大家學(xué)過《蝙蝠和雷達(dá)》這篇課文嗎?它主要內(nèi)容是講科學(xué)家從蝙蝠身上得到啟示,經(jīng)過多次試驗研究,由此發(fā)明了雷達(dá)。你也許會問吧:蝙蝠和雷達(dá)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(xué)的作文
大自然很神奇,我對大自然最感興趣的就是“仿生學(xué)”了。
我們學(xué)習(xí)了《蝙蝠和雷達(dá)》,這篇課文的主要內(nèi)容是講科學(xué)家從蝙蝠身上得到啟示,經(jīng)過多次試驗研究,由此發(fā)明了雷達(dá)。你也許會問吧:蝙蝠和雷達(dá)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(xué)家經(jīng)過試驗得知了這個答案,而且發(fā)現(xiàn),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(fā)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(xué)還不止有這一點(diǎn),從我查的資料上看,還有很多,現(xiàn)在最先進(jìn)的防彈衣技術(shù)是源于蜘蛛絲,電池是源于青蛙肌肉……等等;我覺得發(fā)現(xiàn)這些動物特點(diǎn)并加以利用的科學(xué)家相公棒!我也要好好學(xué)習(xí),去找找生活中的動植物還有沒有其它作用!
仿生學(xué)現(xiàn)象簡表
電子蛙眼還廣泛應(yīng)用在機(jī)場及交通要道上。在機(jī)場,它能監(jiān)視飛機(jī)的起飛與降落,若發(fā)現(xiàn)飛機(jī)將要發(fā)生碰撞,能及時發(fā)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(fā)生。
仿生學(xué)最新發(fā)展
1994年中科院(CAS)曾邦哲[曾杰]提出系統(tǒng)生物工程(systems bio-engineering)與系統(tǒng)遺傳學(xué)的概念與原理,探討細(xì)胞仿生工程,并于德國2002年提出細(xì)胞通訊的生物計算機(jī)( Automatic Cell and Bionic Computer)模型。仿生學(xué)與遺傳學(xué)的整合是系統(tǒng)生物工程的理念,也就是發(fā)展遺傳工程的仿生學(xué)。人工基因重組、轉(zhuǎn)基因技術(shù)是自然重組、基因轉(zhuǎn)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(jīng)元、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、細(xì)胞自動機(jī)是細(xì)胞系統(tǒng)水平的仿生,跟隨單基因遺傳學(xué)單基因轉(zhuǎn)移發(fā)展到多基因系統(tǒng)調(diào)控研究的系統(tǒng)遺傳學(xué)(system genetics)、多基因轉(zhuǎn)基因的合成生物學(xué)(synthetic biology),以及納米生物技術(shù)(nano-biotechnology)、生物計算(bio - computation、DNA計算機(jī)技術(shù)的系統(tǒng)生物工程發(fā)展,仿生學(xué)已經(jīng)全面發(fā)展到一個從分子、細(xì)胞到器官的人工生物系統(tǒng)(artificial biosystem)開發(fā)的時代。
組成內(nèi)容
仿生學(xué)的研究范圍主要包括:力學(xué)仿生、分子仿生、能量仿生、信息與控制仿生等
力學(xué)仿生
是研究并模仿生物體大體結(jié)構(gòu)與精細(xì)結(jié)構(gòu)的靜力學(xué)性質(zhì),以及生物體各組成部分在體內(nèi)相對運(yùn)動和生物體在環(huán)境中運(yùn)動的動力學(xué)性質(zhì)。例如,建筑上模仿貝殼修造的大跨度薄殼建筑,模仿股骨結(jié)構(gòu)建造的立柱,既消除應(yīng)力特別集中的區(qū)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(jié)構(gòu),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(xué)結(jié)構(gòu)后,合成了一種類似有機(jī)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(fā)光、肌肉直接把化學(xué)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能等生物體中的能量轉(zhuǎn)換過程;
信息與控制仿生
,是研究與模擬感覺器官、神經(jīng)元與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、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(jù)象鼻蟲視動反應(yīng)制成的“自相關(guān)測速儀”可測定飛機(jī)著陸速度。根據(jù)鱟復(fù)眼視網(wǎng)膜側(cè)抑制網(wǎng)絡(luò)的工作原理,研制成功可增強(qiáng)圖像輪廓、提高反差、從而有助于模糊目標(biāo)檢測的—些裝置。已建立的神經(jīng)元模型達(dá)100種以上,并在此基礎(chǔ)上構(gòu)造出新型計算機(jī)。
模仿人類學(xué)習(xí)過程,制造出一種稱為“感知機(jī)”的機(jī)器,它可以通過訓(xùn)練,改變元件之間聯(lián)系的權(quán)重來進(jìn)行學(xué)習(xí),從而能實現(xiàn)模式識別。此外,它還研究與模擬體內(nèi)穩(wěn)態(tài),運(yùn)動控制、動物的定向與導(dǎo)航等生物系統(tǒng)中的控制機(jī)制,以及人-機(jī)系統(tǒng)的仿生學(xué)方面。
某些文獻(xiàn)中,把分子仿生與能量仿生的部分內(nèi)容稱為化學(xué)仿生,而把信息和控制仿生的部分內(nèi)容稱為神經(jīng)仿生。
仿生學(xué)的范圍很廣,信息與控制仿生是一個主要領(lǐng)域。一方面由于自動化向智能控制發(fā)展的需要,另一方面是由于生物科學(xué)已發(fā)展到這樣一個階段,使研究大腦已成為對神經(jīng)科學(xué)最大的挑戰(zhàn)。人工智能和智能機(jī)器人研究的仿生學(xué)方面——生物模式識別的研究,大腦學(xué)習(xí)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(xié)調(diào)問題等——是仿生學(xué)研究的主攻方面。
控制與信息仿生和生物控制論關(guān)系密切。兩者都研究生物系統(tǒng)中的控制和信息過程,都運(yùn)用生物系統(tǒng)的模型。但前者的目的主要是構(gòu)造實用人造硬件系統(tǒng);而生物控制論則從控制論的一般原理,從技術(shù)科學(xué)的理論出發(fā),為生物行為尋求解釋。
最廣泛地運(yùn)用類比、模擬和模型方法是仿生學(xué)研究方法的突出特點(diǎn)。其目的不在于直接復(fù)制每一個細(xì)節(jié),而是要理解生物系統(tǒng)的工作原理,以實現(xiàn)特定功能為中心目的。—般認(rèn)為,在仿生學(xué)研究中存在下列三個相關(guān)的方面:生物原型、數(shù)學(xué)模型和硬件模型。前者是基礎(chǔ),后者是目的,而數(shù)學(xué)模型則是兩者之間必不可少的橋梁。
由于生物系統(tǒng)的復(fù)雜性,搞清某種生物系統(tǒng)的機(jī)制需要相當(dāng)長的研究周期,而且解決實際問題需要多學(xué)科長時間的密切協(xié)作,這是限制仿生學(xué)發(fā)展速度的主要原因。
細(xì)胞仿生學(xué)
細(xì)胞仿生學(xué)也在水過濾領(lǐng)域初露崢嶸,科學(xué)家們希望借用人體與植物體內(nèi)存在的一種薄膜(只讓水進(jìn)出微生物的細(xì)胞),將海水變成飲用水。在這一思路的指導(dǎo)下,他們研制出了一種“水通道”濾水設(shè)備,這款配備了“內(nèi)部水通道(Aquaporin Inside)”技術(shù)的纖細(xì)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(xué)家們用于能源的捕獲和存儲領(lǐng)域。美國康奈爾大學(xué)薩賓設(shè)計實驗室的科學(xué)家們正在研制名為“電子皮膚(eSkin)”的適應(yīng)性建筑外層,這一外層利用了肺部細(xì)胞的特性,讓建筑可與周圍環(huán)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(jù)報道,美國猶他大學(xué)的研究人員根據(jù)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(zhuǎn)化屬性的酶做催化劑。