30多位科学家联合发文，表示章鱼是外星生物，他们为什么敢肯定

2024-04-25 12:30:02装修宝典09

30多位科学家联合发文，表示章鱼是外星生物，他们为什么敢肯定,第1张

30多位科学家联合发文，表示章鱼是外星生物，他们为什么敢肯定
导读：笔者东邪关于地球生命起源的问题，学术界长期存在一种普遍认同的观点，即地球生命是地球环境经过漫长的演化和作用后形成的，简而言之就是地球生命是土生土长的。但从上世纪七十年代开始，就有科学家提出了另外一种观点，认为地球生命有可能来

笔者东邪

关于地球生命起源的问题，学术界长期存在一种普遍认同的观点，即地球生命是地球环境经过漫长的演化和作用后形成的，简而言之就是地球生命是土生土长的。但从上世纪七十年代开始，就有科学家提出了另外一种观点，认为地球生命有可能来自外太空，或者是部分生物原本不属于地球，是从外太空进入地球的，其中颇有争议的一种生物就是章鱼。

在我们的印象中，章鱼确实是一种外形比较奇特的海洋生物，而且它的行为也让人匪夷所思。2018年3月有一篇名为《Cause of Cambrian Explosin -Terrestrial of Co *** ic》的文章发表在权威期刊《生物物理学与分子生物学进展》上。值得一提的是，这份论文由三十多位科学家共同完成，因此它的权威性不言而喻。

该论文主要对寒武纪生命大爆发事件进行阐述和分析，其中还以章鱼为例子进行剖析，最终得出的结论是“章鱼可能是来自外太空的生命”。如果不说这是来自一篇权威期刊且由三十多位科学家共同提出的观点，相信很多人都会抨击这种观点异想天开。那么章鱼为何会成为科学家们的研究对象？寒武纪大爆发的原因又是什么呢？

章鱼有什么特别之处？

章鱼是一种软体动物，也是无脊椎动物，它的身体不仅比其他海洋生物都要奇特，还比其他海洋生物都要“智能”。首先说说它身体的奇特之处，章鱼浑身上下只有头部和腿部，八条腿连接着头部，身体十分柔软，只要放一个瓶子在章鱼面前，它很快就会钻进去。一般生物只有一个心脏，而章鱼体内竟然有三个心脏。

根据研究，章鱼的之一个心脏是位于头部的主心脏，它的主要功能是供应全身的血液。另外两个心脏分别位于身体两侧鳃部的位置，它们的功能也主要是供血。尽管我们还无法确定外星生命是否存在，外星生命是否有心脏，但章鱼的三个心脏和其他生物相比简直太奇特了。章鱼体内更奇特的是大脑系统，据研究它有两个大脑系统。

绝大多数动物只有一个大脑系统，而章鱼有两个大脑系统，其中一个大脑系统负责对头部的控制，另一个负责对触手的控制。科学家表示，这样的结构让章鱼能够非常及时地察觉周围环境的情况然后迅速作出反应。章鱼全身上下的神经元数量至少超过5亿个，因此它是海洋生物中拥有神经元数量最多的生物之一。

这些神经元不仅帮助章鱼快速建立起反射线路，还让章鱼拥有超强的学习能力。此外，章鱼还有一项技能是令人类瞠目咋舌的，那就是它可以轻易地改变自己身体的形态，这得益于章鱼是软体动物。软体动物不存在骨折问题，而且能够在大脑的控制下随意地改变形态，因此章鱼有时候在海底会伪装成海蛇，有时候会伪装成水母，以此来逃避天敌的捕食。

寒武纪生命大爆发事件发生了什么？

该论文的主要内容是研究寒武纪生命大爆发，章鱼作为其中一个重要的例子被单独作为研究对象。相信对地球历史感兴趣的朋友应该听过“寒武纪生命大爆发”，这一事件指的是在大约542亿年前至53亿年前的寒武纪，地球上突然间出现了大量无脊椎动物，而且这些无脊椎动物的门类众多，其中包括节肢动物、腕足动物、海绵生物、蠕形生物等。

然而考古学家却长期未在寒武纪更早的时期发现这些无脊椎动物的祖先化石，因此古生物学家将这一事件定义为“寒武纪生命大爆发”。据了解，达尔文曾在《物种起源》中就提到了这一事件，他对于生命大爆发的现象也感到疑惑，甚至认为这一事件会成为反对者攻击进化论的有力武器。即使如此，达尔文仍然认为大爆发中出现的生命应该来自前寒武纪时期的祖先。

近代考古研究在我国云南澄江、加拿大布尔吉斯生物群以及凯里生物群分别发现了页岩型生物群，它们的出现为生物大爆发提供了确凿的证据。时至今日，寒武纪生命大爆发的原因仍不明确，因此被国际学术界列入“ 历史十大科学难题”之一。

为什么会发生生命大爆发？

在不同大陆发现的寒武纪生物群引起了众多古生物学家和支持进化论学说的人的兴趣，他们认为通过对这些古生物化石的研究有助于揭开寒武纪爆发的原因。经过一百多年的研究，目前国际学术界存在两种主要观点。之一种观点认为寒武纪爆发其实是假象，古生物学家所发现的“生物爆发”其实只是片面的认知，因为历史上确实存在过前寒武纪生物。

这些生物可能就是寒武纪爆发时出现的无脊椎生物的祖先，但他们因为地址记录的不完全而出现“化石断档”的情况。之所以会造成化石断档，是因为经过地质研究发现，寒武纪地层经过热和压力的作用前寒武纪的生物化石几乎都被销毁了。但后来有古生物学家在前寒武纪化石沉积层里发现了蓝藻等简单原核生物的存在，导致这一观点的说服力下降。

第二种观点认为，寒武纪爆发是真实发生过的事件，它的发生可以从物理环境和生态环境两个方面去探讨。1965年美国两位物理学家提出了一种观点，认为寒武纪爆发是地球大气的氧气水平突增造成的。前寒武纪时期地球大气中氧气含量十分稀少，经过蓝藻等微生物的长期努力后，大气中的氧气逐渐积累了起来。

氧气一方面为无脊椎动物提供呼吸气体，另一方面在大气中形成臭氧层，以吸收来自太阳的紫外线。而在该论文中，科学家们认为寒武纪大爆发还存在另一种可能性，即外来天体给地球带来了大量种类的生命，这些生命在地球上遇到了适宜的生存环境后便大量繁衍，章鱼可能就是其中一种无脊椎动物。

为什么章鱼会成为研究对象？

在该研究中，科学家不仅列举出了章鱼与其他海洋生物截然不同的地方，还针对其内在组成进行了深入分析。首先，章鱼拥有33万个蛋白质编码基因，这个数量比人类还要多。更多的蛋白质编码基因使得章鱼拥有更多的蛋白质生成方式，生成的蛋白质种类也更多样，从宏观的角度上来看，章鱼的身体构造、智力表现等都与蛋白质编码有关。

其次，章鱼还具有编辑RNA的能力。一般生物体内的蛋白质合成需要经过DNA—RNA的过程，DNA起到总指挥的作用，而RNA在中间起到传递遗传信息的作用，并且最后直接指导蛋白质的合成。然而章鱼在蛋白质合成过程中并不需要DNA的参与，它的RNA就肩负起了总指挥和传递信息的任务。

科学家认为，这种直接通过RNA进行蛋白质编辑的能力让章鱼拥有更强的进化能力，更强的进化能力意味着它们对地球环境变化的适应能力更强，这也是为什么章鱼经历了几亿年的历史仍然不衰落的原因。更重要的是，章鱼的聪明程度超出大多数人的想象，它们能够制定聪明的计划、学会使用工具、擅长伪装等，历史上有许多实验都能证明这些特点。

加拿大莱斯布里奇大学的心理学家珍妮弗·马瑟从1972年开始研究章鱼，她于1984年在百慕大海域进行野外科考时发现了章鱼聪明的表现。她观察到一只章鱼捕捉了几只螃蟹后将它们带回了巢穴，然后它并没有立即吃掉猎物，而是转身冲到洞穴外用触手抓起石头，然后一块块地堆积在洞穴的门口，最后形成一堵石墙将洞口被堵塞住，然后转身享受自己的美食。

章鱼给人们带来了什么启发？

实际上科学家在上个世纪就已经注意到章鱼这种奇特的生物，除了研究它们身上奇特的地方之外，科学家还从章鱼的身上得到一些启发，用于发展仿生学。2015年，英国南安普敦大学和美国麻省理工学院组建了一支联合团队，该团队从章鱼身上获取灵感，开发出一种类似章鱼能在水中收缩并以超快速度推进和加速的机器人。

根据研究发现，章鱼之所以能够实现快速推进和加速，是因为它可以先利用海水来填充自己的身体，然后快速将水喷射出去，从而为身体产生推力，实现快速逃逸。联合团队据此研究出了一架体长只有30厘米的仿生机器人，它仿照章鱼快速推进的原理，能在吸水后迅速将水发射出去，以获得向前运动的推力。

除此之外，建筑学家还从章鱼的皮肤上获得灵感，认为章鱼特殊的皮肤结构可用于建筑外层的设计，以自动调节光线进入建筑内部。

仿生学现象简表:

1从令人讨厌的苍蝇身上，仿制成功一种十分奇特的小型气体分析仪。已经被安装在宇宙飞船的座舱里，用来检测舱内气体的成分。

2从萤火虫到人工冷光；

3电鱼与伏特电池；

4水母的顺风耳，仿照水母耳朵的结构和功能，设计了水母耳风暴预测仪，能提前15小时对风暴作出预报，对航海和渔业的安全都有重要意义。

5人们根据蛙眼的视觉原理，已研制成功一种电子蛙眼。这种电子蛙眼能像真的蛙眼那样，准确无误地识别出特定形状的物体。把电子蛙眼装入雷达系统后，雷达抗干扰能力大大提高。这种雷达系统能快速而准确地识别出特定形状的飞机、舰船和导弹等。特别是能够区别真假导弹，防止以假乱真。电子蛙眼还广泛应用在机场及交通要道上。在机场，它能监视飞机的起飞与降落，若发现飞机将要发生碰撞，能及时发出警报。在交通要道，它能指挥车辆的行驶，防止车辆碰撞事故的发生。

6根据蝙蝠超声定位器的原理，人们还仿制了盲人用的“探路仪”。这种探路仪内装一个超声波发射器，盲人带着它可以发现电杆、台阶、桥上的人等。如今，有类似作用的“超声眼镜”也已制成。

7模拟蓝藻的不完全光合器，将设计出仿生光解水的装置，从而可获得大量的氢气。

8根据对人体骨胳肌肉系统和生物电控制的研究，已仿制了人力增强器——步行机。

9现代起重机的挂钩起源于许多动物的爪子。

10顶瓦楞模仿动物的鳞甲。

11船桨模仿的是鸭的蹼。

12锯子学的是螳螂臂，或锯齿草。

13苍耳属植物获取灵感发明了尼龙搭扣。

14嗅觉灵敏的龙虾为人们制造气味探测仪提供了思路。

15壁虎脚趾对制造能反复使用的粘性录音带提供了令人鼓舞的前景。

16贝用它的蛋白质生成的胶体非常牢固，这样一种胶体可应用在从外科手术的缝合到补船等一切事情上。

17树叶的排列和悉尼大剧院的建设。

18潜水艇和鱼的沉浮。

19响尾蛇和空对空响尾蛇导弹。

20人们根据章鱼发明烟雾弹。

21根据蛋壳发现拱形的承受力量。

22飞机飞行时产生的剧烈抖动是根据蜻蜓改善的。

23变色衣服是学习蝴蝶上的鳞片。

24防水衣服是仿荷叶造的。

1 以章鱼为题目写一篇六百字作文谢谢啦

章鱼的自述我是一只章鱼，虽然我叫鱼，可我不是鱼，因为我没有骨头，所以属于软体动物我有许多捕食和逃生的 *** ，下面来说几种：

如果有人侵犯了我，那可不得了，我那八条感觉极灵敏的触腕像一张大网一样把来犯者紧紧拉住，谁也甭想逃出我的手掌心掉条触腕上有三百多个吸盘，每个吸盘有一百克的拉力，你说，谁还逃得了？

我们家族最有特色的武器还是吐墨，为什么是最有特色的呢？乌贼也会吐墨呀！我吐的墨里有麻痹剂，就是大鲨鱼碰上这招，也要让咱三分，可如果你是人的话，那你可就是一百个的放心了，因为这墨对人无效

咱这最有意思的招术是换衣服，就是变色，有一个人把一条小章鱼放在报纸上，谁知，小章鱼竟变成了黑字中间有白色空隙的颜色

说完了逃生与捕食，再说我们安家：

我喜欢在牡蛎的壳中休息，可牡蛎怎么会把壳给我呢？我自有妙法，我守在牡蛎旁边，在它开壳的一刹那，把石子扔进壳里，使它不能关壳，然后吃掉它的肉，再到壳里去休息

要不是这样的话，我怎么会被称为海上一霸呢！

2 求一扁写章鱼的作文,600字左右,要求如下

曾经有人说：“章鱼会变色。”我有点不相信，章鱼怎么会变色呢？为了弄清楚这个问题，我想做个实验，看看章鱼是不是真的会变色。今天，我叫妈妈去菜市场买只章鱼让我观察。回来时，妈妈带了只章鱼，我看着章鱼，发现似乎没变色。当时我认为：既然章鱼不会变色那就把他吃了吧。就在妈妈快要下锅时，我竟然惊奇的发现章鱼的皮肤变成了红色，于是我叫妈妈把章鱼放下。可妈妈刚把章鱼放下来时，章鱼的颜色又变了。我觉得很奇怪。

第二天，为了更仔细的对比，我叫妈妈又去买了只章鱼，因为这次我要观察是不是所有章鱼都是会变色的。当妈妈把章鱼买回来时，我就把两只章鱼放在一起，并做出要吃它们的动作，但没想到它们一起变色。我想：为什么章鱼会变色？

于是，我便上网查找有关章鱼会变色的原因。原来，章鱼有十分惊人的变色能力，它可以随时变换自己皮肤的颜色，使之和周围的环境协调一致。在它的皮肤下面隐藏着许多色素细胞，里面装有不同颜色的液体，在每个色素细胞里还有几个扩张器，可以使色素细胞扩大或缩小。章鱼在恐慌、激动、兴奋等情绪变化时，皮肤都会改变颜色。控制章鱼体色变换的指挥系统是它的眼睛和脑髓，如果某一侧眼睛和脑髓出了毛病，这一侧就固定为一种不变的颜色了，而另一侧仍可以变色。

知道答案了，我非常兴奋。原来通过发现、探索、观察和查找资料就可以解释自己不能理解的问题。生活是一门科学，只有用心去观察去探索才会发现真理，只有细心的去发现、去观察、去思考才能了解更多的知识，才能不断的充实自己。

3 章鱼作文

章鱼，是一种酷似漏斗的鱼，章鱼前方有个漏斗，它能帮助章鱼喷出强劲的水，让章鱼游得飞快。

章鱼是无脊椎动物，它有八条腕，每条腕上都有240多个吸盘，吸盘四周有一圈锐利的牙齿，捕捉猎物非常方便。传说巨型章鱼能吃人，把皮肉吞下后，再把骨头吐出来！不过很少有巨型章鱼出没。

人们发现的大章鱼遗体长达61米，是目前发现的更大的章鱼了！也是章鱼家族的骄傲呀！其实大部分的章鱼都很聪明，也很胆小。章鱼是位变色能手，能几秒钟改变自己的颜色！他还喜欢钻进空贝壳，或容器里。

海下如果有沉船的话，章鱼就会纷纷向里钻，不久那儿就会成了“章鱼城”。人们利用它的这个特点，用容器编成网，捕捉章鱼。

由于章鱼长相奇特，有一些**里把它比作怪物，如《黑客帝国》里的机器章鱼，《海棉宝宝》里就有搞笑的章鱼哥。我想章鱼身上有好多特点，值得我们去探索，它是仿生学研究的好目标。

4 以章鱼为题目写一篇六百字作文谢谢啦

昨天中午，爸爸从市场买回了几只章鱼。

往常我只是在书上或电脑上见到它们的样子，这一次我可要细细地玩赏一番了。章鱼的肚子看上去肥嘟嘟圆鼓鼓的，用手摸摸，软绵绵的，好像一个面团。

这圆鼓鼓的肚子里面装满了墨汁，遇到危险时就会喷出一幅美丽的“水墨画”，摆脱敌人的追踪。肚子上端就是它的头部，嵌着一双乌黑的眼睛，头上还长着八只脚，每只脚上有三十来个小吸盘。

在塑料桶里，章鱼就用吸盘紧紧地巴住桶壁，有的脚却摇摆挥动着，让人想起动画片上的吸血树，我不禁生出一丝的惧意，就怕它的脚搭上我的手臂吸我的血。我戴上手套，拿起筷子，夹住章鱼的头部想把章鱼提起来，可是，无论我怎么用力章鱼就是纹丝不动。

我还以为戴着手套碍事，就脱下手套，再次用尽全身的力气，章鱼依然巴在桶壁上一动不动。它那圆溜溜的眼睛目不转睛地盯着我，那眼中似乎写满了嘲讽：你这么大的个子，怎么连我都抓不起来呀！我被它激怒了，早已忘记了恐惧，右手拿筷子夹住它的头部往后拉，左手抓住它的脚用力往上扯，就这样，我总算把章鱼给提起来了。

我把章鱼放在阳台上，细细地端详着。章鱼开始慢慢蠕动了，我把手放在它的脚前，试图让它爬到我手上。

许久，章鱼还在慢慢地蠕动着，怎么也没法爬到我的手上。看着章鱼这么费力地 “走”着，我心想：它的速度这么慢，怎么逃得过敌人的手心呢？我抓起章鱼，走进房间，打开网页，一行字跃入我的眼帘：章鱼在水中是靠喷水推进的，它的身体呈流线形，在水中的阻力小，因此在水中的速度较快。

“看来，章鱼不可貌相啊！”我感叹着。

5 要一篇关于章鱼的作文

它们最喜欢做的事情就是：将自己的身体塞进海螺壳里躲起来，等到鱼虾走近时，就咬破它们的头部，注入毒液，使其麻痹致死，然后美餐一顿。

章鱼几乎是海洋里最可怕的生物之一，然而渔民却有办法制服它。他们把小瓶子用绳子串在一起沉入海底，章鱼见到了小瓶子会争先恐后地往里钻，不管瓶子有多么小、多么窄。结果在海洋里无往不胜的章鱼，成了瓶子里的囚徒。囚章鱼的是瓶子吗？当然不是，瓶子既不会走路，更不会去主动捕捉它们。是章鱼自己囚了自己。它们会向着狭窄又黑暗的路一直走下去，直至死亡。

6 章鱼的自述作文

我是一只章鱼，虽然我叫鱼，可我不是鱼，因为我没有骨头，所以属于软体动物我有许多捕食和逃生的 *** ，下面来说几种：如果有人侵犯了我，那可不得了，我那八条感觉极灵敏的触腕像一张大网一样把来犯者紧紧拉住，谁也甭想逃出我的手掌心掉条触腕上有三百多个吸盘，每个吸盘有一百克的拉力，你说，谁还逃得了？我们家族最有特色的武器还是吐墨，为什么是最有特色的呢？乌贼也会吐墨呀！我吐的墨里有麻痹剂，就是大鲨鱼碰上这招，也要让咱三分，可如果你是人的话，那你可就是一百个的放心了，因为这墨对人无效咱这最有意思的招术是换衣服，就是变色，有一个人把一条小章鱼放在报纸上，谁知，小章鱼竟变成了黑字中间有白色空隙的颜色说完了逃生与捕食，再说我们安家：我喜欢在牡蛎的壳中休息，可牡蛎怎么会把壳给我呢？我自有妙法，我守在牡蛎旁边，在它开壳的一刹那，把石子扔进壳里，使它不能关壳，然后吃掉它的肉，再到壳里去休息要不是这样的话，我怎么会被称为海上一霸呢。

7 要一篇关于章鱼的作文

章鱼小朋友们都知道章鱼是一种可爱的动物，可是，有些小朋友不知道章鱼的具体介绍。

为此我特意上网查了章鱼的资料，解开这个谜。章鱼是一种柔软的动物，很讨人喜欢。

它腕足很长，行动灵活。一个圆溜溜的大脑上嵌着一对黑豆般的眼睛。

再加上它镶嵌着五彩缤纷的外衣，更显得艳丽、可爱。章鱼喜欢在冲着和它吸水的方向相反的方向前进。

在珊瑚礁丛中悠闲自在地玩耍。有时一对小眼睛望着周围，有时却溜到下面，好像在寻找什么东西，又好像在思索着什么问题。

章鱼进攻时，它常常躲进螺壳里，等一个猎物出现时，它马上钻出来，围住那个猎物。还喷出墨汁，麻痹猎物，再一口把它咬死。

吃东西时，它常常用腕足抓住鱼往嘴里送。它喜欢吃螃蟹、鱼和虾，甚至有时还同类相残。

章鱼的大脑非常发达，可以分辨镜子中的自己；也可以走出科学家设计的迷宫，吃到迷宫中的螃蟹、鱼和虾。也作艺人文章的执迷者。

可谓是个“才人”。章鱼对器皿好成癖。

据说，一次，人们在英吉利海峡打捞出一个容积为9升的大瓶子，发现里面藏着一条章鱼。这只瓶子瓶口直径不足5厘米，可是，身粗超过30厘米的章鱼，却能将伸缩如橡皮筋般的身子钻进瓶子。

又一次，人们在距法国马赛不远的海底，发现了一艘古希腊时期的沉船。货舱中，装满了盛面用的双耳瓶和大型水罐，在这些瓶瓶罐罐中，几乎每只里都有一条章鱼。

毫无疑问，这艘3层楼高的大船覆没给章鱼提供了数千幢好住宅。2000年来，章鱼祖祖辈辈都居住在这样的沉船里。

章鱼还是个伪装大师，它常常卧在沙底，利用色素将自己变得和周围一样，不易被发现。它是软体动物，身体里没有骨头，如果你养章鱼时，留下任何缝隙，那就惨了。

章鱼会把自己弄扁，能从任何一个缝隙中钻出去，再在附吸在某一个物体上，腕足蜷缩着，变成和物体一模一样的颜色，常常使你晕头转向。如果你把它放在报纸上，它的身上竟然会出现白纸黑字！不可思议吧？！章鱼是可爱的生灵，是海洋中的宠儿。

它的一举一动，给人们留下了深刻的印象。

8 有趣的章鱼作文270字

大家不知道章鱼有那么多只脚？现在我就讲一个有趣的故事来说明原因。

很久很久以前，海里生长着各种各样的鱼，有鲨鱼、海马、大龙虾、比目鱼、小丑鱼、章鱼等。有一年，海里没有食物可以吃了，所以大鱼把小的鱼儿吃了，小鱼们到处逃命，可是还是有很多鱼跑不快让别的鱼吃了。章鱼不想死，就去找上帝。章鱼度过九九八十一难，终于，找到了上帝。章鱼说：“上帝，请您多给我几只脚。”上帝说：“为什么？”章鱼说：“海里没有食物吃了，所以鱼儿把别的鱼儿吃掉了。我不想被它们当晚餐吃掉，我不想死。上帝，我求求您，给我几只脚！”上帝眼眶里含着眼泪说：“好吧！我就给你条脚，不让你死。”章鱼说：“真的？”上帝说：“真的，我让你有八只脚。”章鱼兴奋地欢蹦乱跳。从此，如果别的鱼想吃章鱼，章鱼拼命地逃跑，后面还冒烟，一会儿就跑得无影无踪。

现在，你们知道章鱼为什么有这么多只脚吧！

1，模拟蓝藻的不完全光合器，将设计出仿生光解水的装置，从而可获得大量的氢气。

2，根据对人体骨胳肌肉系统和生物电控制的研究，已仿制了人力增强器，步行机。

3，现代起重机的挂钩起源于许多动物的爪子。

4，顶瓦楞模仿动物的鳞甲。

5，船桨模仿的是鸭的蹼。

6，锯子学的是螳螂臂，或锯齿草。

7，苍耳属植物获取灵感发明了尼龙搭扣。

扩展资料：

发展历史

仿生学是模仿生物特殊本领的一门科学。仿生学借以了解生物的结构和功能原理，来研制新的机械和新技术，或解决机械技术的难题，1960年由美国的JESteele首先提出。

仿生学这个名词来源于希腊文“Bio”，意思是“生命”，字尾“nic”有“具有……的性质”的意思。他认为“仿生学是研究以模仿生物系统的方式、或是以具有生物系统特征的方式、或是以类似于生物系统方式工作的系统的科学”。

仿生学主要是观察、研究和模拟自然界生物各种各样的特殊本领，包括生物本身结构、原理、行为、各种器官功能、体内的物理和化学过程、能量的供给、记忆与传递等。从而为科学技术中利用这些原理，提供新的设计思想、工作原理和系统架构的技术科学。

-仿生

仿生学一词是1960年由美国斯蒂尔根据拉丁文“bios”(生命方式的意思)和字尾“nlc”(“具有……的性质”的意思)构成的。他认为“仿生学是研究以模仿生物系统的方式、或是以具有生物系统特征的方式、或是以类似于生物系统方式工作的系统的科学”。尽管人类在文明进化中不断从生物界受到新的启示，但仿生学的诞生，一般以1960年全美之一届仿生学讨论会的召开为标志。

仿生学的研究范围主要包括：力学仿生、分子仿生、能量仿生、信息与控制仿生等。

力学仿生，是研究并模仿生物体大体结构与精细结构的静力学性质，以及生物体各组成部分在体内相对运动和生物体在环境中运动的动力学性质。例如，建筑上模仿贝壳修造的大跨度薄壳建筑，模仿股骨结构建造的立柱，既消除应力特别集中的区域，又可用最少的建材承受更大的载荷。军事上模仿海豚皮肤的沟槽结构，把人工海豚皮包敷在船舰外壳上，可减少航行揣流，提高航速；

分子仿生，是研究与模拟生物体中酶的催化作用、生物膜的选择性、通透性、生物大分子或其类似物的分析和合成等。例如，在搞清森林害虫舞毒蛾性引诱激素的化学结构后，合成了一种类似有机化合物，在田间捕虫笼中用千万分之一微克，便可诱杀雄虫；

能量仿生，是研究与模仿生物电器官生物发光、肌肉直接把化学能转换成机械能等生物体中的能量转换过程；

信息与控制仿生，是研究与模拟感觉器官、神经元与神经 *** 、以及高级中枢的智能活动等方面生物体中的信息处理过程。例如根据象鼻虫视动反应制成的“自相关测速仪”可测定飞机着陆速度。根据鲎复眼视网膜侧抑制 *** 的工作原理，研制成功可增强图像轮廓、提高反差、从而有助于模糊目标检测的—些装置。已建立的神经元模型达100种以上，并在此基础上构造出新型计算机。

模仿人类学习过程，制造出一种称为“感知机”的机器，它可以通过训练，改变元件之间联系的权重来进行学习，从而能实现模式识别。此外，它还研究与模拟体内稳态，运动控制、动物的定向与导航等生物系统中的控制机制，以及人-机系统的仿生学方面。

某些文献中，把分子仿生与能量仿生的部分内容称为化学仿生，而把信息和控制仿生的部分内容称为神经仿生。

仿生学的范围很广，信息与控制仿生是一个主要领域。一方面由于自动化向智能控制发展的需要，另一方面是由于生物科学已发展到这样一个阶段，使研究大脑已成为对神经科学更大的挑战。人工智能和智能机器人研究的仿生学方面——生物模式识别的研究，大脑学习记忆和思维过程的研究与模拟，生物体中控制的可靠性和协调问题等——是仿生学研究的主攻方面。

控制与信息仿生和生物控制论关系密切。两者都研究生物系统中的控制和信息过程，都运用生物系统的模型。但前者的目的主要是构造实用人造硬件系统；而生物控制论则从控制论的一般原理，从技术科学的理论出发，为生物行为寻求解释。

最广泛地运用类比、模拟和模型 *** 是仿生学研究 *** 的突出特点。其目的不在于直接复制每一个细节，而是要理解生物系统的工作原理，以实现特定功能为中心目的。—般认为，在仿生学研究中存在下列三个相关的方面：生物原型、数学模型和硬件模型。前者是基础，后者是目的，而数学模型则是两者之间必不可少的桥梁。

由于生物系统的复杂性，搞清某种生物系统的机制需要相当长的研究周期，而且解决实际问题需要多学科长时间的密切协作，这是限制仿生学发展速度的主要原因。

其他生物学分支学科

生物学概述、植物学、孢粉学、动物学、微生物学、细胞生物学、分子生物学、生物分类学、习性学、生理学、细菌学、微生物生理学、微生物遗传学、土壤微生物学、细胞学、细胞化学、细胞遗传学、免疫学、胚胎学、优生学、悉生生物学、遗传学、分子遗传学、生态学、仿生学、生物物理学、生物力学、生物力能学、生物声学、生物化学、生物数学

附：部分“仿生学”实例

苍蝇与宇宙飞船

令人讨厌的苍蝇，与宏伟的航天事业似乎风马牛不相及，但仿生学却把它们紧密地联系起来了。

苍蝇是声名狼藉的“逐臭之夫”，凡是腥臭污秽的地方，都有它们的踪迹。苍蝇的嗅觉特别灵敏，远在几千米外的气味也能嗅到。但是苍蝇并没有“鼻子”，它靠什么来充当嗅觉的呢原来，苍蝇的“鼻子”——嗅觉感受器分布在头部的一对触角上。

每个“鼻子”只有一个“鼻孔”与外界相通，内含上百个嗅觉神经细胞。若有气味进入“鼻孔”，这些神经立即把气味 *** 转变成神经电脉冲，送往大脑。大脑根据不同气味物质所产生的神经电脉冲的不同，就可区别出不同气味的物质。因此，苍蝇的触角像是一台灵敏的气体分析仪。

仿生学家由此得到启发，根据苍蝇嗅觉器的结构和功能，仿制成功一种十分奇特的小型气体分析仪。这种仪器的“探头”不是金属，而是活的苍蝇。就是把非常纤细的微电极插到苍蝇的嗅觉神经上，将引导出来的神经电信号经电子线路放大后，送给分析器；分析器一经发现气味物质的信号，便能发出警报。这种仪器已经被安装在宇宙飞船的座舱里，用来检测舱内气体的成分。

这种小型气体分析仪，也可测量潜水艇和矿井里的有害气体。利用这种原理，还可用来改进计算机的输入装置和有关气体色层分析仪的结构原理中。

从萤火虫到人工冷光

自从人类发明了电灯，生活变得方便、丰富多了。但电灯只能将电能的很少一部分转变成可见光，其余大部分都以热能的形式浪费掉了，而且电灯的热射线有害于人眼。那么，有没有只发光不发热的光源呢人类又把目光投向了大自然。

在自然界中，有许多生物都能发光，如细菌、真菌、蠕虫、软体动物、甲壳动物、昆虫和鱼类等，而且这些动物发出的光都不产生热，所以又被称为“冷光”。

在众多的发光动物中，萤火虫是其中的一类。萤火虫约有1 500种,它们发出的冷光的颜色有黄绿色、橙色，光的亮度也各不相同。萤火虫发出冷光不仅具有很高的发光效率，而且发出的冷光一般都很柔和，很适合人类的眼睛，光的强度也比较高。因此，生物光是一种人类理想的光。

科学家研究发现，萤火虫的发光器位于腹部。这个发光器由发光层、透明层和反射层三部分组成。发光层拥有几千个发光细胞，它们都含有荧光素和荧光酶两种物质。在荧光酶的作用下，荧光素在细胞内水分的参与下，与氧化合便发出荧光。萤火虫的发光，实质上是把化学能转变成光能的过程。

早在40年代，人们根据对萤火虫的研究，创造了日光灯，使人类的照明光源发生了很大变化。近年来，科学家先是从萤火虫的发光器中分离出了纯荧光素，后来又分离出了荧光酶，接着，又用化学 *** 人工合成了荧光素。由荧光素、荧光酶、ATP(三磷酸腺苷)和水混合而成的生物光源,可在充满爆炸性瓦斯的矿井中当闪光灯。由于这种光没有电源，不会产生磁场，因而可以在生物光源的照明下，做清除磁性水雷等工作。

现在，人们已能用掺和某些化学物质的 *** 得到类似生物光的冷光，作为安全照明用。

电鱼与伏特电池

自然界中有许多生物都能产生电，仅仅是鱼类就有500余种。人们将这些能放电的鱼，统称为“电鱼”。

各种电鱼放电的本领各不相同。放电能力最强的是电鳐、电鲶和电鳗。中等大小的电鳐能产生70伏左右的电压,而非洲电鳐能产生的电压高达220伏；非洲电鲶能产生350伏的电压；电鳗能产生500伏的电压，有一种南美洲电鳗竟能产生高达880伏的电压，称得上电击冠军,据说它能击毙像马那样的大动物。

电鱼放电的奥秘究竟在哪里经过对电鱼的解剖研究，终于发现在电鱼体内有一种奇特的发电器官。这些发电器是由许多叫电板或电盘的半透明的盘形细胞构成的。由于电鱼的种类不同，所以发电器的形状、位置、电板数都不一样。电鳗的发电器呈棱形，位于尾部脊椎两侧的肌肉中；电鳐的发电器形似扁平的肾脏，排列在身体中线两侧，共有200万块电板;电鲶的发电器起源于某种腺体，位于皮肤与肌肉之间,约有500万块电板。单个电板产生的电压很微弱，但由于电板很多，产生的电压就很大了。

电鱼这种非凡的本领，引起了人们极大的兴趣。19世纪初，意大利物理学家伏特，以电鱼发电器官为模型，设计出世界上最早的伏打电池。因为这种电池是根据电鱼的天然发电器设计的,所以把它叫做“人造电器官”。对电鱼的研究，还给人们这样的启示：如果能成功地模仿电鱼的发电器官，那么，船舶和潜水艇等的动力问题便能得到很好的解决。

水母的顺风耳

“燕子低飞行将雨，蝉鸣雨中天放晴。”生物的行为与天气的变化有一定关系。沿海渔民都知道，生活在沿岸的鱼和水母成批地游向大海，就预示着风暴即将来临。

水母，又叫海蜇，是一种古老的腔肠动物，早在5亿年前,它就漂浮在海洋里了。这种低等动物有预测风暴的本能，每当风暴来临前，它就游向大海避难去了。

原来，在蓝色的海洋上，由空气和波浪摩擦而产生的次声波 (频率为每秒8—13次)，总是风暴来临的前奏曲。这种次声波人耳无法听到，小小的水母却很敏感。仿生学家发现，水母的耳朵的共振腔里长着一个细柄，柄上有个小球，球内有块小小的听石，当风暴前的次声波冲击水母耳中的听石时，听石就剌激球壁上的神经感受器，于是水母就听到了正在来临的风暴的隆隆声。

仿生学家仿照水母耳朵的结构和功能，设计了水母耳风暴预测仪，相当精确地模拟了水母感受次声波的器官。把这种仪器安装在舰船的前甲板上，当接受到风暴的次声波时，可令旋转360°的喇叭自行停止旋转,它所指的方向，就是风暴前进的方向；指示器上的读数即可告知风暴的强度。这种预测仪能提前15小时对风暴作出预报，对航海和渔业的安全都有重要意义。

仿生设计学

仿生设计学,亦可称之为设计仿生学（Design Bionics）,它是在仿生学和设计学的基础上发展起来的一门新兴边缘学科，主要涉及到数学、生物学、电子学、物理学、控制论、信息论、人机学、心理学、材料学、机械学、动力学、工程学、经济学、色彩学、美学、传播学、伦理学等相关学科。

仿生设计学与旧有的仿生学成果应用不同，它是以自然界万事万物的“形”、“色”、“音”、“功能”、“结构”等为研究对象，有选择地在设计过程中应用这些特征原理进行的设计，同时结合仿生学的研究成果，为设计提供新的思想、新的原理、新的 *** 和新的途径。在某种意义上，仿生设计学可以说是仿生学的延续和发展，是仿生学研究成果在人类生存方式中的反映。

仿生设计学作为人类社会生产活动与自然界的锲合点，使人类社会与自然达到了高度的统一，正逐渐成为设计发展过程中新的亮点。

自古以来，自然界就是人类各种科学技术原理及重大发明的源泉。生物界有着种类繁多的动植物及物质存在，它们在漫长的进化过程中，为了求得生存与发展，逐渐具备了适应自然界变化的本领。人类生活在自然界中，与周围的生物作“邻居”，这些生物各种各样的奇异本领，吸引着人们去想象和模仿。人类运用其观察、思维和设计能力，开始了对生物的模仿，并通过创造性的劳动，制造出简单的工具，增强了自己与自然界斗争的本领和能力。

人类最初使用的工具——木棒和石斧，无疑是使用的天然木棒和天然石块；骨针的使用，无疑是鱼刺的模仿……所有这些工具的创造、生活方式的选择都不能说是人类凭空想象出来的，只能说是对自然中存在的物质及某种构成方式的直接模拟，是人类初级创造阶段，也可以说是仿生设计的起源和雏形，它们虽然是比较粗糙的、表面的，但却是我们今天得以发展的基础。

在我国，早就有着模仿生物的事例。相传在公元前三千多年，我们的祖先有巢氏模仿鸟类在树上营巢，以防御猛兽的伤害；四千多年前，我们的祖先“见飞蓬转而知为车”，即见到随风旋转的飞蓬草而发明轮子，做有装成轮子的车。古代庙宇中大殿之前的山门的建造，就其建筑结构来看，颇有点像大象的架势，柱子又圆又粗，仿佛像大象的腿。

我国古代勤劳勇敢的劳动人民对于绚丽的天空、翱翔的苍鹰早就有着各种美妙的幻想。根据秦汉时期史书记载，两千多年前，我国人民就发明了风筝，并且应用于军事联络。春秋战国时代，鲁国匠人鲁班，本名公输般，首先开始研制能飞的木鸟；并且他从一种能划破皮肤的带齿的草叶得到启示而发明了锯子。据《杜阳杂编》记载，唐朝有个韩志和，“善雕木作鸾、鹤、鸦、鹊之状，饮啄动静与真无异，以关戾置于腹内，发之则凌云奋飞，可高达三丈至一二百步外，始却下。”西汉时期，有人用鸟的羽毛做成翅膀，从高台上飞下来，企图模仿鸟的飞行。以上几例，足以说明我国古代劳动人民对鸟类的扑翼和飞行，进行了细致的观察和研究，这也是最早的仿生设计活动之一。明代发明的一种火箭武器“神火飞鸦”，也反映了人们向鸟类借鉴的愿望。

我国古代劳动人民对水生动物——鱼类的模仿也卓有成效。通过对水中生活的鱼类的模仿，古人伐木凿船，用木材做成鱼形的船体，仿照鱼的胸鳍和尾鳍制成双桨和单橹，由此取得水上运输的自由。后来随 *** 水平提高而出现的龙船，多少受到了不少动物外形的影响。古代水战中使用的火箭武器 “火龙出水”，多少有点模仿动物的意思。以上事例说明，我国古代劳动人民早期的仿生设计活动，为开发我国光辉灿烂的古代文明，创造了非凡的业绩。

外国的文明史上，大致也经历了相似的过程。在包含了丰富生产知识的古希腊神话中，有人用羽毛和蜡做成翅膀，逃出迷宫；还有泰尔发明了锯子，传说这是从鱼背骨和蛇的腭骨的形状受到启示而创造出来的。十五世纪时，德国的天文学家米勒制造了一只铁苍蝇和一只机械鹰，并进行了飞行表演。

一八ОΟ年左右，英国科学家、空气动力学的创始人之一—凯利，模仿鳟鱼和山鹬的纺锤形，找到阻力小的流线型结构。凯利还模仿鸟翅设计了一种机翼曲线，对航空技术的诞生起了很大的促进作用。同一时期，法国生理学家马雷，对鸟的飞行进行了仔细的研究，在他的著作《动物的机器》一书中，介绍了鸟类的体重与翅膀面积的关系。德国人亥姆霍兹也从研究飞行动物中，发现飞行动物的体重与身体的线度的立方成正比。亥姆霍兹的研究指出了飞行物体身体大小的局限。人们通过对鸟类飞行器官的详细研究和认真的模仿，根据鸟类飞行机构的原理，终于制造了能够载人飞行的滑翔机。

后来，设计师又根据鹤的体态设计出了掘土机的悬臂，在一战期间，人们从毒气战幸存的野猪身上中获得启示，模仿野猪的鼻子设计出了防毒面具。在海洋中浮沉灵活的潜水艇又是运用了哪些原理？虽然我们无据考察潜艇设计师在设计潜艇时是否请教了生物界，但是不难设想，设计师一定懂得鱼鳔是鱼类用来改变身体同水的比重，使之能在水中沉浮的重要器官。青蛙是水陆两栖动物，体育工作者就是认真研究了青蛙在水中的运动姿势，总结出一套既省力、又快速的游泳动作——蛙泳。另外，为潜水员 *** 的蹼，几乎完全按照青蛙的后肢形状做成，这就大大提高了潜水员在水中的活动能力。

二、仿生设计的历史

三、仿生设计的发展

到了近代，生物学、电子学、动力学等学科的发展亦促进了仿生设计学的发展。以飞机的产生为例：

在经过无数次模仿鸟类的飞行失败后，人们通过不泄的努力，终于找到了鸟类能够飞行的原因：鸟的翅膀上弯下平，飞行时，上面的气流比下面的快，由此形成下面的压力比上面的大，于是翅膀就产生了垂直向上的升力，飞的越快，升力越大。

1852年，法国人季法儿发明了气球飞船；1870年，德国人奥托利连塔尔制造了之一架滑翔机。利连塔尔是十九世纪末的一位具有大无畏冒险精神的人，他望着家乡波美拉尼亚的鹳用笨拙的翅膀从他房顶上飞过，他坚信人能飞行。1891年，他开始研制一种弧形肋状蝙蝠翅膀式的单翼滑翔机，自己还进行试飞；此后五年，他进行了2000多次滑翔飞行，并同鸟类进行了对比研究，提供了很有价值的资料。资料证明：气流流经机翼上部曲面所走路程，比气流流经机翼下平直表面距离较长，因而也较快，这样才能保证气流在机翼的后缘点汇合；上部气流由于走的较快，它就较为稀薄，从而产生强大吸力，约占机翼升力的三分之二大小；其余的升力来自翼下气流对机翼的压力。

19世纪末，内燃机的出现，给了人类有史以来一直梦寐以求的东西：翅膀。不用说这种翅膀是笨拙的、原始的和不可靠的，然而这却是使人类能随风伴鸟一起飞翔的翅膀。

莱特兄弟发明了真正意义上的飞机。在飞机的设计 *** 过程中，怎样使飞机拐弯和怎样使它稳定一直困绕着他们。为此，莱特兄弟又研究了鸟的飞行。例如，他们研究鶙鵳怎样使一只翅膀下落，靠转动这只下落的翅膀保持平衡；这只翅膀上增大的压力怎样使鶙鵳保持稳定和平衡。这两个人给他们的滑翔机装上翼梢副翼进行这些实验，由地面上的人用绳控制，使之能转动或弯翘。他们的第二个成功的实验是用操纵飞机后部一个可转动的方向舵来控制飞机的方向，通过方向舵使飞机向左或向右转弯。

后来，随着飞机的不断发展，它们逐渐失去了原来那些笨重而难看的体形，它们变的更简单，更加实用。机身和单曲面机翼都呈现出象海贝、鱼和受波浪冲洗的石头所具有的自然线条。飞机的效率增加了，比以前飞的更快，飞的更高。到了现代，科学高度发展但环境破、生态失衡、能源枯竭，人类意识到了重新认识自然，探讨与自然更加和谐的生存方式的高度紧迫感，亦认识到仿生设计学对人类未来发展的重要性。特别是一九六Ο年秋，在美国俄亥俄州召开了之一次仿生学讨论会，成为仿生学的正式诞生之日。

此后，仿生技术取得了飞跃的发展，并获得了广泛的应用。仿生设计亦随之获得突飞猛进的发展，一大批仿生设计作品如智能机器人、雷达、声纳、人工脏器、自动控制器、自动导航器等等应运而生。

近代，科学家根据青蛙眼睛的特殊构造研制了电子蛙眼，用于监视飞机的起落和跟踪人造卫星；根据空气动力学原理仿照鸭子头形状而设计的高速列车；模仿某些鱼类所喜欢的声音来诱捕鱼的电子诱鱼器；通过对萤火虫和海蝇地发光原理的研究，获得了化学能转化为光能的新 *** ，从而研制出化学荧光灯等等。

目前，仿生设计学在对生物体几何尺寸及其外形的模仿同时，还通过研究生物系统的结构、功能、能量转换、信息传递等各种优异特征，并把它运用到技术系统中，改善已有的工程设备，并创造出新的工艺、自动化装置、特种技术元件等技术系统；同时仿生设计学为创造新的科学技术装备、建筑结构和新工艺提供原理、设计思想或规划蓝图，亦为现代设计的发展提供了新的方向，并充当了人类社会与自然界沟通信息的“纽带”。

对人脑的探索，可以展望未来的电子计算机有可能具有生物原理的功能。同它相比，现在的电子计算机只能作为算盘。

对植物光合作用的研究，将为延长人类的寿命、治疗疾病提供一个崭新的医学发展途径。

对生物体结构和形态的研究，有可能使未来的建筑、产品改变模样。使人们从“城市”这个人造物理环境中重新回归“自然”。

信天翁是一种海鸟，它具有淡化海水的器官——“去盐器”。对其“去盐器”的结构及其工作原理的研究，可以启发人们去改善旧的或创造出新的海水淡化装置。

白蚁能把吃下去的木质转化为脂肪和蛋白质，对其机理的研究，将会对人工合成这些物质有所启发。

同时仿生设计亦可对人类的生命和健康造成巨大的影响。例如人们可以通过仿生技术，设计制造制造出人造器官，如血管、肾、骨膜、关节、食道、气管、尿道、心脏、肝脏、血液、子宫、肺、胰、眼、耳以及人工细胞。专家预测，在本世纪中后期，除脑以外人的所有器官都可以用人工器官代替。例如，模拟血液的功能，可以制造、传递养料及废物，并能与氧气及二氧化碳自动结合并分离的液态碳氢化合物人工血；模拟肾功能，用多孔纤维增透膜制成血液过滤器，也就是人工肾；模拟肝脏，根据活性碳或离子交换树脂吸附过滤有毒物质，制成人工肝解毒器；模拟心脏功能，用血液和单向导通驱动装置，组成人工心脏自动循环器。

随着对宇宙的开发、认识，又将使人类不但认识宇宙中新形式的生命，而且将为人类提供崭新的设计，创造出地球上前所未有的新的装置……

仿生设计学的特点与研究内容

仿生设计学是仿生学与设计学互相交叉渗透而结合成的一门的边缘学科，其研究范围非常广泛，研究内容丰富多彩，特别是由于仿生学和设计学涉及到自然科学和社会科学的许多学科，因此也就很难对仿生设计学的研究内容进行划分。这里，我们是基于对所模拟生物系统在设计中的不同应用而分门别类的。归纳起来，仿生设计学的研究内容主要有：

1、形态仿生设计学研究的是生物体（包括动物、植物、微生物、人类）和自然界物质存在（如日、月、风、云、山、川、雷、电等）的外部形态及其象征寓意，以及如何通过相应的艺术处理手法将之应用与设计之中。

2、功能仿生设计学主要研究生物体和自然界物质存在的功能原理，并用这些原理去改进现有的或建造新的技术系统，以促进产品的更新换代或新产品的开发。

3、视觉仿生设计学研究生物体的视觉器官对图象的识别、对视觉信号的分析与处理，以及相应的视觉流程；他广泛应用与产品设计、视觉传达设计和环境设计之中。

4、结构仿生设计学主要研究生物体和自然界物质存在的内部结构原理在设计中的应用问题，适用与产品设计和建筑设计。研究最多的是植物的茎、叶以及动物形体、肌肉、骨骼的结构。

从国内外仿生设计学的发展情况来看，形态仿生设计学和功能仿生设计学是目前研究的重点。在本文中，还将着重介绍形态仿生学和功能仿生设计学的一些情况。

作为一门新兴的边缘交叉学科，仿生设计学具有某些设计学和仿生学的特点，但他又有别与这两门学科。具体说来，仿生设计学具有如下特点：

1、艺术科学性

仿生设计学是现代设计学的一个分支、一个补充。同其它设计学科一样，仿生设计学亦具有它们的共同特性——艺术性。鉴于仿生设计学是以一定的设计原理为基础、以一定的仿生学理论和研究成果为依据，因此具有很严谨的科学性。

2、商业性

仿生设计学为设计服务，为消费者服务，同时优秀的仿生设计作品亦可 *** 消费、引导消费、创造消费。

3、无限可逆性

以仿生设计学为理论依据的仿生设计作品都可以在自然界中找到设计的原型，该作品在设计、投产、销售过程中所遇到的各种问题又可以促进仿生设计学的研究与发展。仿生学的研究对象是无限的，仿生设计学的研究对象亦是无限的；同理，仿生设计的原型也是无限的，只要潜心研究大自然，我们永远不会有江郎才尽的一天。

4、学科知识的综合性

要熟悉和运用仿生设计学，必须具备一定的数学、生物学、电子学、物理学、控制论、信息论、人机学、心理学、材料学、机械学、动力学、工程学、经济学、色彩学、美学、传播学、伦理学等相关学科的基本知识。

5、学科的交叉性

要深入研究和了解仿生设计学，必须在设计学的基础上，既要了解生物学、社会科学的基础知识，又要对当前仿生学的研究成果有清晰的认识。它是产生于几个学科交叉点上的一种新型交叉学科。

五、仿生设计学的研究 ***

仿生设计学的研究 *** 主要为“模型分析法”：

1、创造生物模型和技术模型

首先从自然中选取研究对象，然后依此对象建立各种实体模型或虚拟模型，用各种技术手段（包括材料、工艺、计算机等）对它们进行研究，做出定量的数学依据；通过对生物体和模型定性的、定量的分析，把生物体的形态、结构转化为可以利用在技术领域的抽象功能，并考虑用不同的物质材料和工艺手段创造新的形态和结构。

① 从功能出发、研究生物体结构形态——制造生物模型。

找到研究对象的生物原理，通过对生物的感知，形成对生物体的感性认识。从功能出发，研究生物的结构形态，在感性认识的基础上，除去无关因素，并加以简化，提出一个生物模型。对照生物原型进行定性的分析，用模型模拟生物结构原理。目的是研究生物体本身的结构原理。

② 从结构形态出发，达到抽象功能——制造技术模型

根据对生物体的分析，做出定量的数学依据，用各种技术手段（包括材料、工艺等）制造出可以在产品上进行实验的技术模型。牢牢掌握量的尺度，从具象的形态和结构中，抽象出功能原理。目的是研究和发展技术模型本身。

2、可行性分析与研究

建立好模型后，开始对它们进行各种可行性的分析与研究：

① 功能性分析

找到研究对象的生物原理，通过对生物的感知，形成对生物体的感性认识。从功能出发，对照生物原型进行定性的分析。

② 外部形态分析

对生物体的外部形态分析，可以是抽象的，也可以是具象的。在此过程中重点考虑的是人机工学、寓意、材料与加工工艺等方面的问题。

③ 色彩分析

进行色彩的分析同时，亦要对生物的生活环境进行分析，要研究为什么是这种色彩？在这一环境下这种色彩有什么功能？

④ 内部结构分析

研究生物的结构形态，在感性认识的基础上，除去无关因素，并加以简化，通过分析，找出其在设计中值得借鉴合利用的地方。

⑤ 运动规律分析

利用现有的高科技手段，对生物体的运动规律进行研究，找出其运动的原理，针对性的解决设计工程中的问题。

当然，我们还可以就生物体的其它方面进行各种可行性分析。

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-- 作者：文丐

-- 发布时间：2004-9-15 7:41:15

-- 仿生搓洗引爆洗衣机新革命

仿生是高科技的代名词，它是指运用尖端的科学技术，来模仿生物的各种官能感觉和思维判功能，更加有效地为人数服务。各国都在不遗余力地加大在仿生学方面的研究。可以说，仿生学研究程度的高低，是国家综合国力的重要标志之一。荣事达集团研制开发的“仿生搓洗”全自动洗衣机最近推向市场，将仿生技术运用于洗衣机领域，产生了革命性的影响。

据了解，这种洗衣机首先具有神经智能 *** 功能，可以模仿人的恩维判断能力，根据衣物的重量、质地、脏污程度来自行决定洗涤程序、洗涤时间和水位的高低，从而达到更佳的洗涤状态。其次，具有搓衣板的功能。洗衣机内的搓洗棒能够像手一样随心所欲地来回搓动，这种搓动被控制在300度以内，能够保证把衣服洗干净又防止衣服缠绕。三是它去除了传统洗衣机因机械传动装置所包含的机械连杆、曲柄、齿轮等部件转动所带来的噪音，采用直流永磁无刷电机直接驱动，有效地防止噪音的产生。

直流永磁无刷电机可节电50％

采用直流永磁无刷电机，在电子驱动器的控制下可实现无级调速，并可精确地控制搓洗棒每次转动的次数和角度。因此，不同的衣物质地、脏污程度可以设定不同的洗涤程序，有效地模仿了人工搓洗的快慢节奏和力度，实现“仿生”搓洗。另外，采用直流永磁电机比采用交流电机节电50％。

电子刹车技术把噪音降到更低

有洗衣机的消费者会有因噪音大而烦恼的体会，他们在换购洗衣机时总希望拥有一台没有噪音的洗衣机。“仿生搓洗”洗衣机则恰好能满足这一点。

这主要是因为“仿生搓洗”洗衣机采用电子擎实现电子刹车，刹车时由电机本身迅速降速，从而避免了像其他洗衣机采用机械摩擦刹车时产生的噪音和振动，实现了静音运转。

搓洗棒确保洗涤过程中不产生碎屑

有洗衣机使用经验的消费者知道，洗衣机的洗涤桶上部都有一个过滤网，用来过滤衣物在洗涤时产生的碎屑。但是“仿生搓洗”洗衣机却没有这种过滤网，为什么呢？业内专家解释，这是因为“仿生搓洗”洗衣机的内部构造根本有别于波轮式和滚筒式洗衣机。“仿生搓洗”洗衣机采用的驱动擎是竖立的搓洗棒，能够使动能从中央向四周传递。当洗衣机启动时，搓洗棒带动衣物沿着桶壁运动的角度不超过300度，有效避免了衣物因连续旋转而形成的缠绕，以及与桶壁摩擦产生的碎屑，洗得干净、不缠绕、无摩擦，当然不需要过滤网。衣物沿桶壁来回运动与衣物在搓衣板上的来回运动极其相似，并能达到手洗效果，“仿生搓洗”洗衣机也由此得名。

（选自《精品购物指南》）

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-- 作者：枯藤老树

-- 发布时间：2004-9-20 17:56:29

-- 论仿生制造

师汉民

摘要阐明制造过程与生命现象之间的相似之处：基于自组织机制的有序化、基于信息模型的个体复制，以及通过进化过程形成的高度适应性。论述仿生制造的基本内涵，指出现代制造科学应该从生命现象及生命科学中学习与借鉴的主要内容，它们包括完善的信息技术、由基因控制的生长型的加工成形 *** 、性能超群的有机材料、奇妙的生物智能、高效的寻优与趋优 *** ，以及先进的组织结构和运行模式。提出关于加强学科间的联合，促进仿生制造技术研究的建议。

-- 结构构件

对于构件，在截面面积相同的情况下，把材料尽可能放到远离中和轴的位置上，是有效的截面形状。有趣的是，在自然界许多动植物的组织中也体现了这个结论。例如：“疾风知劲草”，许多能承受狂风的植物的茎部是维管状结构，其截面是空心的。支持人承重和运动的骨骼，其截面上密实的骨质分布在四周，而柔软的骨髓充满内腔。在建筑结构中常被采用的空心楼板、箱形大梁、工形截面钣梁以及折板结构、空间薄壁结构等都是根据这条结论得来的。

-- 斑马

斑马生活在非洲大陆，外形与一般的马没有什么两样，它们身上的条纹是为适应生存环境而衍化出来的保护色。在所有斑马中，细斑马长得更大最美。它的肩高140-160厘米，耳朵又圆又大，条纹细密且多。斑马常与草原上的牛羚、旋角大羚羊、瞪羚及鸵鸟等共外，以抵御天敌。人类将斑马条纹应用到到军事上是一个是很成功仿生学例子。

苍蝇鼻子——宇宙飞船气体分析仪器

苍蝇翅膀——振动陀螺仪

苍蝇眼睛——蝇眼透镜、蝇眼照相机

萤火虫——人工冷光

电鱼——伏特电池

水母——水母耳风暴预测仪

长颈鹿——飞行服

蛋壳——薄壳建筑

蝴蝶——蝴蝶花纹迷彩服

蝴蝶鳞片——人造卫星的控温系统的百叶窗样式

蜻蜓——直升飞机

蜂类与仿生：

蜂巢由一个个排列整齐的六棱柱形小蜂房组成，每个小蜂房的底部由3个相同的菱形组成，这些结构与近代数学家精确计算出来的——菱形钝角109。28’，锐角70。32’完全相同，是最节省材料的结构，且容量大、极坚固，令许多专家赞叹不止。人们仿其构造用各种材料制成蜂巢式夹层结构板，强度大、重量轻、不易传导声和热，是建筑及制造航天飞机、宇宙飞船、人造卫星等的理想材料。蜜蜂复眼的每个单眼中相邻地排列着对偏振光方向十分敏感的偏振片，可利用太阳准确定位。科学家据此原理研制成功了偏振光导航仪，早已广泛用于航海事业中。

蛛丝——高级丝线，抗撕断裂降落伞与临时吊桥用的高强度缆索。

船和潜艇来自人们对鱼类和海豚的模仿。

响尾蛇导弹等就是科学家模仿蛇的“热眼”功能和其舌上排列着一种似照相机装置的天然红外线感知能力的原理，研制开发出来的现代化武器。

火箭升空利用的是水母、墨鱼反冲原理。

科研人员通过研究变色龙的变色本领，为部队研制出了不少军事伪装装备。

科学家研究青蛙的眼睛，发明了电子蛙眼。

白蚁不仅使用胶粘剂建筑它们的土堆，还可以通过头部的小管向敌人喷射胶粘剂。于是人们按照同样的原理制造了工作的武器—一块干胶炮弹。

美国空军通过毒蛇的“热眼”功能，研究开发出了微型热传感器。

我国纺织科技人员利用仿生学原理，借鉴陆地动物的皮毛结构，设计出一种KEG保温面料，并具有防风和导湿的功能。

根据响尾蛇的颊窝能感觉到0001℃的温度变化的原理，人类发明了跟踪追击的响尾蛇导弹。

利用蛙跳的原理设计了蛤蟆夯。

模仿警犬的高灵敏嗅觉制成了用于侦缉的“电子警犬”。