qū)搬運(yùn)空投物資。也可代替人負(fù)重，或在人跡罕至的原始森林中代替人開辟道路、搬運(yùn)木材等。第10頁/共15頁第11頁/共15頁第12頁/共15頁總之，仿生學(xué)的研究范圍相當(dāng)廣范，其內(nèi)容也已涉及到各種類型的科學(xué)領(lǐng)域。無論是宏觀的還是微觀的，是整體的還是局部的，是結(jié)構(gòu)的還是功能的，只要生物有優(yōu)異的地方，都是仿生學(xué)所涉獵的目標(biāo)，仿生學(xué)是一門方興未艾的科學(xué)技術(shù)，其前景