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安徽矿井专用模型实验装置供应商

发布时间:2024-09-20 00:54:37

A. 湘潭大学和东北林大排名

——走进湘潭大学能源工程学院
(《中国煤炭报》2010年4月23日第三版)
报记者 周黎明

湘潭大学能源工程学院是湘潭大学22个学院(教学部)之一。据了解,该学院的前身是原湖南工业学校,1958年9月在湖南省资兴三都镇创办。2002年1月,湖南工业学校实质性并入湘潭大学,组建了湘潭大学职业技术学院。2008年9月10日,湘潭大学能源工程学院正式挂牌成立,由此实现了由中专到大专,由大专到本科的跨越。
由于该学院为社会输送了大批技术和管理骨干,因此被称为煤炭行业的“黄埔军校”。目前,该学院在职职工176人,专任教师88人,其中副高以上职称41人;教师中博士1人,在读博士3人,硕士33人,获全国优秀教师称号3人,获省级、部级优秀教师称号12人,担任全国、省专业学会或学科研究会理事以上职务31人;在校学生2400余人。
该学院积极引导和激励教师职工投身科研。截至2009年11月底,该学院获得省厅级科研课题13项,校级教改课题3项,横向课题2项,发表有较高价值的论文55篇。
目前,该学院设有资源与环境工程、机电与电子工程、工程管理、计算机、基础教学、职业技能鉴定与培训6个系(部),开设采矿工程、测绘工程、电子信息科学与技术(矿山机电方向)及安全工程4个本科专业和煤矿开采技术、煤矿通风与安全、煤矿测量与地质、矿山机电、机电一体化技术、应用电子技术、检测技术及应用、供热通风与空调工程、商务英语、导游、会计电算化、文秘、计算机应用技术、计算机信息管理、计算机网络技术、建筑工程技术、工程测量技术17个专科专业。
同时,该学院还开办了采矿工程专业函授本科,煤矿开采技术专业函授专科,文化产业、商贸英语、会计电算化自考本科。
该学院实验楼总面积约6000平方米,拥有“采矿工程与安全技术实践教学中心”和“电子信息科学与技术实践教学中心”。2009年,该学院投资100余万元,兴建了现代化综合仿真通风安全系统实验室和现代化矿井模型实验室。
2006年以来,该学院先后开办了煤矿开采技术、矿山机电,地质与测量、煤矿机电运输等9期培训班,培训学员700余人。
2007年以来,湘潭大学与湘煤集团签署了联合培养矿山急需人才的协议,联合培养了煤矿开采技术、煤矿通风与安全、煤矿测量与地质、矿山机电4个专业的学生800余人,形成了多层次、多形式办学格局。
2009年9月,该学院与湘煤集团下辖的周源山煤矿、唐煤公司、红卫矿业公司等7家单位建立了矿业类专业实习基地。

B. 结构模型实验和地质力学模型实验的异同

1 . 结构模型实验

①是研究弹性范围内线弹性应力模型,与研究超出弹性范围直至破坏的弹塑性模型试验,根据相似理论在模拟结构原型的模型上进行的力学试验。

②将作用在原型水工建筑上的力学现象,按一定的相似关系缩小,重演到模型上,从模型演示的与原型相似的力学现象中,采用电测技术量测应变和位移,以确定其应力、位移和安全度,再通过相似关系换算到原型,从而与设计成果分析对比,验证设计方案的合理性、计算数据的可靠性。

2 .地质力学模型实验

①是地力学模型试验门或岩石力学模型试验,用于研究地基本身及其对上部建筑的影响。

②是基于一定的相似原理对某一工程地质构造进行缩尺研究的一种物理模拟方法。

地质力学模型试验又称地力学模型试验门或岩石力学模型试验。

近代由于生产建设及科学技术的发展越来越多的建筑物需要修建在具有复杂地质构造的岩基上或岩体内,如大坝、厂房、隧洞、地下电站、地下油库、矿井等等。这类建筑物的抗沿滑稳定性、基础变形对建筑物结构的影响、地下结构的围岩稳定和衬助压力、岩体高边坡的稳定问题等,都是地质力学模型试验的研究内容。而且,近年来随着试验量测技术的提高,地质力学模型试验中的一些研究课题,已由定性分析阶段进入定量分析阶段。

C. 老师要求我们从一些小动物身上得到启示发明一种东西,谁能帮帮我.(自己发明)

蝙蝠-雷达
小鸟-飞机
青蛙-电子蛙眼
鲨鱼-潜水艇
变色龙-便衣
鲸鱼-提高轮船速度
蜻蜓-让飞机的机翼不会破碎
长颈鹿-抗荷服
海母-暴雨检查器
萤火虫-人工冷光
龙虾-气味探测仪
1。由令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。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。

有名的例子很多,如模仿海豚皮而构造的“海豚皮游泳衣”、科学家研究鲸鱼的皮肤时,发现其上有沟漕的结构,于是有个科学家就依照鲸鱼皮构造,造成一个薄膜蒙在飞机的表面,据实验可节约能源3%,若全国的飞机都蒙上这样的表面,每年可节约几十亿。又如有科学家研究蜘蛛,发现蜘蛛的腿上没有肌肉,有脚的动物会走,主要是靠肌肉的收缩,现在蜘蛛没有肌肉为什么会走路?经研究蜘蛛不是靠肌肉的收缩进行走路的,而是靠其中的“液压”的结构进行走路,据此人们发明了液压步行机……总之,从自然界得到启迪, 模仿其结构进行发明创造.这就是仿生学. 这是我们向自然界学习的一个方面.另一方面,我们还可以从自然的规律中得到启迪,利用其原理进行设计(包括设计算法),这就是智能计算的思想
鸟类对仿生学的贡献

从始祖鸟的出现到现在,在这亿万年的漫长进化过程中,鸟类形成了许多卓有成效的导航、识别、计算、能量转换等系统,其灵敏性、高效性、准确性、抗干旱性都另人惊叹不已。人们研究这些结构和功能原理并加以模拟,用来改善现有的或创造新的机械、仪器、工艺,这就是仿生学研究的一项重要内容。

鸟类有高超的飞行本领,当然现代的飞机在很多性能上都远远超过鸟类,可是在节约能源上,在灵巧性上就相形见绌了。如一只鸟连续在海洋上空飞行4000多公里,体重减轻0.06公斤;小巧的蜂鸟不仅能垂直起落,而且在吮吸花蜜时能取直立姿势,悬在空中进退自如,灵活异常。对这些特殊功能的研究利用,将会使飞机的性能进一步得到改进。

如野鸭能悠然自得地飞行在9500米的半高空,而人在登上4500米时呼吸已经感到很困难了。研究鸟为什么会在空气稀薄的条件下脑血管依然畅通,可对人类在供氧不足的环境中正常生活和延长生命有重要意义。

鸽子在仿生学方面有很大的贡献。它的腿上有一个小巧而灵敏的感受地震的特殊结构,人们根据它的原理仿制出一种新的地震仪,使地震预报更加准确。它的眼睛有着特殊的识别本领,这是由于它的视网膜上有6种功能专一的神经节细胞:叶亮度检测器、普通边检测器、凸边检测器、方向检测器、垂直边检测器、水平检测器,人们模仿它视网膜上的细胞结构制成的鸽眼电子模型,虽结构还不及它的复杂和完善,但安装在警戒雷达上、应用于电子计算机处理有关数据方面已有广阔的前景。

地球上海水占总水量的97%。而海水的人工淡化器目前设备庞大、结构复杂、耗能量高。但海鸥、信天翁这些海鸟却可以通过眼睛附近一条盐腺把喝下去的海水中的盐分排出,一旦完成这个功能的模拟,人类利用海洋的前景将会更加广阔。

此外,人们根据鹰眼的结构正在研制鹰眼系统导弹,这种导弹在飞临打击目标上空时就能自动寻找、识别目标而跟踪攻击。
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,尤其是萤光翼凤蝶,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。在二战期间,德军包围了列宁格勒,企图用轰炸机摧毁其军事目标和其他防御设施。苏联昆虫学家施万维奇根据当时人们对伪装缺乏认识的情况,提出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。因此,尽管德军费尽心机,但列宁格勒的军事基地仍安然无惹,为赢得最后的胜利奠定了坚实的基础。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。

人造卫星在太空中由于位置的不断变化可引起温度骤然变化,有时温差可高达两、三网络,严重影响许多仪器的正常工作。科学家们受蝴蝶身上的鳞片会随阳光的照射方向自动变换角度而调节体温的启发,将人造卫星的控温系统制成了叶片正反两面辐射、散热能力相差很大的百叶窗样式,在每扇窗的转动位置安装有对温度敏感的金属丝,随温度变化可调节窗的开合,从而保持了人造卫星内部温度的恒定,解决了航天事业中的一大难题。

-- 甲虫与仿生
屁步甲炮虫自卫时,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3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。这种原理目前已应用于军事技术中。二战期间,德国纳粹为了战争的需要,据此机理制造出了一种功率极大且性能安全可靠的新型发动机,安装在飞航式导弹上,使之飞行速度加快,安全稳定,命中率提高,英国伦敦在受其轰炸时损失惨重。美国军事专家受甲虫喷射原理的启发研制出了先进的二元化武器。这种武器将两种或多种能产生毒剂的化学物质分装在两个隔开的容器中,炮弹发射后隔膜破裂,两种毒剂中间体在弹体飞行的8~10秒内混合并发生反应,在到达目标的瞬间生成致命的毒剂以杀伤敌人。它们易于生产、储存、运输,安全且不易失效。萤火虫可将化学能直接转变成光能,且转化效率达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
蜻蜒通过翅膀振动可产生不同于周围大气的局部不稳定气流,井利用气流产生的涡流来使自己上升。蜻蜒能在很小的推力下翱翔,不但可向前飞行,还能向后和左右两侧飞行,其向前飞行速度可达72km/h。此外,蜻蜒的飞行行为简单,仅靠两对翅膀不停地拍打。科学家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。蜻蜒依靠加重的翅痣在高速飞行时安然无恙,于是人们仿效蜻蜒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。

-- 苍蝇与仿生
昆虫学家研究发现,苍蝇的后翅退化成一对平衡棒。当它飞行时,平衡棒以一定的频率进行机械振动,可以调节翅膀的运动方向,是保持苍蝇身体平衡的导航仪。科学家据此原理研制成一代新型导航仪——振动陀螺仪,大大改进了飞机的飞行性能LlJ,可使飞机自动停止危险的滚翻飞行,在机体强烈倾斜时还能自动恢复平衡,即使是飞机在最复杂的急转弯时也万无一失。 苍蝇的复眼包含4000个可独立成像的单眼,能看清几乎360°范围内的物体。在蝇眼的启示下,人们制成了由1329块小透镜组成的一次可拍1329张高分辨率照片的蝇眼照像机,在军事、医学、航空、航天上被广泛应用。苍蝇的嗅觉特别灵敏并能对数十种气味进行快速分析且可立即作出反应。科学家根据苍蝇嗅觉器官的结构,把各种化学反应转变成电脉冲的方式,制成了十分灵敏的小型气体分析仪,目前已广泛应用于宇宙飞船、潜艇和矿井等场所来检测气体成分,使科研、生产的安全系数更为准确、可靠。

-- 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。

-- 其它昆虫与仿生
跳蚤的跳跃本领十分高强,航空专家对此进行了大量研究,英国一飞机制造公司从其垂直起跳的方式受到启发,成功制造出了一种几乎能垂直起落的鹞式飞机。现代电视技术根据昆虫单复眼的构造特点,造出了大屏幕彩电,又可将一台台小彩电荧光屏组成一个大画面,且可在同一屏幕上任意位置框出某几个特定的小画面,既可播映相同的画面,又可播映不同的画面。科学家根据昆虫复眼的结构特点研制成功的多孔径光学系统装置,更易于搜索到目标,已在国外一些重要武器系统中应用。根据某些水生昆虫的组成复眼的单眼之间相互抑制的原理,制成的侧抑制电子模型,用于各类摄影系统,拍出的照片可增强图像边缘反差和突出轮廓,还可用来提高雷达的显示灵敏度,也可用于文字和图片识别系统的预处理工作。美国利用昆虫复眼加工信息及定向导航原理,研制了具有很大实用价值的仿昆虫复眼寻的末制导导引头的工程模型。日本利用昆虫形态及特性开发研制了六足机器人等工学机器和建筑物的新构造方式。
-- 未来展望
昆虫在亿万年的进化过程中,随着环境的变迁而逐渐进化,都在不同程度地发展着各自的生存本领。随着社会的发展,人们对昆虫的各种生命活动掌握得越来越多,越来越意识到昆虫对人类的重要性,再加上信息技术特别是计算机新一代生物电子技术在昆虫学上的应用,模拟昆虫的感应能力而研制的检测物质种类和浓度的生物传感器,参照昆虫神经结构开发的能够模仿大脑活动的计算机等等一系列的生物技术工程,将会由科学家的设想变为现实,并进入各个领域,昆虫将会为人类做出更大的贡献。

-- 昆虫知多少

对人类危害最大的昆虫是蚊子,它们每年使300万人死于其传染的疟疾、黄热病、登革热等疾病。

蚂蚁是力气最大的昆虫,它可支撑其体重300倍的重物。

跳蚤是跳高冠军,它一跳就是其体长的200倍。这相当于人跳400m高。

蝗虫是飞行能力最强的昆虫,它可以连续不停地飞行9个小时。

食量最大的天蛾幼虫,它在出生一个月内可吃掉比其体重重80000倍的东西。

一头桑蚕可纺出长达一公里多长的单条纤维。

移动最快的昆虫是热带蟑螂,每秒钟可移动40~43倍体长的距离,相当于人每秒前进130m。

小蚋是翅振速率最快的昆虫,每秒钟可拍打60000万次。

反差最大的昆虫是产于非洲的一种凤蝶,美不胜收,但其臭无比,而且有剧毒。

天蛾是嗅觉归灵敏的昆虫,其雄蛾可以在十几公里以外嗅到雌蛾散发出的气味。虽然雌蛾释放的信息素只有0.0001mg。

眼睛最多的昆虫是晴蜓,它的一只复眼由28000个单眼组成。

最勤劳的昆虫是蜜蜂,它一生不辞劳苦地到处寻觅花粉、花蜜,直到死亡。

蜂巢中,由40g蜡筑出的蜜室可以承载2kg重蜂蜜。

蜜蜂要采集2000朵花的花蜜才能生产出一茶匙的蜂蜜。

萤火虫是光能转换率最好的昆虫,它们可将90%的能量转换成光能。我们平时用的灯泡能量转换率只有5.5%。

最小的昆虫是北美的一种小虫,身长仅0.25mm,可直接穿过一个针眼。

最大的昆虫是产于印度尼西亚的大竹节虫,其翼间宽33cm,另一种印度大蚕蛾,翅展开宽度亦有30cm。

外表形态最原始的昆虫是蟑螂,2.5亿年来它们几乎完全没变。

白蚁含有60%的蛋白质,而牛排只含15%,所以以昆虫作食物的人越来越多,可以预料白蚁将是人类未来重要的蛋白质来源之一。

最美丽的昆虫是鞘翅目中的一种花金龟,其鞘翅上有金色、宝蓝、烟黑、柠檬黄、桃红和豆绿等色,还有发亮的紫色触角,而且极协调。据说每只可售到五万美元。

种类最多的昆虫是鞘翅目昆虫,科学家预计地球上可能有三百万种以上,而目前有记录的已近五十万种,几乎占已知动物总类的30%和昆虫种类的一半。

从仿生学角度来看,被人类研究得最多的昆虫是苍蝇,其眼、足、平衡棒、舐吸式口器、免疫能力、飞行技巧等诸多方面的仿生成果以应用到人类生活的许多方面。

炮虫(步甲科屁步甲属)会自行喷出温度约100℃、由过氧化氢和氢醌混合腐蚀性气体来驱赶进犯者。它像枪一样地连续射20次,射程为5cm,为其体长的4倍。这种甲虫不会受热或腐蚀性气体的伤害。

智商最高的昆虫是蜜蜂,一美科学家在按1、2、4、8、16、32……的规律往地上白方块上加糖,在其加完32正准备到64位方块时,那儿已经有许多蜜蜂在等候了,该科学家沮丧地说:“也不知是我在拿它们做试验,还是它们在拿我在做试验!”。这一发现证明了有些动物也有抽象思维能力。

昆虫中最残酷且规模最大的战争发生在蚂蚁中,本人曾亲睹过这样一件事。在一近一平方米的范围内全是我们常见的蚂蚁,它们在激战,死伤无数。据说南美的蚁战规模还有大得多。这种战争场面不太容易看得到。

-- 昆虫与仿生学

被称为“仿生苍蝇”的一种机器人可能会引起战场外科的一场革命。它将是第一种在战场上那能被带领到负伤军人那里和给他们作紧急处理的机器人,在那里,由外科医生操作太危险了。

以前的外科医生机器人局限性很大,因为它们依靠受伤的军人携带。

“仿生苍蝇”找到伤员后,就展开它的马达驱动的手臂,执行外科手术,由可能在数百英里远的医生来引导。这种新的机器人是第一次使用两只手臂来进行遥控外科操作。

这种机器人将于本周稍后在海牙的国际医学仿真和教育会议上展示。

远程外科医生用视频照相机, 3D视频图像,立体声和远程工具和力量反馈来控制机器人。当外科医生移动工具,仿生苍蝇的手臂就进行模仿。当机器人碰到软组织,外科医生就通过力量反馈感到有阻力。

它已经被美国军医使用,作为训练帮助,并且在动物身上进行一些复杂的操作。

-- 蜜 蜂

蜂有许多种。有些蜂生活在由12只左右的蜂组成的群体之中,还有些则独居。最具有社会性的是蜜蜂,在一个蜂巢内可以有多达8万只的蜜蜂。

蜂巢最具特色的地方在于蜂室,许多蜂室连在一起形成蜂房。每个蜂室都呈六角形,这是一种结构坚固的形状。与建造其他形状相比,它既省蜡又省力。

一部分蜂室用来贮藏食物,即蜜蜂从花中采集来的那些花粉和花蜜。花蜜会在蜂室中变成蜂蜜。所有的卵都是由蜂后产下的,它在每个蜂室中产下一只卵。接下来,这些卵将由雌性工蜂来照料。

每个蜂室都是由蜜蜂体内分泌出的蜡制成的。蜜蜂会用嘴和前腿把蜡揉软以便加工。

当一只工蜂在花间飞来飞去时,它会把采集到的花粉贮藏在后腿的花粉蓝中。

一间蜂房有许多蜂室,其墙的厚度都是相同的。建造蜂房的工蜂会用它们的触角刺墙,看究竟刺进去多少,以此来判断墙的厚度。

-- 发现蚂蚁“吸血鬼” 解开蚂蚁进化之谜
在马达加斯加发现了一种食肉蚁群落。据科学家周二的介绍说,蚂蚁是这个世界上进化得最成功的昆虫物种,而这次发现的食肉蚁对于解开蚂蚁进化之谜将起到非常重要的作用。

这种蚂蚁长相非常可怕,发现它的人给它取名为“Dracula”蚁,它们在饥饿时会吸取它们自己幼虫体内的汁液来补充营养,这种行为被认为是蚂蚁与黄蜂之间在数百万年前进行的一种进化行为。

来自美国加州科学院的布来恩-费舍(Brian Fisher)在马达加斯加首都安塔那那利弗(Antananarivo)郊外55英里处的一个烂树桩内发现了这些食肉蚂蚁。

在人类已经了解的昆虫种类中,蚂蚁虽然很弱小,但它们在地球上分布最广,并且在数量上超过地球上任何种类的生物。研究人员想知道到底是什因素使蚂蚁进化得如此成功。

马达加斯加,是非洲东南部海域的一个岛国,由于其相对与世隔绝的生态环境,缺少新物种的竞争,部分较老或者可以说是“遗迹“物种在这里能够幸存下来,所以这个岛国已经被人们看成是一块富有生物信息的珍宝之地。

“Dracula”蚁是1993年首次在马达加斯加发现的,但这次费舍的发现是首次对这种蚂蚁生活群落的发现。这将允许科学家们了解到更多的蚂蚁进化细节。费舍认为“Dracula”蚁与早期的黄蜂之间有些必然联系。

在这种蚂蚁群落中,蚁后和工蚁在饥饿的时候,会到洞内的幼蚁室,在它们的幼虫身上打出一个洞,吸取它们的体液,获取养料。

费舍解释说,这就是为什么他会给这种蚂蚁起名为“Dracula”的原因,“Dracula”指的一种吸血鬼。他说:“我们认为这是一种非常残忍的自相残杀行为。”

他认为,以后对于“Dracula”蚁的研究可以使科学家们掌握更多蚂蚁行为的发展线索。最终使科学家可以重新考虑他们对于蚂蚁进化过程的所有设想。“这些最初的发现告诉我们,目前人们对蚂蚁进化过程的设想是不准确的。这次发现,最重要的事情不是我们找到了一个新物种,而是它对于帮助我们解开生命进化之谜非常重要。”

-- 从蝴蝶翅膀到防伪纸币

在一般人看来,蝴蝶翅膀与防伪纸币或防伪信用卡本是南其辕北其辙互不着边的两个事物,根本没有什么联系,可是,只要你耐心读完这不到千字的小文,你就会明白这其中确有某些因缘,而且,你还会看到仿生学这个学科的又一个妙用。请继续往下读!

所谓仿生学,它是研究如何模仿生物的结构和功能,来制造设备或物件以造福人类的学科。日前发表在英国《自然》杂志上的关于一种生活在印度尼西亚的蝴蝶翅膀的颜色的形成问题的报告,不仅向我们展示了大自然的奥妙,也为我们研制更新的、坏人再也无法伪造的防伪纸币打开了一条仿生学的思路。

英国埃克塞特(Exeter)大学薄膜光子实验室的物理学家乌维西克(Vuvisic)和另外两名同事,由于一个偶然的机遇,在几年前开始研究一种名叫大凤蝶的蝴蝶翅膀,这个蝴蝶的翅膀颜色本来是有黄有蓝,但是在人眼里就成为闪闪发光的绿色。他们用显微镜观察大凤蝶翅膀发现,蝴蝶翅膀上竟然布满了下凹的小坑,这些小坑太小,尺寸只有大约万分之四厘米,小坑底是黄色,而坑的斜坡是兰色的。乌维西克用如下方式来解释为什么在人看来大凤蝶的翅膀是绿色的:当光线照射到坑底时,它被反射而呈黄色,而照射到小坑一个斜坡的光线也被反射,但此反射光线又入射到另一斜坡再被反射,此时,由于小坑太小,人眼无法将从坑底反射的黄色光与周围两次反射的兰色光区分开来,从而感觉到的是绿色。另外,他们还发现,这两次反射也改变了光的极化方向,人眼无法区别这一改变,但是蜜蜂等昆虫却能察觉。要解释光的极化方向还真需要点专门知识,浅显但不太精确的解释就是光子在电磁场中振动的方向。

换了我们常人,发现这些奥妙,大概也无非是击掌赞叹造化的神奇,此外就不在做什么了。然而乌维西克等人却想到假币。他们目前正在研究如何仿照大凤蝶翅膀的结构,在纸币或信用卡上也不满小坑,这样无论制造伪钞者将假币印制得在外表上多么与真币相似,他们绝没有技术也在假币上布满分布和大小都与真币一样的小坑,只要用专门的光学设备发出极化光一照,看看反射光的极化方向,就会真假立现,我们辛辛苦苦挣来的那点血汗钱也就再不会被骗子骗走了。你看,蝴蝶翅膀与防伪纸币有没有关系?

-- 蚕:未来理想的“昆虫工厂”

蚕,原产地在中国,它产下的蚕丝是最好的天然纤维,用其生产出的丝绸为美化人类生活作出了不可磨灭的贡献。随着生物技术的高度发展,它有可能在21世纪成为生产高级医药品等有用物质的“昆虫工厂”,为人类再立新功。

日本农林省建在筑波科学城内的蚕丝和昆虫农业技术研究所,正在从事利用蚕建立“昆虫工厂”的研究。这里的科学家以家蚕为对象,已基本上开发出“昆虫工厂”所必需的各种“设备”和工艺,如生产有用物质的转基因蚕、自动化养蚕系统及冻结融解体液采取法等。

例如,该所田村俊树领导的遗传工程研究室通过植入DNA(脱氧核糖核酸),把水母的绿色荧光蛋白质基因作为标记植入家蚕染色体中,已成功培育出了发光蚕。该成果意味着,如果把绿色荧光蛋白质基因置换为其它有用物质的基因,那么,蚕将能够成为这种物质的“制造厂”。

作为生产高级医药品等的“昆虫工厂”,转基因蚕的饲养环境必须保持高度清洁。为此,该所开发出了一套全自动饲料制造和供给系统。它由人工饲料制造装置、多级循环型转基因蚕饲养装置和饲料供给装置等构成。全部过程也都由电脑控制,电脑可对室内的温度、湿度和空气等进行自动调节。由于实现了无人化操作,外界的杂物、细菌和病毒等都不会进入室内。这套自动化系统可饲养2万条蚕,“昆虫工厂”的生产规模相当可观。

与大肠杆菌、蚂蚁等相比,家蚕体积相对庞大。但它毕竟是一种昆虫,一只蚕所能生产的有用物质是极少量的。怎样高效地从转基因蚕体内把有用物质提取出来,也成为 “昆虫工厂”技术开发的课题之一。科学家宫泽光博利用冻结的幼虫(主要是鳞翅目昆虫)溶解后体积收缩的现象,开发成功了“冻结溶解体液采取法”。该方法是把处于麻醉状态的转基因蚕放在浓度为70%的乙醇里,在零下30摄氏度下加以冻结。在这种状态下把蚕的腹脚切除,然后移至置有防黑色素化剂的缓冲液中进行融解,有用体液就会由于融解过程中产生的收缩而从被切除腹脚的地方直接流出。这一方法优点是不需专用设备,也不要繁杂的程序,而且冷冻能把所产的有用物质长期保存在蚕体内。这位科学家曾用该方法从500条蚕体内抽取了370毫升的体液,效率颇高。他的这个液体采集法已申请了国际专利。

该所负责人、农学博士北村实彬告诉记者,“利用昆虫功能”是该所的主要研究领域之一,各科室正在对大约50种昆虫,如蜻蜓、蚂蚁、蝗虫、椿象、蜜蜂、白薯天蛾、独角仙、美洲大蠊和斜纹夜蛾等进行研究,目的是利用它们特有的组织结构与脑神经系统、生殖功能和运动功能等制造新材料(如氨基酸分离膜、人工皮肤、抗血凝材料、骨结合材料、抗菌性蛋白质、抗血栓药物、免疫活性物质等)和发展仿生技术(如制造生物传感器、生物芯片、微型机械以及害虫、家畜、渔类的行为控制技术等)。使用蚕建立“昆虫工厂”,是其中的重点之一。

北村认为,蚕非常适合用做 “昆虫工厂”。理由是蚕体格较大,并有大量制造蛋白质的器官——绢丝腺。迄今,科学家们已从生理学、生化学和遗传学等各个角度对蚕进行了研究,因此技术开发比较容易。另外,家蚕不会飞,容易进行隔离和管理,安全性高。到目前为止,世界上还没有应用转基因技术对蚕进行技术改造和利用的先例,日本科学家的研究是开创性的。 鱼鳃=水下呼吸机=水藤(诺莫瑞根 水元素出)
鸟翅膀=滑翔机=降落伞披风(工程学图纸)
猎豹加速能力=涡轮压缩机=地精火箭靴(工程学图纸)

D. 小学生从动物身上得到启示从而得到的发明

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的启示下,他们设计了一种新型汽车--“企鹅”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。
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刺激转变成神经电脉冲,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,又用化学方法人工合成了荧光素。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方法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。
仿生学举15个例子:
1。由令人讨厌的苍蝇,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。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。 25

E. 大自然给我们的启示的作文(从动植物身上发明了什么)400字5小结

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你从哪些动植物身上得到的启发,你想发明什么东西
要没发明过的,例如:从变色龙身上得到启发发明变色灯,从蜻蜓发明一种可观察四周情况的眼镜专用于侦察......
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。后来随制作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,为潜水员制作的蹼,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

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。后来随制作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,为潜水员制作的蹼,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。

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.利连塔尔制造了第一架滑翔机。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。在飞机的设计制作过程中,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第一次仿生学讨论会,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方法,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刺激消费、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、仿生设计学的研究方法

仿生设计学的研究方法主要为“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

F. 求一篇关于 平面度误差的测量和评定 相关的外文翻译,字数在两千字左右,若符合要求,给五十分。

2002年宾夕法尼亚州立大学并联式混合动力电动汽车wattmuncher的设计与开发[]
A356铝合金轮毂低压铸造(LPDC)过程中的三维热模型的发展[]
AISI H13号钢曲轴锻造过程中渗氮时间对磨损机制的影响[]
AZ91D铸造镁合金薄板钨极氩弧焊的力学性能和微观组织[]
AZ91D镁合金氩弧焊过程中部分熔化区的初熔现象[]
CAPP框架及其方法学[]
Champ Car在椭圆形赛车轨道的转向轻便性分析[]
EPS系统驱动电机的位置传感器的误差分析[]
Incoloy800圆管GTAW圆周对接焊的三维热模拟研究[]
LabVIEW在摩托车曲轴动态平衡自动测试中的应用[]
LED分光机控制系统译文[]
Linux操作系统[]
MATLAB在结构分析的利用[]
PDM3D CAD集成环境下的协同设计[]
SiC颗粒增强铝基复合材料的制备及性质[]
TIG焊中电磁搅拌对alloy 718 纤维组织和高温抗张强度的影响[]
[](一)热轧钢的自动控制
[]3.1制造要求
[]AZ31B镁合金的激光—TIG复合对接焊
[]AZ91D汽车螺塞压铸过程的数值模拟
[]BPR实施在欧洲:管理观念的改变(译文附英文原文或原文出处)
[]CAD,CAPP系统,CAM和CNC的集成
[]CAN与CAN连接的设计和安装使用
[]CNC车床操作之多工序优化策略
[]LED测量议题
[]LED灯的有关资料
[]MES功能及MRP到MES的数据流
[]MES概述——高层视野
[]MgO薄膜层被电抗性的射频管喷镀后的表面放电特性
[]Nd:YAG激光加工的实验研究-概述
[]RFID对企业价值在离散制造业中的供应链案例研究(译文附英文原文或原文出处)
[]RFID应用简介(译文附英文原文或原文出处)
[]RFID技术在离散制造业中生产控制上的应用(译文附英文原文或原文出处)
[]Sn–Zn低温焊接
[]X射线探伤系统及应用
[]《风力机验证准则2003版》第六章 结构分析
[]不均匀分布的多行星齿轮的结构振动特性
[]产品系列选择及其供应链设计的优化模型(译文附英文原文或原文出处)
[]供应链物流仿真与优化(译文附英文原文或原文出处)
[]关于ITER-FEAT初级真空抽气系统的新业务
[]关于MES的质量保证
[]关于产品设计和制造业的基本约束系统
[]关于使用国际不平整度系数作为道路不平度指标的一些忧虑
[]关于加工刀具结构对加工过程影响的研究
[]关于啮合直齿轮的各种齿廓修型的综合分析(译文附英文原文或原文出处)
[]关于在雅典(希腊)建设一个存储容量满足经济学要求的地下仓储物流中心的研究(译文附英文原文或原文出处)
[]关于多向疲劳寿命预测的周期性应力、应变发展仿真
[]关于液化石油气火焰传播及燃烧特性研究的实验
[]关于环保方面废水回收利用的看法
[]减速器的设计与分析
[]动平衡电机电枢设计
[]半导体后端封装APS,ERP和MES系统的集成
[]喉管原理在水流曝气系统中的应用
[]回首电动轮椅的发展
[]国外物流的发展状况(译文附英文原文或原文出处)
[]基于LabVIEW平台的电滞回线测量技术
[]基于MES的质量保证体系
[]基于OPC技术现代分布式数据采集及控制系统
[]基于PLC过程控制软件的异常处理
[]基于RFID的适用于装配位置固定、工人移动布局的无线制造(译文附英文原文或原文出处)
[]基于Web的ERP系统,为商业服务和供应连锁经营:是否适用于现实的进程调度(译文附英文原文或原文出处)
[]基于小波降噪和支持向量基的滚动轴承多故障识
[]基于应用传感器的可靠性分析中的故障诊断
[]基于时间的竞争对国际物流策略的影响(译文附英文原文或原文出处)
[]基于模型的方法,以开发PLC软件机床
[]基于电流参量模型的电阻点焊模糊自适应控制系统
[]复杂形状轻合金的精密锻造研究
[]多股螺旋弹簧的静态响应
[]大型复杂冲压件的(CAPP)计算机辅助工艺智能控制模型
[]夹具系统质量与可靠性信息集成的评估设计
[]对抗汽车摩擦材料时Mg2Si、Al复合材料的干滑磨损行为
[]对液压缸的实用疲劳分析和一些设计推荐
[]对管状结构多道焊接残余应力的分析
[]工程断裂力学
[]工艺规划的先进算法及在一个多车间集中的调度
[]当今塔式起重机的自动化:经济和技术可行性分析
[]德国研究组知识工作效率的影响因素:发展中国家能够从中吸取教训
[]成形磨削砂轮在机修整
[]机器人技术和计算机集成制造
[]机器视觉在轧钢厂反馈控制中的应用
[]机械工程实验室课程采用虚拟仪器计算机软件
[]机械系统的运动学和它的规则
[]板带钢热轧机轧辊的完整结构
[]板成型中可变性的多元化模拟
[]板材液压成型技术的最新发展
[]比较瓶颈检测方法的AGV系统
[]泵在食品和饮料工业中的应用
[]混凝土泵和泵工作时的资料
[]混凝土钢筋切割过程及影响此过程的钢筋切断机
[]混合保护气体对GAWM焊的熔滴过渡和发尘率的影响分析
[]混合动力汽车
[]混合液压挖掘机动力系统的控制策略
[]渤海经济圈天津物流的方向性研究
[]滚动丝杆传动机制的运动学优化
[]滚动轴承基于时变自回归谱的故障识别和分类
[]滚珠丝杠传输机构的运动学最佳化
[]点焊过程力学特征的有限元分析
[]电动机的高速传动
[]电动汽车储能电池组管理系统的研制
[]电动液压伺服定位系统的容错控制
[]电动踏板车的设计与原型
[]电液位置伺服控制系统的分析、设计和实验研究
[]电液执行机构还应用于控制吗
[]硅橡胶和碳纤维等复合材料的行星齿轮减速器的制造
[]第三方物流服务供应商供应链网络的设计和转运枢纽的定位
[]薄板金属焊接过程中的热应力分析
[]触针式轮廓仪,原子力显微镜和非接触式光学轮廓仪测量表面粗糙度的比较
[]计算机数字控制
[]计算机模拟神经网络控制系统用于CO2焊接工艺
[]负载独立控制一台液压挖掘机
[]超硬磨具加工下的淬硬轴承钢零件的表面光洁度
[]采用冲击减震器来抑制钻孔时产生的振动噪声
[]采用径向基函数的CAN总线网络的最小资源分配
[]采用标准PWM控制技术的直流伺服电动机升压降压型交直流转换器的建模与仿真
[]采用液压驱动控制和执行的离合器伺服系统
[]采用辅助电机的电动转向系统的逻辑控制
[]钢铁生产企业物流仿真[
[]阀盘在轴向水压柱塞马达中的研究
[]集群与供应链管理
[]非洲高科技的航空安全计划--技术转让典范
[]高压力离心渗透法制备金属基复合材料的工艺过程
[]高精度测量相对已知标准孔的孔面积
[]高速电主轴热-机械的动力学整合建模
[]鼓式制动器热补偿调节器的设计(节选)
[]齿轮材料选择及制造方法
岩石感应爆破的数字仿真[]
《风力发电机认证标准》[]
一个GSM为基础的远程无线自动监测系统[]
一个为改善方向盘转向回正性的新的电动助力转向控制策略[]
一个务实的试验数据管理系统[]
一个多模式表示法描述的有效容错控制和多点不明输入观测系统的设计[]
一个新型液压伺服缸的机械特性[]
一个机电系统的链传动CVT(无级变速传动)的模拟
一种利用等效模型与遗传算法的动态有限元模型修正方法
一种在线研究预测热轧机的轧制力的神经网络学[]
一种基于神经网络的冷轧成形控制系统[]
一种基于距离、相对速度、车速等信息的智能巡航控制系统(译文附英文原文或原文出处)[]
一种新型机械反馈的液压伺服缸的开发[]
一种新型综合的多轴配置并联运动学机构第1部分.关于制作的运动学设计
一种新型高效率多轴数控机床误差补偿系统
一种检测轴承偏心度的机器视觉系统[]
一种汽车座椅机构失效型式的有效预测方法[]
一种测试不同车辆发出噪声声功率的新型方法[]
一种测量滚子链传动中张力和冲击力仪器的设计,结构和配置
一种湿式离合器接触特性的测量装置[]
一种用于微机声卡计量表征的软件
一种确定万向轴头型多轴加工中心静态偏差的方法[]
一种解决抢占式作业车间调度问题的基于约束控制规则的启发式算法[]
一种高度灵活的零件自动给料机构——柔性装配系统模块[]
三维起重机结构的有限元分析和振动测试
三联万向节运动学和动力学分析[]
三辊圆柱轧机顶辊位置的分析模型和经验模型及其实验证明[]
下一代冲压模具——可控性和柔性
世界城市及其腹地:香港转型作为贸易及物流枢纽(译文附英文原文或原文出处[])
业务流程再造(BPR)在新加坡实践的调查和研究(译文附英文原文或原文出处)[]
两级阳极氧化处理的最终结果对铝表面的影响[]
中国电动自行车市场上的铅酸电池和锂离子电池对今后技术发展的影响(译文附英文原文或原文出处)[]
中国连杆锻造技术发展回顾[]
中小型公司的人力资源管理自相矛盾的条款(译文附英文原文或原文出处)[]
为应力分析创建体网格[]
为提高冷挤压凸模的质量及使用寿命进行的失效分析[]
为改良能量存储对飞轮的几何设计进行有限元分析[]
互动式电脑辅助设计系统在棒材连轧中孔型和轮廓设计
人工神经网络
人工神经网络在半主动减振器座椅减振中的应用[]
人工神经网络技术
人工髋关节三维外形优化设计的动静态疲劳特性有限元分析
以项目为中心的企业数据模型在物流服务中的优势-----基于一个案例研究[]
伞齿轮闭式模锻工艺设计的有限元分析[]
传感器E4990[]
传感器网络体系结构的发展;降低技术瓶颈[]
伺服执行器[]
位置伺服系统中使用等效传递函数的可靠控制[]
低碳钢线材轧制的表面变形缺陷
体积成形过程模拟的最新发展趋势[]
你将创造和分析什么
使数控机床更开放、可互操作性、智能检测的技术
使用低损耗单转换三相ACDC转换器的高精密恒流源[]
使用光学凝聚X线体层照相术的激光加工处理的三维无损光学评估
先进制造技术项目的发展[]
先进制造技术,产品的质量和技术水平:重庆实证分析[]
先进封装后端工序:引线接合[]
全员生产维修对制造业绩的影响(译文附英文原文或原文出处)[]
全球物流管理中的一种选择模型的混合模糊分析方法(译文附英文原文或原文出处)[]
全面生产维护: 一个取决于上下层的看法(译文附英文原文或原文出处)[]
关于304型不锈钢板的延性极限的实验和理论分析
关于复杂的转子轴承系统的稳定和振动分析[]
关于钢丝绳疲劳强度的实验研究[]
关于鞋楦大规模定制生产的理念[]
关键性能指标在生产管理中的使用[]
具有最少自由度的机器人爬坡和操纵在建设和服务中应用的设计与原型[]
具有柔性吊臂的运动的起重机的倾覆载荷
内燃机复杂零部件计算机辅助建模应用技术[]
军事后勤:企业物流的洞察力(译文附英文原文或原文出处)[]
冷轧机的可逆设计方法[]
冷轧辊成型的金属板材[]
冷连轧机轧制工艺的最优化
分布式容错控制系统的分层设计[]
分布式计算系统在研究动态负载平衡问题中所做的贡献
切削刀具磨损的评估[]
列车走行下的单轨铁路钢桥的动态响应
利用参数化﹑正则化的试验测试数据修正有限元模型[]
利用双谱的旋转机械振动性分析[]
利用机器视觉实现刀面磨损的自动化测量[]
利用直接的转换方法对旋转式起重机位移的建模和优化控制
利用超声波增强高压水射流效果[]
利用逆向工程方法进行产品的快速开发
利用非圆形齿轮进行无级变速传动的研究[]
利用非热平衡等离子体技术还原NOx(译文附英文原文或原文出处)[]
制造一台数控钻床[]
制造业公司的人力资源外包与组织绩效(节选)(译文附英文原文或原文出处)[]
制造工艺选择的计算机辅助设计[]
制造流程优化中的进化算法新发展[]
加工高精度滚珠丝杆的一种新研磨方法--在自动研磨加工过程中对一种新型研磨工具的可行性研究[]
卡盘操作[]
压电陶瓷驱动比例鼓式制动器的设计[]
压铸模具设计系统的开发[]
双晶体管电荷分离分析的理论与应用[]
双汽缸液压电梯的电液比例控制
双离合器传动(美国专利)(译文附英文原文或原文出处)[]
双线性故障检测系统应用于液压系统[]
双螺杆多相泵轮廓生成的解决方案
发展契约制造信息化门户的框架[]
取力器事故中受害者的营救
变胞机构与变胞方式的本质和特征[]
变角速度下的促动弹簧高速凸轮机构设计
变速风力发电机的一种新型的功率分配传动装置
可变邻域搜索技术的原理及应用[]
可扩展分布式数据库系统
可持续发展战略的蔚山工业园区,南韩-从自发演进到系统性工业共生的扩张(译文附英文原文或原文出处)[]
可控气氛对熔化极电弧焊焊接特性的影响[]
可维修系统的实用可靠性分析[]
可编程控制器与PC过程控制[]
可记录数字通用光盘的残余应力
各向同性圆柱螺旋弹簧的有限元法应力分析
合作性分布式制造管理系统
合金元素对镁合金阻燃性能的影响[]
含有交叉孔的液压伺服自动定位系统的容错控制[]
喷墨打印机印刷头在非艺术图型应用中的外观和性能设计[]

国家点火装置
国家点火装置在线可替换单元
国际机械传动学术会议报告选摘(Ⅰ)[]
在ITER 抗电子干扰措施上发射操纵机构中关键部件的设计[]
在一个复杂信息环境下的MES敏捷调度[]
在冷轧薄带钢过程中的接触力学和工作辊磨损
在动态和随机交通网络期待的最短路径(译文附英文原文或原文出处)[]
在小、微型企业中发展迈向更清洁的技术:针对印度铸造业的一个基于过程的个案研究[]
在工业锅炉管与管板焊接中,残余应力及其消除的实验研究[]
在报纸行业中关于整合多品种生产和配送的研究[]
在桥式和龙门式起重机中一个控制器精确定位和减小振动的方法
在欧洲东南部,物流信息系统和供应链管理的现状与发展方向(译文附英文原文或原文出处)[]
在注塑成型中的流动优化[]
在线实时采集的瞬态温度在吹塑中的应用[]
在阴极鞘层的形成期间在预电离高气压辉光放电时的光发射[]
地铁安全门对环境控制系统的能源消耗的影响
垂直离心机中的模具填充模拟实验[]
城市轻轨[]
基于2D轮廓曲线的反求模型的约束拟合
基于DSP的FFT分析仪在旋转机械故障诊断振动分析中的应用[]
基于EPGA数控机床鞋楦加工刀具轨迹计算[]
基于GA的地铁转向架综合测试台加载系统的控制
基于LABVIEW环境的远程过程监测[]
基于PC的开放式结构数控软件系统开发[]
基于USB的虚拟示波器的实现[]
基于全息谱技术和遗传算法一个新领域平衡法的转子系统
基于嵌入式实时操作系统(RTOS)的建筑机械智能显示仪器的研究[]
基于巨磁电阻(GMR)的角度传感器
基于提高生产效率的304L不锈钢TIG焊的二氧化硅涂层的优化设计[]
基于旋转机械故障诊断的人工神经网络利用小波变换作为预处理[]
基于有限元方法的板料成形模具可靠性设计[]
基于有限元法的钢连接件的可靠性分析
基于模型的转子不平衡和横向疲劳裂纹的在线诊断系统
基于激光成像的逆向工程技术
基于结构方法的消声器边界元分析[]
基于联动机制理论的自动组合夹具规划[]
基于自联想神经网络和小波变换的旋转机械故障诊断
基于草图的概念机设计综合与建模方法及其实现[]
基于观测器适应控制机械人:模糊系统方法
基于遗传算法的一个二维切割问题的多目标优化[]
基于风洞测试方法的塔式起重机暴风非工作状态性能研究
塔式起重机在建筑工地作业的三维可视化和模拟仿真[]
复合材料体:从CAD表达到快速原型中的数据格式[]
多尺度信号自动处理, 车辆噪音和振动质量分析
大型数控机床的系列化设计
天然纤维复合材料窗框的注射成型仿真分析[]
安全车门的控制系统在城市轻轨过境线的能源优化设计
定制鞋楦的数控铣削加工[]
实时检测电阻焊在金属薄板生产中的焊点质量[]
实时稳健夹物检测算法在汽车中的应用[]
实现人人共享的操作模式
宽幅印刷系统的动态调定线[]
密封熔炼炉中HFC-134a气体对合金AZ91D保护效果的研究[]
对于抢先与非抢先型车间调度问题具有模糊逻辑控制的遗传算法[]
对于轴承故障检测的基本振动信号处理[]
对平行机床的基于视觉的测量设备的实验性评估
对新型六自由度并联机器人的设计考虑[]
对液态和半液态产品包装机的卫生特点的评价测试[]
将统计过程控制运用在自主运算中[]
少齿差传动的啮合问题和计算方法
带手推轮的电动轮椅的机械效率和用户体力要求
带法兰的金属薄板件拉深成型过程中回弹的研究[]
并联式混合动力汽车传动系统模型预测控制[]
并联混合动力系统最优控制[]
应用光学系统的表面粗糙度测量[]
应用迭代学习控制的混合驱动伺服压力机的实验研究[]
建立企业危机管理模型(欧共体监测团)[]
建筑工程中移动起重机的选择(节选)[]
引发锻压冷轧工作辊表面和亚表面脱落的分析[]
弯辊进程的动态分析与控制[]
循环谱分析信号检测和调制识别[]
微弧氧化和硬质阳极氧化对铝-镁-硅合金平动疲劳和微动疲劳磨损行为的影响[]
微弧氧化和硬质阳极氧化膜层的摩擦特性对比研究[]
截瘫患者的家用轮椅改进设计
技术报告有关板料成形工艺的计算机辅助分析和设计变形反应的模型建立[]
抑制汽轮机叶片振动的短时间补偿电容设计[]
拉延筋与压边力对金属板料成形过程的影响[]
拉深模设计[]
拉深过程中金属的流动[]
挤压铸造概述
振动辅助攻丝方面的基本原理[]
探索基于有限元分析之设计以控制行进中的卡插后桥齿轮箱漏油
接触式角度和扭矩传感器的发展[]
控制器局域网综述[]
提高机器人焊接生产率的夹具设计[]
提高电子自动化软件可靠性:一种扮演正式方法的角色蒂莫西-约翰逊[]
摩托车油箱在冲压过程中的拉伸起皱缺陷分析[]
摩擦材料的磨损和制动尖叫的有限元分析
支持非同步下过程的认知合作工程[]
数控机床可能的失效模式[]
数控机床高精度轨迹控制的一种新方法
数控砂带磨削过程中的实时仿真和可视化
数控车床上的一种新型加工机构[]
新型五档自动变速器同步伺服机构的发展[]
新型具有快速输出电压控制的PWM控制器[]
新型有源容错控制计划及其在反向双摇摆系统中的应用[]
新型超塑性变形方法下的镁合金显微结构和性能[]
新服务实现的成功因素:一项研究议程[]
旋转喷射过渡稳定性的数学模型和磁控机制[]
日本市区公路监控系统的维护与管理技术[]
普渡大学实验中心[]
智能亥姆霍兹共振器[]
智能计算机数字控制在磨削方面的应用[]
最低运输界限横向浓相气力输送中的颗粒物质[]
有3,4,5,6个内齿结构的齿轮系性能评估
有润滑情况下各种抛光中的磨损和摩擦
有熟练和非熟练劳工的平衡装配线[]
有表面裂缝的高强度钢索桥的断裂强度[]
有限元模拟铁板冷挤压翻孔[]
机床的故障原因分析方法图解法与矩阵分析法[]
机械加工过程中,用涡电流传感器来测量振动和用模糊分类器来计算稳定域[]
机械手砂带磨削的模拟局部加工模型
机械紧固[]
机械臂和机械操作者模型的压制或诱导混沌[]
机械零件前期设计阶段采用的图形交互式有限元应力重分析方法[]
板弯曲单元的发展[]
板料成形数值模拟和实验研究[]
柔性制造系统混合可编程逻辑控制器平台的开发[]
根据不同的边界条件对填补具有偏心漏斗圆柱钢筒仓进行有限元分析
根据司机的要求提高轮式装载机和挖掘机的驾驶室的舒适性
桁架结构模型的优化设计[]
模拟锚对Posidonia oceanicad海草缓慢生长的的短期影响
模糊逻辑方法选择起重机
正交三杆机床加工复杂三维表面的计算机仿真应用[]
气体对镁合金熔体保护的影响[]
氦氢气氛中金属间化合物吸附气态杂质的动力学[]
水下液压冲击铲的模拟仿真[]
水射流点焊的实验和数值分析[]
水泥浆体的自变形第一部分(早期温度效应和微-宏观关系[]
水面舰船遭受非接触性水下爆炸时的冲击响应[]
汽车发动机悬置系统综述[]
汽车后底板的冲压模具设计分析[]
汽车工业点焊质量在线监控的多传感器结合
汽车结构件多工序板成形的研究[]
汽车零部件的注塑成型(关于热流道系统的案例研究[]
汽轮压缩机叶片故障信号获取
注塑机的一种基于知识的调谐方法[]
注塑模冷却系统的自动布置设计[]
注射充型模拟的几何分析[]
流体动态轴承主轴和转轴设计的振动分析[]
测定电弧稳定的方法
测量滚子链传动中张力和冲击力的测试机的设计结构()
海量数据点的NC刀轨自动生成
消失模铸造工艺中EPS泡沫塑料降解的模拟分析[]
液体静压轴承的设计方针
液压传动控制系统设计的结构分析[]
液压伺服驱动系统的非线性辨识[]
液压密封完整性研究[]
液压挖掘机挖掘控制系统[]
液压机机架疲劳裂纹扩展分析
液压机的设计与控制[]
液压站中阀安置的进化算法
液压站中阀安置的进化算法[]
淬火和回火的有限元模型及其应用
混合动力汽车的再生能量[]
混合动力汽车的建模与仿真[]
混合动力汽车的控制[]
混合动力电动军车能量管理策略及参数设计[]
渐开线圆柱蜗杆斜齿轮传动受载轮齿接触分析[]
滤波器组的动态时程分析和小波变换[]
激光焊接和时效处理6061和6013铝合金的显微结构的研究[]
灵活回报政策下三级供应链的协调策略[]
热带轧机工作辊的膨胀控制[]
热带轧机的模拟仿真[]
热轧中的数据采集和监控[]
热轧带钢精轧机控制器的设计[]
热轧带钢轧机中具有轧辊力的宽度自动控制和精整垂直轧机的宽度自动控制的宽度控制系统[]
焊接工艺对钢制压力容器等级趾裂纹性质的影响
燃气轮机叶片多工步锻造过程的三维有限元模拟[]
燃烧室形状为凹腔的汽车发动机的热湍流数值分析[]
物流信息标准化 现代物流的基础[]
牵引电机绝缘试验的验证[]
现代轧制设备[]
现代齿轮计算
现有塔式起重机的自动化 经济和科技的可行性
球墨铸铁在轮式装载机铲斗顶端的使用
生产的新趋势[]
生成鞋楦的变螺距螺旋刀具轨迹算法[]
用GT-Power进行生物柴油发动机燃烧建模[]
用三维有限元的方法预测没有平均流量的消声器的传递损失[]
用二自由度H∞控制器进行张力控制的卷取系统[]
用于建筑和服务行业的最小自由度混合式爬竿与操作机器人的设计与样机研究[]
用于旋转轴的非接触电容式传感器[]
用于液压马达的新型连续变位移机构
用于电阻抗断层成像的精密恒流源[]
用于逆向工程和探伤的自动激光扫描系统
用于高精度定位控制系统的高性能可变PI-P结构[]
用新的交互式的和丰富的媒体教学环境转变学习-虚拟实验室的案例研究报告[]
用最优化观点模型化工艺规程问题[]
用有限元力分析患狭窄症的血管[]
用比较法测量声功率的B型不确定度
用液压成形方法生产汽车车身的实验和数字分析[]
用神经网络预测行驶车速[]
用计算机辅助方法开发新的焊接材料[]
用边界元分析直通管式复合型消声器[]
由于使用润滑油不当引起的直升机主旋翼驱动板组件中螺栓的失效
电控变速器( ESG)—双离合器变速器在轻度混合动力系统中的持续发展[]
电气光催化在自我组织TiO2纳米管[]
电液伺服系统的映射控制
电源特性对短路过渡CO2焊的影响作用[]
电阻点焊焊接时间对汽车板材机械性能的影响[]
电阻点焊焊接电流通电时间长短对汽车薄板机械性能的影响[]
电阻点焊系统的先进控制方法
盘式制动器[]
相干性和基于强度的方法识别噪声源
相比AZ80稀土镁合金ZE41、 QE22、EV31A应力腐蚀开裂性能[]
真空中向玻璃纤维树脂纤维中加入碳纤维让其能够抵抗霉变的方法[]
知识模型在夹具设计过程中的应用[]
矿井提升机绳索的失效分析[]
矿井提升机:控制系统的研究
矿井提升绳的失效分析
砂带磨削表面结构的效率及对接触和磨料磨损的建模[]
砂带磨削进行曲面加工时解决Signorini问题的一种有效的方法
砂轮磨料的固化过程对砂轮的影响[]
离心铸造技术生产铝硅合金结构件的优势G Chirita,D.Soares,F.S.Silva[]
离心铸造钛铝合金排气阀门[]
移动供给链管理:实施的难题[]
空间摩擦学手册(1.6节、1.7节)
空间摩擦学手册:接触表面[]
粗糙表面的弹性接触大小波长粗糙峰的影响
精确多轴运动控制系统的设计[]
索道运输系统中的非线性结构模型[]
绿色制造的工艺规划支持系统及其应用[]
网络有限元分析系统对齿轮传动的研究[]
网络机械信息系统快速调节:快速部署式电缆机器人[]
网络经济与中国航空业[]
美国国家标准化组织[]
考虑单回路定向流动模式的柔性系统的布置设计
考虑液压系统调制误差的自动变速器的二自由度转速控制的研究
胶粘剂对单节点悬臂梁横向自由振动的影响[]
能量回收混合制动系统
脑力负荷的动态模型和人类在复杂系统中的效率[]
自动化导引车的调度[]
自动导引车的调度
自动概念模型的优化及客车的稳健性设计[]
自由落体运动范围的检测平台[]
自适应控制的一类非线性系统的一种未知的反弹样磁滞[]
自适应脉冲控制的电子节气门[]
获得综合平顺性和操纵性能的多目标优化悬架控制
蒸汽管道法兰盘螺栓失效分析
虚拟仪器在测试系统开发中的应用[]
螺旋压力机[]
螺杆真空泵的性能预测的研究
观察控制加热火炉温度的混合方法[]
触笔数字转换器的工作原理[]
计算机图形学中OpenGL的诠释
计算机辅助夹具设计验证
计算流体力学方法分析液压滑阀的压力损失
设备管理系统[]
设计和开发的一个液压机械手
设计配置的汽车仪表板的液晶显示器[]
设计阶段机械产品的维修性和安全性指标[]
评价一款客车对于年轻乘客的吸引力的衡量尺度[]
评估ERP的成功:从关键用户的角度得到组织中一个切实可行的IS[]
调整比率KGEN–LP=HGEN抑制涡轮叶片的振动

G. 科学家从什么得到启示发明了什么

鸟和飞机
鱼和潜水艇
蝙蝠和雷达
海豚和声纳
下面是我查到的资料
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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。后来随制作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,为潜水员制作的蹼,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

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刺激转变成神经电脉冲,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,又用化学方法人工合成了荧光素。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方法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。

蝙蝠的超声波,发明雷达
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。

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,尤其是萤光翼凤蝶,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。在二战期间,德军包围了列宁格勒,企图用轰炸机摧毁其军事目标和其他防御设施。苏联昆虫学家施万维奇根据当时人们对伪装缺乏认识的情况,提出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。因此,尽管德军费尽心机,但列宁格勒的军事基地仍安然无惹,为赢得最后的胜利奠定了坚实的基础。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。

人造卫星在太空中由于位置的不断变化可引起温度骤然变化,有时温差可高达两、三网络,严重影响许多仪器的正常工作。科学家们受蝴蝶身上的鳞片会随阳光的照射方向自动变换角度而调节体温的启发,将人造卫星的控温系统制成了叶片正反两面辐射、散热能力相差很大的百叶窗样式,在每扇窗的转动位置安装有对温度敏感的金属丝,随温度变化可调节窗的开合,从而保持了人造卫星内部温度的恒定,解决了航天事业中的一大难题。

甲虫与仿生

屁步甲炮虫自卫时,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3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。这种原理目前已应用于军事技术中。二战期间,德国纳粹为了战争的需要,据此机理制造出了一种功率极大且性能安全可靠的新型发动机,安装在飞航式导弹上,使之飞行速度加快,安全稳定,命中率提高,英国伦敦在受其轰炸时损失惨重。美国军事专家受甲虫喷射原理的启发研制出了先进的二元化武器。这种武器将两种或多种能产生毒剂的化学物质分装在两个隔开的容器中,炮弹发射后隔膜破裂,两种毒剂中间体在弹体飞行的8—10秒内混合并发生反应,在到达目标的瞬间生成致命的毒剂以杀伤敌人。它们易于生产、储存、运输,安全且不易失效。萤火虫可将化学能直接转变成光能,且转化效率达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

蜻蜒通过翅膀振动可产生不同于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。蜻蜒能在很小的推力下翱翔,不但可向前飞行,还能向后和左右两侧飞行,其向前飞行速度可达72km/小时。此外,蜻蜒的飞行行为简单,仅靠两对翅膀不停地拍打。科学家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。蜻蜒依靠加重的翅痣在高速飞行时安然无恙,于是人们仿效蜻蜒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。

为了研究滑翔飞行和碰撞的空气动力学以及其飞行的效率,一个四叶驱动,用远程水平仪控制的机动机翼(翅膀)模型被研制,并第一次在风洞内测试了各项飞行参数。

第二个模型试图安装一个以更快频率飞行的翅膀,达到每秒18次震动的速度。有特色的是,这个模型采用了可变可调节前后两对机翼之间相差的装置。

研究的中心和长远目标,是要研究使用“翅膀”驱动的飞机表现,以及与传统的螺旋推动器驱动的飞机效率的比较等等。

苍蝇与仿生

家蝇的特别之处在于它的快速的飞行技术,这使得它很难被人类抓住。即使在它的后面也很难接近它。它设想到了每一种情况,非常小心,并能快速移动。那么,它是怎么做到的呢?

昆虫学家研究发现,苍蝇的后翅退化成一对平衡棒。当它飞行时,平衡棒以一定的频率进行机械振动,可以调节翅膀的运动方向,是保持苍蝇身体平衡的导航仪。科学家据此原理研制成一代新型导航仪——振动陀螺仪,大大改进了飞机的飞行性能,可使飞机自动停止危险的滚翻飞行,在机体强烈倾斜时还能自动恢复平衡,即使是飞机在最复杂的急转弯时也万无一失。苍蝇的复眼包含4000个可独立成像的单眼,能看清几乎360。范围内的物体。在蝇眼的启示下,人们制成了由1329块小透镜组成的一次可拍1329张高分辨率照片的蝇眼照像机,在军事、医学、航空、航天上被广泛应用。苍蝇的嗅觉特别灵敏并能对数十种气味进行快速分析且可立即作出反应。科学家根据苍蝇嗅觉器官的结构,把各种化学反应转变成电脉冲的方式,制成了十分灵敏的小型气体分析仪,目前已广泛应用于宇宙飞船、潜艇和矿井等场所来检测气体成分,使科研、生产的安全系数更为准确、可靠。

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。

其它昆虫与仿生

跳蚤的跳跃本领十分高强,航空专家对此进行了大量研究,英国一飞机制造公司从其垂直起跳的方式受到启发,成功制造出了一种几乎能垂直起落的鹞式飞机。现代电视技术根据昆虫单复眼的构造特点,造出了大屏幕彩电,又可将一台台小彩电荧光屏组成一个大画面,且可在同一屏幕上任意位置框出某几个特定的小画面,既可播映相同的画面,又可播映不同的画面。科学家根据昆虫复眼的结构特点研制成功的多孔径光学系统装置,更易于搜索到目标,已在国外一些重要武器系统中应用。根据某些水生昆虫的组成复眼的单眼之间相互抑制的原理,制成的侧抑制电子模型,用于各类摄影系统,拍出的照片可增强图像边缘反差和突出轮廓,还可用来提高雷达的显示灵敏度,也可用于文字和图片识别系统的预处理工作。美国利用昆虫复眼加工信息及定向导航原理,研制了具有很大实用价值的仿昆虫复眼寻的末制导导引头的工程模型。日本利用昆虫形态及特性开发研制了六足机器人等工学机器和建筑物的新构造方式。

未来展望

昆虫在亿万年的进化过程中,随着环境的变迁而逐渐进化,都在不同程度地发展着各自的生存本领。随着社会的发展,人们对昆虫的各种生命活动掌握得越来越多,越来越意识到昆虫对人类的重要性,再加上信息技术特别是计算机新一代生物电子技术在昆虫学上的应用,模拟昆虫的感应能力而研制的检测物质种类和浓度的生物传感器,参照昆虫神经结构开发的能够模仿大脑活动的计算机等等一系列的生物技术工程,将会由科学家的设想变为现实,并进入各个领域,昆虫将会为人类做出更大的贡献

H. 下列情况下,使托里拆利实验测得数值减小的是( )

A
托里拆利实验是一个测定大气压的实验。使托里拆利实验测得数值减小,即要使大气压减小。我们知道自然条件下大气压只与海拔高度有关,且海拔越低,气压越低,故选A
下面是该实验方法,参考一下会有一点用处。
1.一只手握住玻璃管中部,在管内灌满水银,排除空气,用另一只手的食指紧紧堵住玻璃管开口端把玻璃管小心地倒插在盛有水银的槽里待开口端全部浸入水银槽内时放开手指,将管子竖直固定当管内外汞液液面的高度差约为760mm时,它就停止下降,读出水银柱的竖直高度。 2.逐渐倾斜玻璃管,管内水银柱的竖直高度不变。 3.继续倾斜玻璃管,当倾斜到一定程度,管内充满水银,说明管内确实没有空气,而管外液面上受到的大气压强,正是大气压强支持着管内760mm高的汞柱,也就是大气压跟760mm高的汞柱产生的压强相等。 4.用内径不同的玻璃管和长短不同的玻璃管重做这个实验(或同时做,把它们并列在一起对比),可以发现水银柱的竖直高度不变。说明大气压强与玻璃管的粗细、长短无关。 5.将长玻璃管一端用橡皮塞塞紧封闭,往管中注满红色水,用手指堵住另一端,把玻璃管倒插在水中,松开手指。观察现象并提问学生:“如把顶端橡皮塞拔去,在外部大气压强作用下,水柱会不会从管顶喷出?”然后演示验证,从而消除一些片面认识,加深理解。 6.通常人们把高760毫米汞柱所产生的压强,作为1个标准大气压符号为1atm(atm为压强的非法定单位),1atm的值约为1.013×10^5Pa

I. 仿生学的发明

苍蝇,是细菌的传播者,谁都讨厌它。可是苍蝇的楫翅(又叫平衡棒)是“天然导航仪”,人们模仿它制成了“振动陀螺仪”。这种仪器目前已经应用在火箭和高速飞机上,实现了自动驾驶。苍蝇的眼睛是一种“复眼”,由30O0多只小眼组成,人们模仿它制成了“蝇眼透镜”。“蝇眼透镜”是用几百或者几千块小透镜整齐排列组合而成的,用它作镜头可以制成“蝇眼照相机”,一次就能照出千百张相同的相片。这种照相机已经用于印刷制版和大量复制电子计算机的微小电路,大大提高了工效和质量。“蝇眼透镜”是一种新型光学元件,它的用途很多。

自然界形形色色的生物,都有着怎样的奇异本领?它们的种种本领,给了人类哪些启发?模仿这些本领,人类又可以造出什么样的机器?这里要介绍的一门新兴科学——仿生学。

鸟儿展翅可在空中自由飞翔。据《韩非子》记载鲁班用竹木作鸟“成而飞之,三日不下”。然而人们更希望仿制鸟儿的双翅使自己也飞翔在空中。早在四百多年前,意大利人利奥那多·达·芬奇和他的助手对鸟类进行仔细的解剖,研究鸟的身体结构并认真观察鸟类的飞行。设计和制造了一架扑翼机,这是世界上第一架人造飞行器。

以上这些模仿生物构造和功能的发明与尝试,可以认为是人类仿生的先驱,也是仿生学的萌芽。

【发人深省的对比】

人类仿生的行为虽然早有雏型,但是在20世纪40年代以前,人们并没有自觉地把生物作为设计思想和创造发明的源泉。科学家对于生物学的研究也只停留在描述生物体精巧的结构和完美的功能上。而工程技术人员更多的依赖于他们卓越的智慧,辛辛苦苦的努力,进行着人工发明。他们很少有意识的向生物界学习。但是,以下几个事实可以说明:人们在技术上遇到的某些难题,生物界早在千百万年前就曾出现,而且在进化过程中就已解决了,然而人类却没有从生物界得到应有的启示。

首先是对生物原型的研究。根据生产实际提出的具体课题,将研究所得的生物资料予以简化,吸收对技术要求有益的内容,取消与生产技术要求无关的因素,得到一个生物模型;第二阶段是将生物模型提供的资料进行数学分析,并使其内在的联系抽象化,用数学的语言把生物模型“翻译”成具有一定意义的数学模型;最后数学模型制造出可在工程技术上进行实验的实物模型。当然在生物的模拟过程中,不仅仅是简单的仿生,更重要的是在仿生中有创新。经过实践——认识——再实践的多次重复,才能使模拟出来的东西越来越符合生产的需要。这样模拟的结果,使最终建成的机器设备将与生物原型不同,在某些方面甚上超过生物原型的能力。例如今天的飞机在许多方面都超过了鸟类的飞行能力,电子计算机在复杂的计算中要比人的计算能力迅速而可靠。

仿生学的基本研究方法使它在生物学的研究中表现出一个突出的特点,就是整体性。从仿生学的整体来看,它把生物看成是一个能与内外环境进行联系和控制的复杂系统。它的任务就是研究复杂系统内各部分之间的相互关系以及整个系统的行为和状态。生物最基本的特征就是生物的自我更新和自我复制,它们与外界的联系是密不可分的。生物从环境中获得物质和能量,才能进行生长和繁殖;生物从环境中接受信息,不断地调整和综合,才能适应和进化。长期的进化过程使生物获得结构和功能的统一,局部与整体的协调与统一。仿生学要研究生物体与外界刺激(输入信息)之间的定量关系,即着重于数量关系的统一性,才能进行模拟。为达到此目的,采用任何局部的方法都不能获得满意的效果。因此,仿生学的研究方法必须着重于整体。

仿生学的研究内容是极其丰富多彩的,因为生物界本身就包含着成千上万的种类,它们具有各种优异的结构和功能供各行业来研究。自从仿生学问世以来的二十几年内,仿生学的研究得到迅速的发展,且取得了很大的成果。就其研究范围可包括电子仿生、机械仿生、建筑仿生、化学仿生等。随着现代工程技术的发展,学科分支繁多,在仿生学中相应地开展对口的技术仿生研究。例如:航海部门对水生动物运动的流体力学的研究;航空部门对鸟类、昆虫飞行的模拟、动物的定位与导航;工程建筑对生物力学的模拟;无线电技术部门对于人神经细胞、感觉器宫和神经网络的模拟;计算机技术对于脑的模拟似及人工智能的研究等。在第一届仿生学会议上发表的比较典型的课题有:“人造神经元有什么特点”、“设计生物计算机中的问题”、“用机器识别图像”、“学习的机器”等。从中可以看出以电子仿生的研究比较广泛。仿生学的研究课题多集中在以下三种生物原型的研究,即动物的感觉器官、神经元、神经系统的整体作用。以后在机械仿生和化学仿生方面的研究也随之开展起来,近些年又出现新的分支,如人体的仿生学、分子仿生学和宇宙仿生学等。

总之,仿生学的研究内容,从模拟微观世界的分子仿生学到宏观的宇宙仿生学包括了更为广泛的内容。而当今的科学技术正是处于一个各种自然科学高度综合和互相交叉、渗透的新时代,仿生学通过模拟的方法把对生命的研究和实践结合起来,同时对生物学的发展也起了极大的促进作用。在其它学科的渗透和影响下,使生物科学的研究在方法上发生了根本的转变;在内容上也从描述和分析的水平向着精确和定量的方向深化。生物科学的发展又是以仿生学为渠道向各种自然科学和技术科学输送宝贵的资料和丰富的营养,加速科学的发展。闪此,仿生学的科研显示出无穷的生命力,它的发展和成就将为促进世界整体科学技术的发展做出巨大的贡献。

【仿生学的研究范围】

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最大的载荷。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、神经元与神经网络、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网络的工作原理,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最大的挑战。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、模拟和模型方法是仿生学研究方法的突出特点。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。

【仿生学的现象】

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刺激转变成神经电脉冲,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,又用化学方法人工合成了荧光素。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方法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。
开放分类:
生物、自然科学、自然、仿生学、学科

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