1. 智能控制原理
智能控制(intelligent controls)在无人干预的情况下能自主地驱动智能机器实现控制目标的自动控制技术。 控制理论发展至今已有100多年的历史,经历了“经典控制理论”和“现代控制理论”的发展阶段,已进入“大系统理论”和“智能控制理论”阶段。
智能控制的基本概念
智能控制的定义一: 智能控制是由智能机器自主地实现其目标的过程。而 智能机器则定义为,在结构化或非结构化的,熟悉的或陌生的环境中,自主地或与人交互地执行人类规定的任务的一种机器。
定义二: K.J.奥斯托罗姆则认为,把人类具有的直觉推理和试凑法等智能加以形式化或机器模拟,并用于控制系统的分析与设计中,使之在一定程度上实现控制系统的智能化,这就是智能控制。他还认为自调节控制,自适应控制就是智能控制的低级体现。
定义三: 智能控制是一类无需人的干预就能够自主地驱动智能机器实现其目标的自动控制,也是用计算机模拟人类智能的一个重要领域。
定义四: 智能控制实际只是研究与模拟人类智能活动及其控制与信息传递过程的规律,研制具有仿人智能的工程控制与信息处理系统的一个新兴分支学科。
产生及发展
自1932年奈魁斯特(H.Nyquist)的有关反馈放大器稳定性论文发表以来,控制理论的发展已走过了60多年的历程。一般认为,前30年是 经典控制理论的发展和成熟阶段,后30年是 现代控制理论的形成和发展阶段。随着研究的对象和系统越来越复杂,借助于数学模型描述和分析的传统控制理论已难以解决复杂系统的控制问题。智能控制是针对控制对象及其环境、目标和任务的 不确定性和复杂性而产生和发展起来的。
从20世纪60年代起,计算机技术和人工智能技术迅速发展,为了提高控制系统的自学习能力,控制界学者开始将人工智能技术应用于控制系统。
1965年,美籍华裔科学家傅京孙教授首先把人工智能的启发式推理规则用于学习控制系统,1966年,Mendel进一步在空间飞行器的学习控制系统中应用了人工智能技术,并提出了“人工智能控制”的概念。1967年,Leondes和Mendel首先正式使用“智能控制”一词。
20世纪70年代初,傅京孙、Glofis0和Saridis等学者从控制论角度总结了人工智能技术与自适应、自组织、自学习控制的关系,提出了智能控制就是人工智能技术与控制理论的交叉的思想,并创立了人机交互式分级递阶智能控制的系统结构。
20世纪70年代中期,以模糊集合论为基础,智能控制在规则控制研究上取得了重要进展。1974年,Mamdani提出了基于 模糊语言描述控制规则的模糊控制器,将模糊集和模糊语言逻辑用于 工业过程控制,之后又成功地研制出自组织模糊控制器,使得模糊控制器的智能化水平有了较大提高。模糊控制的形成和发展,以及与人工智能的相互渗透,对智能控制理论的形成起了十分重要的推动作用。
20世纪80年代,专家系统技术的逐渐成熟及计算机技术的迅速发展,使得智能控制和决策的研究也取得了较大进展。1986年,K.J.Astrom发表的著名论文《专家控制》中,将人工智能中的专家系统技术引入控制系统,组成了另一种类型的智能控制系统——专家控制。目前,专家控制方法已有许多成功应用的实例。
详解
对许多复杂的系统,难以建立有效的数学模型和用常规的控制理论去进行定量计算和分析,而必须采用定量方法与定性方法相结合的控制方式。定量方法与定性方法相结合的目的是,要由机器用类似于人的智慧和经验来引导求解过程。因此,在研究和设计智能系统时,主要注意力不放在数学公式的表达、计算和处理方面,而是放在对任务和现实模型的描述、符号和环境的识别以及知识库和推理机的开发上,即智能控制的关键问题不是设计常规控制器,而是研制 智能机器的模型。此外,智能控制的核心在高层控制,即组织控制。高层控制是对实际环境或过程进行组织、决策和规划,以实现问题求解。为了完成这些任务,需要采用符号信息处理、启发式程序设计、知识表示、自动推理和决策等有关技术。这些问题求解过程与人脑的思维过程有一定的相似性,即具有一定程度的“智能”。
随着人工智能和计算机技术的发展,已经有可能把自动控制和人工智能以及系统科学中一些有关学科分支(如系统工程、 系统学、 运筹学、 信息论)结合起来,建立一种适用于复杂系统的控制理论和技术。智能控制正是在这种条件下产生的。它是 自动控制技术的最新发展阶段,也是用计算机模拟人类智能进行控制的研究领域。1965年,傅京孙首先提出把人工智能的启发式推理规则用于学习控制系统。1985年,在美国首次召开了智能控制学术讨论会。1987年又在美国召开了智能控制的首届国际学术会议,标志着智能控制作为一个新的学科分支得到承认。智能控制具有交叉学科和定量与定性相结合的分析方法和特点。
一个系统如果具有感知环境、不断获得信息以减小不确定性和计划、产生以及执行控制行为的能力,即称为 智能控制系统. 智能控制技术是在向人脑学习的过程中不断发展起来的,人脑是一个超级智能控制系统,具有实时推理、决策、学习和记忆等功能,能适应各种复杂的控制环境.
智能控制与传统的或常规的控制有密切的关系,不是相互排斥的. 常规控制往往包含在智能控制之中,智能控制也利用常规控制的方法来解决“低级”的控制问题,力图扩充常规控制方法并建立一系列新的理论与方法来解决更具有挑战性的复杂控制问题.
1. 传统的自动控制是建立在确定的模型基础上的,而智能控制的研究对象则存在模型严重的不确定性,即模型未知或知之甚少者模型的结构和参数在很大的范围内变动,比如工业过程的病态结构问题、某些干扰的无法预测,致使无法建立其模型,这些问题对基于模型的传统自动控制来说很难解决。
2. 传统的自动控制系统的输入或输出设备与人及外界环境的信息交换很不方便,希望制造出能接受印刷体、图形甚至手写体和口头命令等形式的信息输入装置,能够更加深入而灵活地和系统进行信息交流,同时还要扩大输出装置的能力,能够用文字、图纸、立体形象、语言等形式输出信息。另外,通常的自动装置不能接受、分析和感知各种看得见、听得着的形象、声音的组合以及外界其它的情况。 为扩大信息通道,就必须给自动装置安上能够以机械方式模拟各种感觉的精确的送音器,即文字、声音、物体识别装置。 可喜的是,近几年计算机及多媒体技术的迅速发展,为智能控制在这一方面的发展提供了物质上的准备,使智能控制变成了多方位“立体”的控制系统。
3. 传统的自动控制系统对控制任务的要求要么使输出量为定值(调节系统),要么使输出量跟随期望的运动轨迹(跟随系统),因此具有控制任务单一性的特点,而智能控制系统的控制任务可比较复杂,例如在 智能机器人系统中,它要求系统对一个复杂的任务具有自动规划和决策的能力,有自动躲避障碍物运动到某一预期目标位置的能力等.。对于这些具有复杂的任务要求的系统,采用智能控制的方式便可以满足。
4. 传统的控制理论对线性问题有较成熟的理论,而对高度非线性的控制对象虽然有一些非线性方法可以利用,但不尽人意。 而智能控制为解决这类复杂的非线性问题找到了一个出路,成为解决这类问题行之有效的途径。 工业过程智能控制系统除具有上述几个特点外,又有另外一些特点,如被控对象往往是动态的,而且控制系统在线运动,一般要求有较高的实时响应速度等,恰恰是这些特点又决定了它与其它智能控制系统如智能机器人系统、航空航天控制系统、交通运输控制系统等的区别,决定了它的控制方法以及形式的独特之处。
2. 人类受动物的启示的哪些发明
人类通过从动物身上得到的启发,发明了许多东西.请大家知道的告诉我!快!
比如:从蜻蜓身上发明了飞机
蝴蝶
五彩的蝴蝶颜色粲然,如重月纹凤蝶、褐脉金斑蝶等,尤其是萤光翼凤蝶,其后翊在阳光下时而金黄,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稗益。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然无恙,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
甲虫自卫时,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
蜻蜓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。蜻蜓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72公里/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。蜻蜓依靠加重的翅膀在高速飞行时安然无恙,于是人们效仿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。
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
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,大在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度范围内的物体。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
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,被广泛用于航海事业中。
其它
跳马蚤的跳跃本领十分高强,航空专家对此进行大最研究,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。
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。
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。
btcoong
很好,不过太多了
各类动物-----------丰富了人类的词汇,特别是形容词 各类动物-----------编制用于预测气象的农谚、预测地震等灾 害、检测环境污染 各类动物-----------催生仿生学的诞生 ---------还有很多很多!
蝙蝠---------------声纳和雷达,还有蝙蝠衫!
鱼类的尾鳍---------船舵
鱼类的胸鳍---------船桨
蜘蛛网-------------鱼网和新型纤维
动物的巢穴---------房屋
食肉动物捕猎-------狩猎术
鲨鱼---------------“鲨鱼皮”连体游泳衣
鸟类---------------滑翔机和飞机
动物的伪装色-------迷彩服
乌龟---------------坦克和龟息等气功吐纳养生手段
动物的蹼-----------潜水装备中的蹼脚
猪-----------------防毒面具
蛙类---------------蛙泳
蝴蝶---------------蝶泳和时装
狗-----------------狗刨
蜻蜓--------------直升飞机
蛇、猴、鹰等-------蛇拳、猴拳、鹰爪拳等拳术武功
各类动物-----------丰富了人类的词汇,特别是形容词
各类动物-----------编制用于预测气象的农谚、预测地震等灾 害、检测环境污染
各类动物-----------催生仿生学的诞生
---------还有很多很多!
复眼照相机——苍蝇的眼睛
苍蝇 气味探测器
蜻蜓-飞机;
顺风耳-电话
青蛙 快速扫描系统
螳螂—镰刀
鸡蛋-建筑物
1。由令人讨厌的苍蝇,仿制成功一种十分奇特的小型。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。
大乌龟背小乌龟:转动炮塔的坦克。 鸟在天空飞翔:制造了各种飞行器。 蜜蜂造巢窝:各种正六边形的蜂巢结构板材。 每只蜻蜓的翅膀末端,都有一块比周围略重一些的厚斑点,这就是防止翅膀颤抖的关键。飞机设计师研究苍蝇、蚊子、蜜蜂等的飞行方法,造出了许多具有各种优良性能的新式飞机
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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。
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。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,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
1。由令人讨厌的苍蝇,仿制成功一种十分奇特的小型。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。
参考资料:
你说的是仿生学
从苍蝇身上发明了传感器
从甲克虫身上发明了汽车车身
多了 等等
飞机的出现毫无疑问是来自人们对飞禽鸟类的直接模仿,现代飞机的垂直起降,空中定悬后掉头等诸多方面功能的实现也深受飞鸟和蚊虫的启发。
船和潜艇来自人们对鱼类和海豚的模仿。生物学家通过对蛛丝的研究制造出高级丝线,抗撕断裂降落伞与临时吊桥用的高强度缆索。
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。
蛙类------蛙人装
蝙蝠---------------声纳和雷达,还有蝙蝠衫!
鱼类的尾鳍---------船舵
鱼类的胸鳍---------船桨
蜘蛛网-------------鱼网和新型纤维
动物的巢穴---------房屋
食肉动物捕猎-------狩猎术
鲨鱼---------------“鲨鱼皮”连体游泳衣
鸟类---------------滑翔机和飞机
动物的伪装色-------迷彩服
乌龟---------------坦克和龟息等气功吐纳养生手段
动物的蹼-----------潜水装备中的蹼脚
3. 《信息传递改变我们的生活》的资料
古代:
我国是世界上最早建立有组织的传递信息系统的国家之一。早在三千多年前的商代,信息传递就已见诸记载。
乘马传递曰驿,驿传是早期有组织的通信方式。位于嘉峪关火车站广场的“驿使”雕塑,它取材于嘉峪关魏晋壁画墓,驿使手举简牍文书,驿马四足腾空,速度飞快。此砖壁画图于一九八二年被中华全国集邮联合会第一次代表大会作为小型章邮票主题图案使用,由此看出嘉峪关是中国信息文化的发源地之一。
秦汉时期,形成了一整套驿传制度。特别是汉代,将所传递文书分出等级,不同等级的文书要由专人、专马按规定次序、时间传递。收发这些文书都要登记,注明时间,以明责任。
隋唐时期,驿传事业得到空前发展。唐代的官邮交通线以京城长安为中心,向四方辐射,直达边境地区,大致30里设一驿站。据《大唐六典》记载,最盛时全国有1639个驿站,专门从事驿务的人员共二万多人,其中驿兵一万七千人。邮驿分为陆驿、水驿、水路兼并三种,各驿站设有驿舍,配有驿马、驿驴、驿船和驿田。
唐代对邮驿的行程也有明文规定,陆驿快马一天走6驿即180里,再快要日行300里,最快要求日驰500里;步行人员日行50里;逆水行船时,河行40里,江行50里,其它60里;顺水时一律规定100到150里。诗人岑参在《初过陇山途中呈字文判官》一诗中写到“一驿过一驿,驿骑如星流;平明发咸阳,幕及陇山头”。在这里他把驿骑比做流星。天宝十四载十一月九日,安禄山在范阳起兵叛乱。当时唐玄宗正在华清宫,两地相隔三千里,6日之内唐玄宗就知道了这一消息,传递速度达到每天500里。由此可见,唐朝邮驿通信的组织和速度已经达到很高的水平。
宋代将所有的公文和书信的机构总称为“递”,并出现了“急递铺”。急递的驿骑马领上系有铜铃,在道上奔驰时,白天鸣铃,夜间举火,撞死人不负责。铺铺换马,数铺换人,风雨无阻,昼夜兼程。南宋初年抗金将领岳飞被宋高宗以十二道金牌从前线强迫召回临安,这类金牌就是急递铺传递的金字牌,含有十万火急之意。
另外还有钟鼓、烟火、鸽子、旗语、狼烟等方式传递信息
周宣王死了以后,儿子姬宫涅(音niè)即位,就是周幽王。周幽王什么国家大事都不管,光知道吃喝玩乐,打发人到处找美女。有个大臣名褒珦(音bāoxiàng)劝谏幽王,周幽王不但不听,反把褒珦下了监狱。
褒珦在监狱里被关了三年。褒家的人千方百计要把褒珦救出来。他们在乡下买了一个挺漂亮的姑娘,教会她唱歌跳舞,把她打扮起来,献给幽王,替褒珦赎罪。这个姑娘算是褒家人,叫褒姒(音sì)。
幽王得了褒姒,高兴得不得了,就把褒珦释放了。他十分宠爱褒姒,可是褒姒自从进宫以后,心情闷闷不乐,没有开过一次笑脸。幽王想尽办法叫她笑,她怎么也笑不出来。
周幽王出了一个赏格:有谁能让王妃娘娘笑一下,就赏他一千两金子。
有个马屁鬼叫虢(音guó)石父,替周幽王想了一个鬼主意。原来,周王朝为了防备犬戎的进攻,在骊山(在今陕西临潼东南,骊音lì)一带造了二十多座烽火台,每隔几里地就是一座。如果犬戎打过来,把守第一道关的兵士就把烽火烧起来;第二道关上的兵士见到烟火,也把烽火烧起来。这样一个接一个烧着烽火,附近的诸侯见到了,就会发兵来救。虢石父对周幽王说:“现在天下太平,烽火台长久没有使用了。我想请大王跟娘娘上骊山去玩几天。到了晚上,咱们把烽火点起来,让附近的诸侯见了赶来,上个大当。娘娘见了这许多兵马扑了个空,保管会笑起来。”
周幽王拍着手说:“好极了,就这么办吧!”
他们上了骊山,真的在骊山上把烽火点了起来。临近的诸侯得了这个警报,以为犬戎打过来了,赶快带领兵马来救。没想到赶到那儿,连一个犬戎兵的影儿也没有,只听到山上一阵阵奏乐和唱歌的声音,大伙儿都楞了。
幽王派人告诉他们说,辛苦了大家,这儿没什么事,不过是大王和王妃放烟火玩儿,你
们回去吧!
诸侯知道上了当,憋了一肚子气回去了。
褒姒不知道他们闹的是什么玩意,看见骊山脚下来了好几路兵马,乱哄哄的样子,就问幽王是怎么回事。幽王一五一十告诉了她。褒姒真的笑了一下。
幽王见褒姒开了笑脸,就赏给虢石父一千两金子。
幽王宠着褒姒,后来干脆把王后和太子废了,立褒姒为王后,立褒姒生的儿子伯服为太子。原来王后父亲是申国的诸侯,得到这个消息,就连结犬戎进攻镐京。
幽王听到犬戎进攻的消息,惊慌失措,连忙下命令把骊山的烽火点起来。烽火倒是烧起来了,可是诸侯因为上次上了当,谁也不来理会他们。
烽火台上白天冒着浓烟,夜里火光烛天,可就是没有一个救兵到来。
犬戎兵一到,镐京的兵马不多,勉强抵挡了一阵,被犬戎兵打得落花流水。犬戎的人马像潮水一样涌进城来,把周幽王、虢石父和褒姒生的伯服杀了。那个不开笑脸的褒姒,也给抢走了。
到这时候,诸侯们知道犬戎真的打进了镐京,这才联合起来,带着大队人马来救。犬戎的首领看到诸侯的大军到了,就命令手下的人把周朝多少年聚敛起来的宝贝财物一抢而空,放了一把火才退走。
中原诸侯打退了犬戎,立原来的太子姬宜臼(音jiù)为天子,就是周平王。诸侯也回到各自的封地去了。
没想到诸侯一走,犬戎又打过来,周朝西边大多土地都被犬戎占了去。平王恐怕镐京保不住,打定主意,把国都搬到洛邑去。
公元前770年,周平王迁都洛邑。因为镐京在西边,洛邑在东边,所以历史上把周朝在镐京做国都的z时期,称为西周;迁都洛邑以后,称为东周。1,古代:邮驿传递制度,鸿燕传书。
2,现代:电报,网络通讯。
从人类的传播历史来说,人类传播信息方式的演变呈现这样一个脉络:视觉文化、听觉文化(直观的感受、“看的精神”)——概念性文化(“读的精神”)——新的视与听的文化(“新的看的精神”)。
因此,我们绝对有理由相信,在将来的某一天,图像信息会占据主流,文学也会退到一种极其边缘的位置,取而代之的是一种能听能看甚至能触能闻的多媒体艺术。但是,文字是不会像有些人预测的那样,被图像完全取代的,因为文字是积累知识的主要手段,是人类获得抽象思维不可或缺的环节,是人类传播不能缺少的传播媒介。
古代信息传递的方式:
1.用候鸟,特别是鸽,雁等作传输工具
2.作内馅的方式,如藏在鱼肚,饼类,包子等
3.以特殊声音,如钟声,鼓声,鞭炮声等
4.以灯光,火光,如孔明灯.烽火台等
5.还有其他记号,摆设等,如诱敌的记号
现代信息传递的方式:
1.有线通讯传输,如电话,传真,电报,电视等
2.无线通讯传输,如对讲机,BP机(以淘汰),移动电话,收音机
3.数字通讯传输,最熟悉的,连网的电脑,数字电视
4.纸张通讯传输,如书信,报纸等
回答者:qizijian - 助理 二级 5-4 21:22
烽火通信
远在周代我国就有了烽火传递信息的方法,烽火作为一种原始的声光通信手段,服务于古代军事战争。从边境到国都以及边防线上,每隔一定距离就筑起一座烽火台。内储柴草,当敌人入侵时,便一个接一个地点燃起烽火报警,各路诸侯见到烽火,马上派兵相助,抵抗敌人。
西周时期,为了防备敌人入侵,采用“烽隧”作为边防告急的联络信号。在古史书《周礼》中有这样一段记载“在各国从边疆到腹地的通道上,每隔一段距离,筑起一座烽火台,接连不断,台上有桔槔,桔槔头上有装着柴草的笼子,敌人入侵时,烽火台一个接一个地燃放烟火传递警报。每逢夜间预警,守台人点燃笼中柴草并把它举高,靠火光给领台传递信息,称为“烽”,白天预警则点燃台上积存的薪草,以烟示急,称为“燧”。古人为了使烟直而不弯,以便远远就能望见,还常以狼粪代替薪草,所以又别称狼烟。周朝规定:天子举烽燧各地诸侯必须马上带兵前去救援,共同抵抗敌人。由此可见,烽燧制度的实施,意味着早在周时就已出现了庞大而又完善的军事信息联系网络。
不是听说有飞鸽传书吗.
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要看是干什么用。
传递书信:
一般的平民传递书信,主要靠过路人,僧人,文人等云游的人,这些人捎信,在路途之中可以解决食宿问题,他们也很愿意!
官方主要就是驿站了。
传递军情:
这方面军队一定有专职的人员了,另外还有烽火台,信鸽。
--------------------------------------------------------------------------------
信鸽送信的准确性低,大多是书信,但都要花上以月为单位的长时间,也有通过骑马的100里加急、200里加急、300里加急、、、、、、但要花大钱,一般这种“快递”多用于官场书信。
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古人传递信息的方法大约有--
羽檄:插有羽毛的书信,表示战事紧急。
鸡毛信:一般用于民间。
羽书:用于征调军队。
信鸽传书:多用于朝庭、官家、帮派。
传竹筒:官家,民间都用,类似现在的信封。
急脚递:用于传递紧急军事情报之用,俗称“传金牌”。
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还有烽火/狼烟等军事上的手段
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可以用火把
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古人传递信息的方法大约有以下几种:
[1]羽檄:插有羽毛的书信多用于战事紧急。
[2]鸡毛信:一般用于民间。
[3]羽书:用于征调军队。
[4]信鸽传书[所说的飞鸽传书]
[5]快马传书。
[6]传竹筒:官家,民间都用,类似现在的信封。
[7]急脚递:用于传递紧急军事情报之用,俗称“传金牌”。
[8] 烽火/狼烟等不同的朝代有不同的传递方式。
古人传递信息的故事
回答者:ab6397518 - 试用期 一级 5-5 13:56
原始人类是通过心灵感应传递信息;现代人通过信件.传真.无线电话传递.或许也有人幸运还保留有心灵感应这一稀有的原始功能.
1,古代:邮驿传递制度,鸿燕传书。
2,现代:电报,网络通讯。
从人类的传播历史来说,人类传播信息方式的演变呈现这样一个脉络:视觉文化、听觉文化(直观的感受、“看的精神”)——概念性文化(“读的精神”)——新的视与听的文化(“新的看的精神”)。
因此,我们绝对有理由相信,在将来的某一天,图像信息会占据主流,文学也会退到一种极其边缘的位置,取而代之的是一种能听能看甚至能触能闻的多媒体艺术。但是,文字是不会像有些人预测的那样,被图像完全取代的,因为文字是积累知识的主要手段,是人类获得抽象思维不可或缺的环节,是人类传播不能缺少的传播媒介。
古代信息传递的方式:
1.用候鸟,特别是鸽,雁等作传输工具
2.作内馅的方式,如藏在鱼肚,饼类,包子等
3.以特殊声音,如钟声,鼓声,鞭炮声等
4.以灯光,火光,如孔明灯.烽火台等
5.还有其他记号,摆设等,如诱敌的记号
现代信息传递的方式:
1.有线通讯传输,如电话,传真,电报,电视等
2.无线通讯传输,如对讲机,BP机(以淘汰),移动电话,收音机
3.数字通讯传输,最熟悉的,连网的电脑,数字电视
4.纸张通讯传输,如书信,报纸等
远在周代我国就有了烽火传递信息的方法,烽火作为一种原始的声光通信手段,服务于古代军事战争。从边境到国都以及边防线上,每隔一定距离就筑起一座烽火台。内储柴草,当敌人入侵时,便一个接一个地点燃起烽火报警,各路诸侯见到烽火,马上派兵相助,抵抗敌人。
西周时期,为了防备敌人入侵,采用“烽隧”作为边防告急的联络信号。在古史书《周礼》中有这样一段记载“在各国从边疆到腹地的通道上,每隔一段距离,筑起一座烽火台,接连不断,台上有桔槔,桔槔头上有装着柴草的笼子,敌人入侵时,烽火台一个接一个地燃放烟火传递警报。每逢夜间预警,守台人点燃笼中柴草并把它举高,靠火光给领台传递信息,称为“烽”,白天预警则点燃台上积存的薪草,以烟示急,称为“燧”。古人为了使烟直而不弯,以便远远就能望见,还常以狼粪代替薪草,所以又别称狼烟。周朝规定:天子举烽燧各地诸侯必须马上带兵前去救援,共同抵抗敌人。由此可见,烽燧制度的实施,意味着早在周时就已出现了庞大而又完善的军事信息联系网络。
不是听说有飞鸽传书吗.
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要看是干什么用。
传递书信:
一般的平民传递书信,主要靠过路人,僧人,文人等云游的人,这些人捎信,在路途之中可以解决食宿问题,他们也很愿意!
官方主要就是驿站了。
传递军情:
这方面军队一定有专职的人员了,另外还有烽火台,信鸽。
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信鸽送信的准确性低,大多是书信,但都要花上以月为单位的长时间,也有通过骑马的100里加急、200里加急、300里加急、、、、、、但要花大钱,一般这种“快递”多用于官场书信。
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古人传递信息的方法大约有--
羽檄:插有羽毛的书信,表示战事紧急。
鸡毛信:一般用于民间。
羽书:用于征调军队。
信鸽传书:多用于朝庭、官家、帮派。
传竹筒:官家,民间都用,类似现在的信封。
急脚递:用于传递紧急军事情报之用,俗称“传金牌”。
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还有烽火/狼烟等军事上的手段
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可以用火把
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古人传递信息的方法大约有以下几种:
[1]羽檄:插有羽毛的书信多用于战事紧急。
[2]鸡毛信:一般用于民间。
[3]羽书:用于征调军队。
[4]信鸽传书[所说的飞鸽传书]
[5]快马传书。
[6]传竹筒:官家,民间都用,类似现在的信封。
[7]急脚递:用于传递紧急军事情报之用,俗称“传金牌”。
[8] 烽火/狼烟等不同的朝代有不同的传递方式。
古人传递信息的故事
4. 请学生物的同学帮忙介绍一下“PCR”
PCR
一、PCR概述
1、什么是PCR
聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction,简称PCR)又称无细胞分子克隆或特异性DNA序列体外引物定向酶促扩增技术。 由美国科学家PE(Perkin Elmer珀金-埃尔默)公司遗传部的Dr. Mullis发明,由于PCR技术在理论和应用上的跨时代意义,因此Mullis获得了1993年化学诺贝尔奖。
2、PCR技术发展史
PCR原理是由一对引物介导,能在动植物体外对特定基因(DNA)片断进行快速酶促扩增,经过n个热循环扩增,扩增产物中所含特定基因数是原始模板数的(1+E)n(0<E<1,扩增效率=倍,使得检测扩增产物中的特定基因成为可能。
聚合酶链式反应自从1993年到现在很快经历了四代产品:
第一代:手动/机械手式水浴基因扩增
如上图所示,用三个恒温水浴箱,分别将三个水浴温度恒定在三个温度:PCR的高温变性温度(如94℃)低温复性温度(如58℃),适温延伸温度(如72℃)。再用一个装有PCR标本试管的提篮,用手工在不同温度的水浴箱中依次水浴,标本在每个水浴箱中恒温的时间用秒表计时。这样PCR标本就能完成下述形式的热循环:
94℃ 30S 58℃ 45S 72℃ 60S
40次循环
这种方法的特点是:实验人员劳动强度大,容易因疲劳引起差错;而优点是:设备简单,投资少,与自动化基因扩增仪相比,它无须升降温过程,实验时间短,试验更接近理想PCR反应条件,事实表明实验效果还是不错的,但由于标本试管从一个水浴箱往另一个水浴箱移动中要较短暂暴露于空气中,因此如移动速度不够快时也会对标本形成温度干扰,影响结果。本方法的另外一些缺点包括只能局限三个温阶(某些PCR反应需要多于三个温阶)、液体污染以及在低气压地区水温难以烧到94℃变性温度等。
为改进提高本方法的自动化水平,有人设计了机械手装置,替代上述手工移动标本过程,形成了机械手水浴式基因扩增仪,该改进解决了实验人员的高强度劳动问题,但又带来了一个机械手部件大行程频繁相对运动而引起的高故障。这种类型的基因扩增仪在九十年代中期我国北京、上海有定型的产品销售,应用也较广,曾为我国的分子生物学的发展做出过积极贡献,而后便逐步被自动化程度更高的扩增仪替代,现在很少有单位使用。
第二代:自动化控制型定性基因扩增仪
与上述水浴式扩增仪相比,也有人称该种扩增仪为干式基因扩增仪,它是最具代表性的扩增仪,包括后续介绍的第三代、第四代都是以第二代为基础集成了定量检测部分。
第三代:终点定量/半定量
第二代的定性PCR只能判断阴性阳性,而无法评价特定核酸的浓度及定量分析,定量PCR至少能达到定性PCR无法实现的下列功能:
•潜伏期病毒浓度探测
•感染程度
•致病病原体数量变化测定
•抗病毒药物疗效评估
•恢复期病毒载量检测
自从1996年美国ABI公司发明第一台荧光定量PCR仪以来,PCR技术和应用从定性向定量快速发展.终点定量PCR的优点是设备投资少,对于国内经济条件还不能购买昂贵实时荧光定量PCR仪的科研单位和医疗机构,利用现有的第二代常规定性PCR仪,在添加一台专用的单孔PCR终点产物荧光定量检测仪便可开始工作,起到定量的作用。终点定量PCR技术是从定性向实时定量过渡的一个中间产品,而PCR终点产物荧光定量仪进口产品较少,国产仪器较多,如西安天隆的TL988,上海棱光的DA620型等
第四代:实时定量PCR
实时定量QPCR仪+实时荧光定量试剂+通用电脑+自动分析软件,构成PCR-DNA/RNA实时荧光定量检测系统。
见下图:(略)
2、实时荧光定量PCR的优势:
设备由荧光定量系统和计算机组成,用来监测循环过程的荧光。与实时设备相连的计算机收集荧光数据。数据通过开发的实时分析软件以图表的形式显示。原始数据被绘制成荧光强度相对于循环数的图表。原始数据收集后可以开始分析。实时设备的软件能使收集到的数据进行正常化处理来弥补背景荧光的差异。正常化后可以设定域值水平,这就是分析荧光数据的水平。样品到达域值水平所经历的循环数称为Ct值(限制点的循环数)。域值应设定在使指数期的扩增效率为最大,这样可以获得最准确,可重复性的数据。如果同时扩增的还有标有相应浓度的标准品,线性回归分析将产生一条标准曲线,可以用来计算未知样品的浓度。
3、实时荧光定量PCR技术原理
所谓real-time Q-PCR技术,是指在PCR反应体系中加入荧光基因,利用荧光信号累积实时监测整个PCR进程,最后通过标准曲线对未知模板进行定量分析的方法。在 real-time 技术的发展过程中,两个重要的发现起着关键的作用:(1)在90年代早期,Taq DNA多聚酶的5′核酸外切酶活性的发现,它能降解特异性荧光记探针,因此使得间接的检测PCR产物成为可能。(2)此后荧光双标记探针的运用使在一密闭的反应管中能实时地监测反应全过程。这两个发现的结合以及相应的仪器和试剂的商品化发展导致real-time Q-PCR方法在研究工作中的运用。
PCR反应过程中产生的DNA拷贝数是呈指数方式增加的,随着反应循环数的增加,最终PCR反应不再以指数方式生成模板,从而进入平台期。在传统的PCR 中,常用凝胶电泳分离并用荧光染色来检测PCR反应的最终扩增产物,因此用此终点法对PCR产物定量存在不可靠之处。在real-time Q-PCR中,对整个PCR反应扩增过程进行了实时的监测和连续地分析扩增相关的荧光信号,随着反应时间的进行,监测到的荧光信号的变化可以绘制成一条曲 线。在PCR反应早期,产生荧光的水平不能与背景明显地区别,而后荧光的产生进入指数期、线性期和最终的平台期,因此可以在PCR反应处于指数期的某一点 上来检测PCR产物的量,并且由此来推断模板最初的含量。为了便于对所检测样本进行比较,在real-time Q-PCR反应的指数期,首先需设定一定荧光信号的域值,一般这个域值(threshold)是以PCR反应的前15个循环的荧光信号作为荧光本底信号 (baseline),荧光域值的缺省设置是3~15个循环的荧光信号的标准偏差的10倍。如果检测到荧光信号超过域值被认为是真正的信号,它可用于定义 样本的域值循环数(Ct)。Ct值的含义是:每个反应管内的荧光信号达到设定的域值时所经历的循环数。研究表明,每个模板的Ct值与该模板的起始拷贝数的 对数存在线性关系,起始拷贝数越多,Ct值越小。利用已知起始拷贝数的标准品可作出标准曲线,因此只要获得未知样品的Ct值,即可从标准曲线上计算出该样 品的起始拷贝数。
4、实时荧光定量PCR技术在医疗方面的应用
⑴ 病原体检测:目前,采用荧光定量PCR检测技术可以对淋球菌、沙眼衣原体、解脲支原体、人类乳头瘤病毒、单纯疱疹病毒、人类免疫缺陷病毒、肝炎病毒、流感病毒、结核分枝杆菌、EB病毒和巨细胞病毒等病原体进行定量测定。与传统的检测方法相比具有灵敏度高、取样少、快速简便等优点。
如:结核菌基因诊断的意义主要表现在:
a.区分TB与其它分枝杆菌;
b.检测TB耐药基因;
c.提高TB的阳性检出率。
⑵ 产前诊断:到目前为止,人们对遗传性物质改变引起的遗传性疾病还无法治疗,只能通过产前监测,减少病婴出生,以防止各类遗传性疾病的发生,如为减少X连锁遗传病患儿的出生,从孕妇的外周血中分离胎儿DNA,用实时荧光定量PCR检测其Y性别决定区基因是一种无创伤性的方法,易为孕妇所接受。
⑶ 药物疗效考核:对乙型肝炎病毒 (HBV)、丙型肝炎病毒 (HCV) 定量分析显示:病毒量与某些药物的疗效关系。HCV高水平表达,干扰素治疗作用不敏感,而HCV低滴度,干扰素作用敏感;在拉米夫定治疗过程中,HBV-DNA的血清含量曾有下降,随后若再度上升或超出以前水平,则提示病毒发生变异。如PCR技术在HBV检测中的应用及意义:
a.了解乙肝病毒在体内存在的数量。
b.是否复制。
c.是否传染,传染性有多强。
d.是否有必要服药。
e.肝功能异常改变是否由病毒引起。
f.判断病人是适合用哪类抗病毒药物。
g.判断药物治疗的疗效。
⑷ 肿瘤基因检测:尽管肿瘤发病的机理尚未清楚,但相关基因发生突变是致癌性转变的根本原因已被广泛接受。癌基因的表达增加和突变,在许多肿瘤早期就可以出现。实时荧光定量PCR不但能有效地检测到基因的突变,而且可以准确检测癌基因的表达量。目前用此方法进行过端粒酶hTERT基因、慢性粒细胞性白血病WT1基因、肿瘤ER基因、前列腺癌PSM基因、肿瘤相关的病毒基因等多种基因的表达检测。随着与肿瘤相关的新基因的不断发现,荧光定量PCR技术将会在肿瘤的研究中发挥更大的作用。
(5)在优生优育中的应用:
近年来经济发展迅猛,人民生活水平逐年提高,对自身及家人特别是下一代的身体健康愈来愈重视。另外,由于国内计划生育工作逐步走向深化,独生子女比较多,孩子的身体素质更成为长辈们关注的焦点。因此,怎样提高新生儿质量改善人类遗传素质,即优生优育已显得非常重要。①避免有严重遗传性疾病和先天性疾病的个体出生。②增进体力、智力优秀个体的繁衍。其中避免有严重遗传性疾病及先天性疾病个体出生是优生优育最基本的内容。从临床优生学角度分析具体工作包括在母亲妊娠期间对母亲及胎儿进行遗传学检查尽量排除常见的遗传性疾病个体的出生,另外在妊娠期检查母亲是否患有某些易引起胎儿畸形的传染性疾病如弓型虫、风疹病毒、衣原体等感染。以往对遗传性疾病的检测主要使用染色体分析法,而临床绝大部分遗传性疾病是基因病而不是染色体病,染色体发析法不能检出的。若使用PCR基因扩增法联合单链构型多态性分析(sscp)、限制性片段长度多态性分析(RFCP)等位基因特异性寡核某酸(Aso)点杂交或差异PCR可以很方便地检出单个基因的突变而且其准确性可达95%以上,因此使这一问题得到了较好的解决。常见的易致胎儿畸形的感染性疾病原体主要有单疱病毒(HSVⅡ)、风疹病毒(RV)、人巨细胞病毒(HCMV)、弓形体(TOX)及沙眼衣原体(CT)。以往这些病原体感染诊断比较困难,主要靠培养法进行确诊,而培养法费时,代价昂贵,而且受到采样、样本保存及用药等因素的影响,基本不能在临床中推广。PCR基因扩增法因其高敏感性、高特异性非常适合这些疾病诊断及疗效跟踪,是最值得推荐的检验方法。
1、PCR基因扩增法在遗传性疾病产前诊断中的应用,遗传病是由于遗传物变化而引起的机体某一功能或缺陷或异常所致的疾病,其根本变化在于遗传物质。其类型包括单基因遗传病,染色体遗传病及多基因遗传病。遗传病诊断除询问病史,一般物理诊断,普通实验室检查及了解症状、体征外有特殊性。过去常应用系谱分析,染色体及性染色色质检验作为遗传病诊断的主要依据,再辅以相关的酶学分析从而作出诊断。随着分子生物不的迅速发展及其在遗传性病诊断中的广泛应用,基因诊断技术诞生,基因诊断技术为遗传病的临床诊断起了很大的促进作用。聚合酶链反应(PCR)技术是基因诊断主要技术之一。这种快速、灵敏的基因体外扩增技术与多种分子生物学手段相配合可以检出大部分已知的基因突变、基因缺失、染色体错位等,PCR技术日益成为遗传病诊断的最有效、最可靠的方法之一。以下举几个在国内有普遍意义的例子。
(一)、PCR检测地中海贫血;地中海贫血(Thalassemia)是一种遗传性慢性溶血性贫血病,是世界上最常见且发病北最高的一种单基因遗传病。在两广、贵州、四川等地发病率较高,在广西等地高达15%。地中海贫血是由于基因突变造成珠蛋白的不平衡,使结构正常的肽链合成量减少甚至没有合成表现为溶血性贫血。接受累基因种类分为α、β、γ等,其中以 α、β地贫为最常见,危害了最大。珠蛋白基因簇位于人6号染色短臂上,有两个重复基因基因位于α1、α2、两个α基因及其旁侧序列有很大的同源性,易出现染色体不等交换,导致α基因缺失-α地贫。α地贫基因部分缺失有α1基因部分缺失、α2基因缺失、α1及α2基因同时缺失及非缺失型地贫。可以应用PCR技术扩增α1、α2基因从而检测这些基因是否缺失、突变等,从而对α型地中海贫血作出诊断。β地中海贫血基因缺陷主要表现为基因序列中单一核苷酸的突变,或少数碱基的缺失、插入,使正常β珠蛋白肽链合成减注或缺失。应用位点特异性寡核苷探针(Aso)进行PCR产物斑点杂交即可对其作出诊断。
(二)、苯丙酮尿症,苯西酮尿证(PKU)是一种常染色体隐性遗传病,患者因苯丙酸羟化酶转化为酷氨酸,使苯氨酸及其代谢物在体内大量蓄积,出现脑组损伤及不可逆性智力发育障碍。PKU患者出生时正常,新生儿一经确诊为PKU停止母乳喂养采用低苯丙氨酸钦食疗法8—10年,可使患者智力水平发展维持正常。由于低苯丙氨酸钦食非常昂贵,一般家庭难以承受,因此,施行产前诊断,防止患儿出生是最好的选择。PAH只在肝细胞中表达,不能用血细胞,成纤维细胞、羊水、绒毛细胞进行酶活性分析,只能进行基因诊断。PKU的基因变化并非全部PAH基因的缺失,而是以点突变为主要表现形式,而且其突变位点很多。必须使用PCR扩增结合,ASO,SSCP或使用扩增片段长度多态性分析(AmpFLA)进行检测,这些技术都较复杂,检验人员须经专业培训。
(三)、血友病,血友病是一组最为常见的遗传性凝血障碍,根据因子缺陷的不同分为甲、乙两型,(Ⅷ、Ⅸ因子缺陷),也有复合型血友病,但不常见。甲型血友病发病率为1/10000,Ⅷ因子基因位于G6PD基因附近,全长186Kb,大范围的基因重排(缺失、插入、重复)导致甲型血友病的病例很少,仅为Ⅷ因子缺陷的5%,大部分病人表现为单个或少数碱基的突变。由于Ⅷ因子基因长度为186Kb,突变位点多,而且新生突变频率高,从临床角度讲不能对每一个突变都检测,可对最为常见的几种突变类型进行检测,主要的检测手段是PCR结合RELP分析。乙型血友病发病率占血友病的20%,其基因变化及检测方法与甲型血友病类似。
(四)、性别发育异常,区别雄性及雌性的物质基础是性染色体,哺乳动物胚胎发育中,雌性表型不需要任何调节,而雄性表型则由多因素决定,位于Y染色体上的指导雄性性别分ss化的基因命名为睾丸决定因子(TDF)。现代研究表明,SRY(Sex-determining region of Y chromosome)基因是TDF基因,位于Y染以体短臂末端。SRY区缺失易导致46XY核型个体发育成女性。进行基因检测可以检出SRY基因组的易位及缺失,从而诊断性别发育异常,这一探索性别异常的研究非常热门。另外还有一种46XY核型异常的病人即睾丸女性化,这是用于雄激素受体(androgen receptor,AR)基因缺欠,使雄激素的靶基因对雄激素不应答就答或不全而引起的,根据病情的不同有不同的表型,AR缺陷有很高的新生突变频率,表现为无家族史的散发病。AR基因长90Kb,位于X染色体上,AR基因异常大部分为个别基因碱基的突变,可以通过PCR结合ASO或SSCP检出。
(五)、脆—X综合征,脆—X综合片(fragile-X Syndrome,Frax)是发病率最高的一种X-连锁的智力低下综合征(X-linked mental retardation XLMR)。因这种综合征与X染色体上的脆位点连锁而得名。大多数FRAX男性智商(IQ)低于50,并有随着年龄增长而下降的趋势。用人工酵母染色体(artificial yeast chromosome,YAC)克隆技术分离获得覆盖X-脆位点区域的YAC克隆,在这一克隆中获得一个能在人脑中表达的基因命名为FMR-1(fragile X mentai retardation-1),FMR-1的5‘端有一个CGG(精)三核苷酸串(CGG)n,正常人群中(CGG)n中存在多态性,重复序列为6-46个,当重复超过52个时,此区域的分裂呈不稳定,导致重复序列大幅度增加,无临床表现的携带者插入片段长度小于500bg,有临床表现者,长度都大于600BP而且伴有甲基化。人们将500bp作为前突变与全突变的分界线。对Frax的诊断以前用细胞遗传学的方法检测脆位点,实验条件严格,成功率不高。现在采用分子遗传学方法即可诊出前突变及全突变。用PCR扩增CGG重复序列,检测扩增产物的长度。突变基因的扩增片段增大,体细胞异质性时出现多条长度不等的扩增带甚至拖尾成一片,或者因为扩充的全突变插入片段过长超出PCR扩增能力而结果无扩增现象。
2、PCR基因扩增法在“Torsch”诊断中的应用,在妊娠早期(1-3个月),有些病原微生物的感染易导致胎儿畸形,这些病原体中最常见的有弓体(TOX)、风疹病毒(RV)、单纯疱疹病毒(HSV)、沙眼衣原体(CT)、及巨细胞(HCMV),对这几种病原体的检测根据其英文词首简称为Torsch试验。
(一)、弓形体的PCR检测,弓形体有广泛的自然疫原性,人体多为隐性感染,抵抗力低时可以有临床表现。弓形体的诊断较困难,血清学方法敏感性较高但有交叉性出现假阳性而且无法确定近期感染、远期感染或一过性感染。确诊的方法是活组织检查或动物接各,这些方法阳性率太低不能推广。PCR检测可以检出样本中1-2个病原体而且准确性高,是目前对弓形体检测最优秀的方法。作为优生优育检查应于妊娠前或妊娠早期取全血样本,可以用EDTA或肝素抗凝,以EDTA抗凝效果最好,检测外周血白细胞中是否有TOX存在。对于不孕,多次自然流产或养小动物的产期妇女,作弓形虫检测有更重要的临床意义。
(二)、风疹病毒感染:风疹病毒(RV)是一种单股正极性RNA病毒,人是风诊病毒的唯一宿主。RV感染可以引起胎儿的畸形,影响胎儿免疫系统的发育,因此RV检测在优生优育工作中显得非常重要。RV检测可以用直接培养法及IgM抗体测试法。培养法费时很长而且常受到其它病毒的干扰,IgM测定法结果了不太准确,PCR法敏感性及特异性都很高而且简便快速,是RV感染最优秀的测试方法之一。风疹病毒侵入体内后在上呼吸道增殖而出现症状,面部出现丘疹,迅速遍及全身。样本采用妊娠母亲的咽部拭子、血清、产妇的绒毛或妊娠如羊水等。RV病毒是RNA病毒,PCR扩增较复杂,应注意样本的采集时机,操作的准确性。
(三)、单纯疱诊病毒,单纯疱疹病毒(herpes simplex virus,HSV)是一种DNA病毒,可引起多器官的炎症,可通过性接触传播。HSVⅡ感染复发率高,80%的感染者于12个月内复发。HSV感染后经机体免疫系统清除,少数病人终生携带,体弱时复发。PCR法检测HSV敏感性高而且可以直接对HSVⅠ/Ⅱ型进行分型鉴定。
(四)、沙眼衣原体,沙眼衣原体(CT)不仅能引起沙眼而且能引起生死器感染,是一种性传播性疾病。与淋病(NG),梅毒等经典性传播性疾病不同,CT易经其它接触途径传播,少数地区对妊娠期妇女普查结果表明此人群中发病率高达20%-30%。在欧美等国家CT的感染已超过淋病而居性传播性疾病之首。衣原体感染常呈无症性或非特异性症状的隐性感染,不容易诊断。以往用培养法进行确诊,费时且敏感性、准确性都不足。PCR用于CT检测时应注意不同检测目的的取材不同,对于性传播性疾病诊断应取生殖道分泌物(查脱落细胞),而对于早期妊娠病人应查其全血样本,在妊娠后期或临产时再查阴道分泌物以便指导生育时产道清理。
(五)、人巨细胞(HCMV),HCMV感染十分普遍,除少数原发性感染发生原发性单核细胞增多症外,极大多数为隐性感染。HCMV可以长期潜伏在体内,当机体免疫功能低下时,病毒会激活而造成严重疾病在妊娠期如果孕妇感染HCMV可以引起早产、畸形、死胎及新生儿巨细胞包涵体病等。HCMV属疱疹病毒科,可以从唾液、尿、宫颈分泌物及乳汁排出。HCMV“金标准”的诊断试验是用单层成纤维细胞作病毒培养,其它的实验检查有血清学的检测及包涵体检测。PCR是HCMV检测的一种新方法,用于检测的样本有血,生殖道分泌物拭子等,用于优生优育检测时应取血样本。对于早期妊娠病人若有HCMV感染应再检测羊水,或其它妊娠物,对病人认真及进跟踪检查,综合判断并采取相应的医疗措施。
PCR应用于优生优育有很大的优越性,使这一技术的推广应用刚刚起步,应注意操作的准确性,尽量避免误诊。对感染性疾病首先应取孕妇血样检测,有可疑时或血中检出病原体核酸时应尽早作羊水等妊娠物检查。不管是否怀疑胎儿有严重遗传病倾和中或有感染引起的畸形风险,对胎儿的去留应尊重胎儿父母亲的意见。
5、实时荧光定量PCR技术在研究方面的部分应用
一、 新药开发研究,人用药物及其他药物
针对一些感染性疾病的药物,如各种病毒病、细菌病等,在新药的开发过程中,快速了解药物对疾病进程的影响可以为新药开发节约大量的人力、时间和资金,与以前所用的Elisa等方法相比,实时荧光定量PCR技术可以快速、准确、定量、灵敏地测定血液或组织中病原体的含量,因此有利用分析药物的作用效果,为比较不同的配方的疗效、用药量、用药时间等等提供快速、定量的评价。
此方法除了用于人用药物以外,还可以用于畜用药物,甚至其他经济动物及植物的药物研究等,因此其在药物研究方面的应用范围是很广的。
二、 超早期感染用药物及疗法的研究与开发
实时荧光定量PCR方法测定是血液中病毒核酸的含量,因此不必等到病人体内产生抗体,同时,由于其灵敏度与Elisa相比不可同日而语,在病毒感染的早期,即血液中病毒含量很低时就可以测定。因此就出现了一个新的领域,即在病毒或细菌含量很低时如何用药,用什么药以及用药量等进行研究,为将疾病消灭在超早期作出贡献。
三、 药物疗效研究,人用药物及其他药物
对于一些已经上市的新药或是应用了很长时间的老药,其用药的效果以及用药量及用药时间都可以进行进一步的研究,为更加合理化的应用这些药物为人类造福进行进一步的研究。以前所用的方法由于不能准确定量,灵敏度也不够,因此有很多需要研究的内容没有完成。这一方面需要研究内容很多,意义也很大。
四、 新的愈后指标的研究
对于感染性疾病,在药物作用至一定程度后,就认为可以停药了,但是应该在什么停药,现在大都没有一个明确的指标,现在所用的指标由于受到检测方法的灵敏度及准确性限制,这一指标未必合理,因此有必要对治愈的指标以及指标与复发率以及疾病转化为其他疾病之间的关系等进行进一步的研究,从而为药物或疗法彻底治愈疾病打下坚实的理论基础。
五、 新诊断及检验试剂的开发
现有的很多诊断及检验方法都不能同时满足快速、灵敏、定量的要求如现有培养法、Elisa法等等,而荧光定量PCR方法以则可以做到这一点,从而可为临床疾病、商检、粮油检验、食品检验、血液检验等等开发新的试剂,从而提高检验的灵敏度、速度及准确性等;这类试剂的种类是非常多的,所开发的试剂的社会效益及经济效益都是很巨大的。
六、 血液检验漏检率
由于实时荧光定量PCR方法比Elisa灵敏很多,因此,血站或血液研究所一般用来研究Elisa方法的漏检率,即分析Elisa方法测定为阴性的血样,再用实时荧光定量PCR方法来复检。复检时,一般24个Elisa阴性的血样混合成一个样本进行检测。上海用此方法在用于血液制品的血液中发现一例HIV,后经测定供血者,证实病人的确是HIV阳性。北京市红十字血液中心正在测定北京血站中5万份Elisa阴性血样的漏检率。由于不同地区所用的Elisa试剂、方法、批号等都不相同,因此不同地区都有必要进行这一工作。
由于荧光定量PCR方法的快速、灵敏、定量的特点,其在研究及开发方面的应用是不胜枚举的,如研究个人基因型与药物疗效之间的关系等;研究人员也可以根据自己研究项目开发其新的用途。
二、TL988实时荧光定量PCR检测系统产品介绍
1、如何选择一款适合自己的PCR仪
回顾分子生物学的发展历程,PCR技术的发明和普及无疑是最重要的篇章之一。而PCR技术在近20年的不断发展创新中,最受瞩目当属荧光实时定量PCR技术(real-time quantitative PCR, or qPCR)。定量PCR技术真正实现了PCR从定性到定量的飞跃,通过对PCR过程的实时监控,专一、灵敏快速、可重复地精确定量起始模版浓度,已经在科研和临床诊断领域得到了越来越广泛的应用。我公司从荧光定量PCR的原理入手,详细介绍荧光定量PCR仪的类型和技术,为定量PCR仪的选择提供详细参考。
定量PCR仪主要由两部分组成,一个是PCR系统,一个是荧光检测系统。从前面的原理介绍不难看出选择定量PCR仪的关键--由于定量PCR必需借助样本和标准品之间的对比来实现定量的,对于定量PCR系统来说,重要的参数除了传统PCR的温控精确性、升降温速度等等,更重要的还在于样品孔之间的均一性,以避免微小的差别被指数级放大。至于荧光检测系统,多色多通道检测是当今的主流趋势--仪器的激发通道越多,仪器适用的荧光素种类越多,仪器适用范围就越宽;多通道指可同时检测一个样品中的多种荧光,仪器就可以同时检测单管内多模版或者内标+样品,通道越多,仪器适用范围越宽、性能就更强大。荧光检测系统主要包括激发光源和检测器。激发光源有卤钨灯光源、氩离子激光器、发光二极管LED光源,前者可配多色滤光镜实现不同激发波长,而单色发光二极管LED价格低、能耗少、寿命长,不过因为是单色,需要不同的LED才能更好地实现不同激发波长。监测系统有超低温CCD成像系统和PMT光电倍增管,前者可以一次对多点成像,后者灵敏度高但一次只能扫描一个样品,需要通过逐个扫描实现多样品检测,对于大量样品来说需要较长的时间。定量PCR仪需要考虑的另外一个因素是软件设计,这一点目前较新型号的仪器都有不错的配套软件可以满足常规使用。--随着定量PCR技术在临床诊断、疾病
5. 人类模仿动物发明了什么
比如说医院里面的注射器,当时就是根据蚊子的嘴巴而发明出来的,还有相机,同样也是参考了苍蝇的复眼特征,还有在大海上面航行的船只以及潜水艇,一个是参考了鱼类的运动方式和形状,另一个是模仿了鲸鱼在海洋当中的活动特征,可以说动物的种种生活方式,都给人类的科学研发带来了启蒙。
而注射器是通过蚊子的特征而出现的,虽然大家很讨厌蚊子,但是科学家通过研究蚊子的注射方式,在显微镜之下了解到了蚊子的嘴巴,于是就发明出来了注射器,因为注射器和蚊子的嘴巴一样,都是非常尖锐而又细长的,刺入皮肤的速度非常快,所以一般的人感觉不到有多大疼痛感,还有我们家里的照相机,当时也是借鉴模仿了苍蝇的复眼,因为苍蝇的复眼里面还有很多只小眼睛,所以看出来的图像也是很清晰的,因此现在人们发明的照相机一次能照出很多种照片,同样也是用了苍蝇复眼透镜的原理。