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仿生創新主要有哪些方法

發布時間:2023-11-28 20:12:00

A. 仿生學發明有那些,是如何發明的。

1、人工冷光

科學家通過螢火蟲的光,發明了一種不傷眼的光人工冷光。由於這種光沒有電源,不會產生磁場,因而,可以在生物光源的照明下,做清除磁性水雷等工作。

2、水母耳風暴預測儀

海上風暴來臨之前,海浪與空氣摩擦產生8~13HZ的次聲波,人耳無法聽到,而水母特殊的聽覺系統可以聽到這種聲音。科學家通過研究,仿照水母的聽覺系統,發明了水母耳風暴預測儀。


3、探路儀

根據蝙蝠超聲定位器的原理,人們還仿製了盲人用的「探路儀」。這種探路儀內裝一個超聲波發射器,盲人帶著它可以發現電桿、台階、橋上的人等。如今,有類似作用的「超聲眼鏡」也已製成。

4、蝴蝶與衛星控溫系統

當人造地球衛星在太空中受到強烈的陽光照射時,衛星上的各種精密儀器儀表很容易「烘烤」或「凍結」。蝴蝶的體表上長出一層薄薄的鱗片,用來調節體溫。科學家們仿照蝴蝶翅膀的結構,為人造衛星的太陽能表面設計載入了一種和蝴蝶鱗片相仿的控溫系統。

5、長頸鹿與宇航員

長頸鹿之所以能將血液通過長長的頸輸送到頭部,是由於長頸鹿的血壓很高。據測定,長頸鹿的血壓比人的正常血壓高出2倍。這樣高的血壓為什麼不會導致長頸鹿患腦溢血而死亡呢?這和長頸鹿身體的結構有關。長頸鹿血管周圍的肌肉非常發達,能壓縮血管,控制血流量。

科學家由此受到啟示,在訓練宇航員對,設置特殊器械,讓宇航員利用這種器械每天鍛煉,以防止宇航員血管周圍肌肉退化;在宇宙飛船升空時,科學家根據長頸鹿利用緊綳的皮膚可控制血管壓力的原理,研製了飛行服「抗荷服」。抗荷服上安有充氣裝置,隨著飛船速度的增高,抗荷服可以充入一定量的氣體。

B. 仿生學的應用

模仿海豚厚皮的船體;聲納、雷達和醫學超聲成像模擬動物回聲定位等等。

仿生學的研究往往強調實現自然界中發現的功能,而不是模仿生物結構。例如,在計算機科學中,控制論試圖對智能行為中固有的反饋和控制機制進行建模,而人工智慧則試圖對智能功能進行建模,而不管它可以通過何種特定方式實現。

有意識地復制來自自然有機體和生態系統的例子和機制是一種基於案例推理的應用形式,將自然本身視為已經有效的解決方案資料庫。支持者認為,對所有自然生命形式施加的選擇壓力可以最大限度地減少和消除失敗。

雖然幾乎所有的工程可以說是一種形式仿生學,這一領域的現代起源通常被認為是富勒和其後來編纂一所房子或研究領域的珍妮·班娜斯。

在動物群或植物群中通常存在三個生物學水平,在此之後可以對技術進行建模:

1、模仿自然的製造方法

2、模仿自然界中發現的機制(魔術貼)

3、研究從組織原則生物的社會行為,如植絨行為鳥類,優化螞蟻覓食和蜜蜂覓食和群體智能(SI)的一個基於行為的魚群。

例子

1、在機器人學中,仿生學和仿生學被用來將動物移動的方式應用到機器人的設計中。BionicKangaroo基於袋鼠的運動和生理學。

2、魔術貼是最著名的仿生學例子。1948年,瑞士工程師喬治·德·梅斯特拉爾(GeorgedeMestral)正在清理他的狗散步時撿到的毛刺時,他意識到毛刺的鉤子是如何粘在毛皮上的。

3、19世紀之交,伐木工刀片的角形鋸齒設計用於砍伐樹木,當時它仍然是手工完成的,它是根據對木穴甲蟲的觀察建模的。它徹底改變了這個行業,因為刀片在砍伐樹木時工作得更快。

4、貓眼反射器是珀西·肖在研究貓眼機理後於1935年發明的。他發現貓有一個反射細胞系統,稱為絨氈層lucim,它能夠反射最微小的光。

C. 仿生設計的方法

這個我不太熟,給你找了一些資料,看看有沒有用

仿生設計學的研究方法

仿生設計學的研究方法主要為「模型分析法」:
1、創造生物模型和技術模型
首先從自然中選取研究對象,然後依此對象建立各種實體模型或虛擬模型,用各種技術手段(包括材料、工藝、計算機等)對它們進行研究,做出定量的數學依據;通過對生物體和模型定性的、定量的分析,把生物體的形態、結構轉化為可以利用在技術領域的抽象功能,並考慮用不同的物質材料和工藝手段創造新的形態和結構。
① 從功能出發、研究生物體結構形態——製造生物模型。
找到研究對象的生物原理,通過對生物的感知,形成對生物體的感性認識。從功能出發,研究生物的結構形態,在感性認識的基礎上,除去無關因素,並加以簡化,提出一個生物模型。對照生物原型進行定性的分析,用模型模擬生物結構原理。目的是研究生物體本身的結構原理。
② 從結構形態出發,達到抽象功能——製造技術模型
根據對生物體的分析,做出定量的數學依據,用各種技術手段(包括材料、工藝等)製造出可以在產品上進行實驗的技術模型。牢牢掌握量的尺度,從具象的形態和結構中,抽象出功能原理。目的是研究和發展技術模型本身。
2、可行性分析與研究
建立好模型後,開始對它們進行各種可行性的分析與研究:
① 功能性分析
找到研究對象的生物原理,通過對生物的感知,形成對生物體的感性認識。從功能出發,對照生物原型進行定性的分析。
② 外部形態分析
對生物體的外部形態分析,可以是抽象的,也可以是具象的。在此過程中重點考慮的是人機工學、寓意、材料與加工工藝等方面的問題。
③ 色彩分析
進行色彩的分析同時,亦要對生物的生活環境進行分析,要研究為什麼是這種色彩?在這一環境下這種色彩有什麼功能?
④ 內部結構分析
研究生物的結構形態,在感性認識的基礎上,除去無關因素,並加以簡化,通過分析,找出其在設計中值得借鑒合利用的地方。
⑤ 運動規律分析
利用現有的高科技手段,對生物體的運動規律進行研究,找出其運動的原理,針對性的解決設計工程中的問題。
當然,我們還可以就生物體的其它方面進行各種可行性分析。

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