
《十万个为什么》仿生学读后感
我怀着好奇的情绪去看这本书。
这是一本与科学有关的书。
并与我们生活中的数学也有联系,但是十分好奇,想把这本书看完,可惜由于时间短暂,我只读完了一部分。
在这一本书中,让我感到有意思的资料《蜂窝为什么都是六角形的》开始我读完题目,想蜂窝也有圆的啊为啥都是六边形的
我拿着问题就认真的读了起来。
边读边想,让我联想到现实中的真实的蜜蜂窝了。
从正面看上去或者侧面看上去却是整齐的,但是六角形的蜂窝确实也有必须的科学性,而有法国的科学家“乌拉尔奇”,在18世纪初他测量了;他告诉我们一个规律,那就是蜂窝,每个菱形的钝角度是109°28′(读作109度28分)但有什么奥秘吗
由于计算得出,结果竟与蜂窝的角度完全相同,也存在稳定性,而与我们猜想的圆形有太大的差别。
从这次读书中让我感受到了虽然是一件和平常的事物。
并非是不合理的的。
万物的确有他们的科学性和规律性。
而人类在蜂窝的构造上得到了不少的启示如:在制飞机的材料上应用到它这样能够节约材料减轻飞机重量又确保飞机结实和隔热、隔音。
同样蜂窝的原理在建筑上也有广泛性啊
神奇的蜂窝凝结大自然无穷的智慧,让我不禁想到了许多,更让我感到智慧的伟大。
我们就应多留心一点万物的规律,就会探索到更多的丰富的知识、道理。
眼睛与仿生学读后感怎么写
大自然是人类的老师,仿生学为我们学习、生活提供了丰资源。
该学科的问世,为人类开辟了独特的制造技术发展道路--向生索取灵感的道路,大大开阔类的技术眼界,显示了巨大的发展潜力。
本次学习我了解到:仿生学是类模仿生物功能,来发明创造技术结构的科学。
它是20世纪60年代出现的一门新型边缘学科。
研究对象是生物结构、功能和工作原理,并将原理移植于人造工程技术之中,用以发明、创造新技术。
人类利用仿生学的发明都有哪些?
1。
由令人讨厌的苍蝇,仿功一种十分奇特的小型气体分析仪。
被安装宙飞船的座舱里,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。
屋顶瓦楞模仿动物的鳞甲。
11。
船桨模仿的是鱼的鳍。
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。
根据鲨鱼特征制造的泳衣,将阻力减少到最小。
18。
飞机(鸟) 19。
潜水艇(鱼)
人类利用仿生学的例子有哪些
蝙蝠会释放出一种超声波,这种声波遇见物体时就会反弹回来,而人类听不见。
雷达就是根据蝙蝠的这种特性发明出来的。
在各种地方都会用到雷达,例如:飞机、航空等。
苍蝇的触角像是一台灵敏的。
仿生学家由此得到启发,根据苍蝇嗅觉器官的结构和功能,仿制成一种十分奇特的小型。
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。
另外苍蝇的楫翅(又叫平衡棒)是个“天然导航仪”,人们模仿它制成了“”。
这种仪器已经应用在火箭和高速飞机上,实现了自动驾驶。
蛋壳与 蛋壳呈拱形,跨度大,包括许多力学原理。
虽然它只有2 mm的厚度,但使用铁锤敲砸也很难破坏它。
建筑学家模仿它进行了设计。
这类建筑有许多优点:用料少,跨度大,坚固耐用。
也并非都是拱形,举世闻名的则像一组泊港的群帆。
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、箱形大梁、工形截面钣梁以及、空间薄壁结构等都是根据这条结论得来的。
昆虫与仿生 昆虫个体小,种类和数量庞大,占现存动物的75%以上,遍布全世界。
它们有各自的生存绝技,有些技能连人类也自叹不如。
人们对自然资源的利用范围越来越广泛,特别是仿生学方面的任何成就,都来自生物的某种特性。
\ \ 在时期,出于军事上的需要,为使舰艇在水下隐蔽航行而制造出潜水艇。
当工程技术人员在设计原始的潜艇时,是先用石块或铅块装在潜艇上使它下沉,如果需要升至水面,就将携带的石块或铅块扔掉,使艇身回到水面来。
以后经过改进,在潜艇上采用浮箱交替充水和排水的方法来改变潜艇的重量。
以后又改成压载水舱,在水舱的上部设放气阀,下面设注水阀,当水舱灌满海水时,艇身重量增加使它潜入水中。
需要紧急下潜时,还有速潜水舱,待艇身潜入水中后,再把速潜水舱内的海水排出。
如果一部分压载水舱充水,另一部分空着,潜水艇可处于半潜状态。
潜艇要起浮时,将通入水舱排出海水,艇内海水重量减轻后潜艇就可以上浮。
如此优越的机械装置实现了潜艇的自由沉浮。
但是后来发现鱼类的沉浮系统比人们的发明要简单得多,鱼的沉浮系统仅仅是充气的鱼鳔。
鳔内不受肌肉的控制,而是依靠分泌氧气进入鳔内或是重新吸收鳔内一部分氧气来调节鱼鳔中气体含量,促使鱼体自由沉浮。
然而鱼类如此巧妙的沉浮系统,对于潜艇设计师的启发和帮助已经为时过迟了。
声音是人们生活中不可缺少的要素。
通过语言,人们交流思想和感情,优美的音乐使人们获得艺术的享受,工程技术人员还把声学系统应用在工业生产和军事技术中,成为颇为重要的信息之一。
自从潜水艇问世以来,随之而来的就是水面的舰船如何发现潜艇的位置以防偷袭;而潜艇沉入水中后,也须准确测定敌船方位和距离以利攻击。
因此,在期间,在海洋上,水面与水中敌对双方的斗争采用了各种手段。
海军工程师们也利用声学系统作为一个重要的侦察手段。
首先采用的是水听器,也称噪声测向仪,通过听测敌舰航行中所发出的噪声来发现敌舰。
只要周围水域中有敌舰在航行,机器与螺旋桨推进器便发出噪声,通过水听器就能听到,能及时发现敌人。
但那时的水听器很不完善,一般只能收到本身舰只的噪声,要侦听敌舰,必须减慢舰只航行速度甚至完全停车才能分辨潜艇的噪音,这样很不利于战斗行动。
不久,法国科学家郎之万(1872~1946)研究成功利用超声波反射的性质来探测水下舰艇。
用一个,向水中发出超声波后,如果遇到目标便反射回来,由接收器收到。
根据接收回波的时间间隔和方位,便可测出目标的方位和距离,这就是所谓的声纳系统。
人造声纳系统的发明及在侦察敌方潜水艇方面获得的突出成果,曾使人们为之惊叹不已。
岂不知远在地球上出现人类之前,蝙蝠、海豚早已对“回声定位”声纳系统应用自如了。
蝙蝠能用耳朵与嘴“看东西”蝙蝠能用耳朵与嘴“看东西”生物在漫长的年代里就是生活在被声音包围的自然界中,它们利用声音寻食,逃避敌害和求偶繁殖。
因此,声音是生物赖以生存的一种重要信息。
意大利科学家斯帕拉捷很早以前就发现蝙蝠能在完全黑暗中任意飞行,既能躲避障碍物也能捕食在飞行中的昆虫,但是塞住蝙蝠的双耳、封住它的嘴后,它们在黑暗中就寸步难行了。
面对这些事实,斯帕拉捷提出了一个使人们难以接受的结论:蝙蝠能用耳朵与嘴“看东西”。
它们能够用嘴发出超声波后,在超声波接触到障碍物反射回来时,用双耳接收到。
第一次世界大战结束后,1920年,哈台认为蝙蝠发出声音信号的频率超出人耳的听觉范围。
并提出蝙蝠对目标的定位方法与第一次世界大战时郎之万发明的用超声波回波定位的方法相同。
遗憾的是,哈台的提示并未引起人们的重视,而工程师们对于蝙蝠具有“回声定位”的技术是难以相信的。
直到1983年采用了电子测量器,才完完全全证实蝙蝠就是以发出超声波来定位的。
但是这对于早期雷达和声纳的发明已经不能有所帮助了。
蜻蜓的翅膀对造飞机的启示蜻蜓的翅膀对造飞机的启示另一个事例是人们对于昆虫行为为时过晚的研究。
在利奥那多·达·芬奇研究鸟类飞行造出第一个飞行器400年之后,人们经过长期反复的实践,终于在1903年发明了飞机,使人类实现了飞上天空的梦想。
由于不断改进,30年后人们的飞机不论在速度、高度和飞行距离上都超过了鸟类,显示了人类的智慧和才能。
但是在继续研制飞行更快更高的飞机时,设计师又碰到了一个难题,就是气体动力学中的颤振现象。
当飞机飞行时,机翼发生有害的振动,飞行越快,机翼的颤振越强烈,甚至使机翼折断,造成飞机坠落,许多试飞的飞行员因而丧生。
飞机设计师们为此花费了巨大的精力研究消除有害的颤振现象,经过长时间的努力才找到解决这一难题的方法。
就在机翼前缘的远端上安放一个加重装置,这样就把有害的振动消除了。
可是,昆虫早在三亿年以前就飞翔在空中了,它们也毫不例外地受到颤振的危害,经过长期的进化,昆虫早已成功地获得防止颤振的方法。
生物学家在研究蜻蜓翅膀时,发现在每个翅膀前缘的上方都有一块深色的角质加厚区——翼眼或称翅痣。
如果把翼眼去掉,飞行就变得荡来荡去。
实验证明正是翼眼的角质组织使蜻蜓飞行的翅膀消除了颤振的危害,这与设计师高超的发明何等相似。
假如设计师们先向昆虫学习翼眼的功用,获得有益于解决颤振的设计思想,就可似避免长期的探索和人员的牺牲了。
面对蜻蜓翅膀的翼眼,飞机设计师大有相见恨晚之感
以上这四个事例发人深省,也使人们受到了很大启发。
早在地球上出现人类之前,各种生物已在大自然中生活了亿万年,在它们为生存而斗争的长期进化中,获得了与大自然相适应的能力。
生物学的研究可以说明,生物在进化过程中形成的极其精确和完善的机制,使它们具备了适应内外环境变化的能力。
生物界具有许多卓有成效的本领。
如体内的生物合成、能量转换、信息的接受和传递、对外界的识别、导航、定向计算和综合等,显示出许多机器所不可比拟的优越之处。
生物的小巧、灵敏、快速、高效、可靠和抗干扰性实在令人惊叹不已。
仿生学在人类哪些领域运用
--海洋动物仿生学 海蜇,早在5亿多年前就漂浮在海洋里,是一种极古老的腔肠动物,还是预报风暴最早、最准确的“顺风耳”。
因为它的“耳朵”(细柄上的小球)中有小小的听石,风暴产生时发出的次声波(由空气和波浪摩擦而严生,频率为8赫兹-13赫兹,传播比风暴、波浪的速度快)冲击小小听石“球”壁的神经感受器,于是海蛰就稳约听到了即将来临的风暴的隆隆声,便警惕地离岸游向大海避灾。
人们模拟海蛰感受次声波的器官,设计成功精确的“水母耳”仪器。
它由喇叭、接受次声波的共振器和把这种振动转变为电脉冲的转换器以及指示器组成。
将这种仪器安装在船的前甲板上,喇叭做360°旋转。
当它接收到8赫兹-13赫兹的次声波时,旋转自动停止,喇叭所指示的方向,就是风暴将要来临的方向。
指示器还可以告诉人们风暴的强度。
这种仪器,可提前15小时左右预报风暴。
鲎,早在4亿多年前出现于地球上,是老资格的海洋节肢动物。
但它进化不大,眼睛却很奇特--有4只。
前面的两只小眼直径只有0.5毫米左右,都有晶状体和视网膜;视网膜中有50个-80个感光细胞,对近紫外辐射最敏感,但刺激停止后,小眼反应即降为零。
对鲎行为影响最大的是两侧的复眼。
受光束照射后,复眼产生脉冲。
一只眼受光束照射,一只眼产主脉冲;两只眼同时受光束照射,两只眼同时产生脉冲,但比光束照射一只眼时产生的脉冲的频率略低些。
人类受其启示,研制成功一种电子模拟装置,能解10个元素构成的网络方程,应用这个原理制成的电视摄影机,能在激光下提供清晰度较高的电视影象。
鱼能在伸手不见五指的海里与海流搏斗,并能准确地发现障碍物,确定正确的方向。
这些本领十分奇特。
科学研究表明,这些行为是鱼类使用身体上的侧线完成的,它是鱼类的“第六感”系统,由数千个延伸整个身体的细小毛发细胞组成。
即使是在完全黑暗的海水中,侧线也会对鱼类身体周围的水流做出反应,从而正确地侦测到障碍物和水流的动物。
不久前,伊利诺伊州立大学的科研小组仿生开发出一套可使机器人拥有“第六感”的人工侧线,它与鱼类的侧线系统相似。
这种人工侧线由许多排列在表面的,类似于发束的微小硅片组成,每一条都通过微较链连接在一个电子感应器上。
当水流与硅束接触时,硅束会因不同的水流速度而弯曲,使传感能侦测到硅束弯曲的角度和方向,从而帮助机器人找出它想去的方向。
模拟昆虫武器漫谈 各种与蝴蝶、蜻蜒、蜜蜂、苍蝇和壁虱等昆虫一模一样的侦察机器人武器,以及形状像螃蟹和鱼的侦察与攻击机器人武器从空中、地面和水中前往敌军驻地和战场的情景,使人想起科幻小说和电脑游戏。
但是,在不久的将来,这种超小型侦察机器人武器无疑会实用化。
有人预测,模拟昆虫武器将在21世纪中叶投入实用。
目前,美国步兵部队在进行侦察和确定炮击目标时,都是利用数米大小的无人驾驶飞机和无人驾驶直升机。
而模拟昆虫武器只有十几厘米大小,它不采用螺旋桨,而是像真正的昆虫那样振翅飞行。
一种称为”微型空中工具”的超小型飞机长约20厘米,重约90克,飞行时间达二三十分钟,机上的传感器可以将捕捉到的信息传送出去。
敌人司令部、秘密基地、兵工厂、元首办公室和内阁会议室内部等,这些人造卫星和大型侦察机无法进入的地方,模拟昆虫武器都可以凭借自身独特的优点,毫不费力深入进行侦察。
据美国<<防务新闻>>报道,位于新墨西哥州阿尔伯克基的圣地亚国家研究所正在研制几厘米到几毫米大小的昆虫机器人,目的在于侦察敌对国储藏核武器和生化武器的设施和工厂的内部情况。
这种机器人体积小,只有一种探测能力。
因此,需要通过大量散布机器人来互相补充性能。
工作人员首先在作为目标的设施附近设置外形如砖头和岩石等物品的“主机”。
昆虫机器人根据事先制定的计划,依靠自己的力量接近设施。
一旦到达目标,即使是很小的缝隙也可以潜入,并将探测到的数据传输给“主机”或者传输给从上空经过的人造卫星。
结束了工作任务的机器人回到“主机”,由工作人员收回。
美国洛克希德———马丁公司正在研制一种全长20厘米左右的昆虫机器人。
它虽然同真正的蝴蝶和鸟不太一样,却能在50米高的上空收集各种情报。
稍加迷彩之后,不但肉眼看不到,就连雷达也难以探测到。
酷似空棘鱼和海蛰的攻击型机器人武器也登场了。
给鱼状的机器人安装炸药,可以使其攻击停泊在军港的舰艇。
这种机器鱼上的炸药的数量很少,无法将舰艇击沉,但是能够对声纳等军舰的重要部位进行一发必中的攻击,破坏其部分零件,就足以推迟其参加作战的时间。
美国的研究机构为了将模拟昆虫侦察机器人武器投入实用,正在推进各项研究工作。
据说,如果进展顺利,今后5年内美国可以将初步的模拟昆虫侦察机器人武器投入实用。
然而,在将模拟昆虫武器投入实用上还面临着种种困难。
如何做到真正地像昆虫那样飞行,是研制工作的难点。
传送天线和提供动力是两个最大的困难。
天线和传感器越小,性能就越小,因此,研究人员希望能够开发出与昆虫的触角同样大小的天线。
同时,能够充分提供电力的小型燃料电池也正在研究之中。
美国麻省理工学院正在开发像衬衫扣子那样大的喷气发动机,而如何消除噪音和如何解决只能使用20分钟左右的燃料等问题,又将成为重大的课题。
• 蝴蝶与仿生 五彩的蝴蝶锦色粲然,如重月纹凤蝶,褐脉金斑蝶等,尤其是荧光翼凤蝶,其后翅在阳光下时而金黄,时而翠绿,有时还由紫变蓝。
科学家通过对蝴蝶色彩的研究,为军事防御带来了极大的裨益。
利用蝴蝶的色彩在花丛中不易被发现的道理,在军事设施上覆盖蝴蝶花纹般的伪装。
根据同样的原理,后来人们还生产出了迷彩服,大大减少了战斗中的伤亡。
• 甲虫与仿生 有一种步甲,当其自卫时,可喷射出具有恶臭的高温液体“炮弹”,以迷惑、刺激和惊吓敌害。
科学家将其解剖后发现甲虫体内有三个小室,分别储有二元酚溶液、双氧水和生物酶。
二元酚和双氧水流到第三小室与生物酶混合发生化学反应,瞬间就成为 100 ℃的毒液,并迅速射出。
这种原理已应用于军事技术中。
萤火虫可将化学能直接转变成光能,且转化率达 100%,而普通电灯的发光效率只有6%。
人们模仿萤火虫的发光原理制成的冷光源可将发光效率提高十几倍,大大节约了能量。
另外,根据甲虫的视动反应机制研制成功的空对地速度计已成功地应用于航空事业中。
• 蜻蜓与仿生 蜻蜓通过翅膀振动可以产生不同与周围大气的局部不稳定气流,并利用气流产生的涡流来使自己上升。
蜻蜓能在很小的推力下翱翔,不但可向前飞行,还能向右和左右飞行,其向前飞行速度可达 72km\\\/小时。
此外,蜻蜓的飞行行为简单,仅靠两对翅膀不停地拍打。
科学家根据此结构基础研制成功了直升飞机。
飞机在高速飞行时,常会引起剧烈振动,甚至有时会折断机翼而引起飞机失事。
蜻蜓依靠加重的翅痣在高速飞行时安然无恙,于是人们仿效蜻蜓在飞机的两翼加上了平衡重锤,解决了因高速飞行而引起振动这个令人棘手的问题。
人类利用仿生学发明了什么
人类的发明——来自动物的灵感 船和潜艇来自人们对鱼类和海豚的模仿。
科学家根据火野猪的鼻子测毒的奇特本领制成了世界上第一批防毒面具。
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。
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。
人类还利用蛙跳的原理设计了蛤蟆夯(hang)。
人类模仿警犬的高灵敏嗅觉制成了用于侦缉的“电子警犬”。
仿生与高科技 现代的雷达,一种无线电定位和测距装置:科学家研究发现蝙蝠魔不是靠眼睛,而是靠嘴、喉和耳朵组成的回声定位系统。
因为蝙蝠魔在飞行时发出超声波,又能觉察出障碍物反射回来的超声波。
科学家据此设计出了现代的雷达——一种无线电定位和测距装置 …科学家通过对海豚游泳阻力小的研究发明了能提高鱼雷航速的人工海豚皮;以及模仿袋鼠在沙漠运动形式的无轮汽车(跳跃机)等。
前苏联科学院动物研究所的科学家在企鹅王的启示下,他们设计了一种新型汽车--“企鹅王”牌极地越野汽车。
这种汽车的宽阔的底部,直接贴在雪面上,用轮勺撑动着前进,行驶速度可达50公里/小时。
科学家模仿昆虫制造了太空机器人。
澳大利亚国立大学的一个科研小组通过对几种昆虫的研究,已经研制出一个小型的导航和飞行控制装置。
这种装置可以用来装备用于火星考察的小型飞行器。
英国科学家在仿生学启发下,正在研制一种可以靠尾鳍摆动以S形“游水”的潜艇新式潜艇的主要创新之处是使用了被称为“象鼻致动器”的装置。
“象鼻”由一组用薄而柔软的材料做成的软管组成,模仿肌肉活动,推动鳍的运动。
这种新式潜艇可以充当水底扫雷潜艇,用来对付最轻微的声响或干扰便会引爆的水雷。



