动物仿生学有哪些

靠水母敏感的听力，发明出了水母耳风暴预测仪。

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Z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、三百度，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，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diyi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ZX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Z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Z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Z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YZ的原理，制成的侧YZ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

广州市 天河区 华阳小学 生本六二班 王娉诺 46号 12岁
仿生学研究报告
序言：
人们常说的仿生学是指研究生物系统的结构性质、能量转换和信息过程，并将所获得的知识用来改善现有的或创造崭新的机械、仪器、建筑结构和工艺的过程。位于其基层的是维纳的控制思想。它是生物学、数学和工程技术学相互渗透、结合的一门新型边缘学科。其任务是研究生物系统的优异能力及产业的原理，并把它模式化，然后应用这些原理去设计和制造新的技术设备或其他相关的技术思路，从而为人类的生产、生活服务。生物模拟已成为现代发展高新技术的重要途径之一。
仿生学的主要研究方法是：提出模型，进行模拟。其程序大致为：首先对生物原型进行研究；其次是将生物原型提供的资料进行数学分析，使其内在联系抽象化，用数学语言把生物模型“翻译”成具有一般意义的数学模型；Z后是采用电子的、化学的、机械的手段，根据数学模型制造出用工程技术进行试验的实物模型。在生物模拟过程中，绝不是简单的仿生，而是要在仿生中创新。Z终建成的机器设备与原生物原型是不同的，在若干方面甚至会超过生物模型的能力。
科学技术发展至今，人们已有能力并自觉地把生物界作为各种技术思想、设计原理、发明创造的源泉。生命科学与工程技术相结合，将会产生一次新的技术革命。
蜘蛛与仿生科技
蜘蛛是人们非常熟悉的昆虫，它会造丝织网，而一些机械工程师却把注意力集中到蜘蛛网的研究上，因为它有拉力转移的特性。这种拉力转移特性已成为当代仿生研究的重要内容。研究结论表明，蜘蛛丝能替代某些合成纤维织物，如尼龙、涤纶。古籍资料显示：蜘蛛用于医学目的已有几个世纪了。蜘蛛的毒液能有效地防止中风患者脑损伤。科学工作者经过对蜘蛛的毒液分析，并利用仿生学原理，仿生制造这种物质，已成为一种GX、多功能新型杀虫剂。
新近报道，澳大利亚科学研究报告称，他们在澳大利亚的一种叫漏斗网蜘蛛身上发现了一种神经毒素的物质，并对这种物质进行了分子结构分析。并提醒说，这可能是一种有着巨大商业潜力的研究新成果，因为它是对哺乳类动物没有副作用的QL杀虫剂。
20世纪50年代，美国已将蜘蛛丝用于制造防弹背心和降落伞以及光学仪器中的十字线，其耐拉强度引起了仿生学家及机械工程学家的极大关注。生命科学已经从蜘蛛的基因型上去研究，目前杜邦公司的科技人员用无性繁殖法繁殖并生产出了蜘蛛丝，他们在这种新产出的蜘蛛丝中加入黏状蛋白，制成了洁净的、高强度的人造蜘蛛丝。随着基因组测序的不断发展，功能基因被快速提示，加上克隆技术的不断完善，仿生蜘蛛丝的生产，很快会进入产业化阶段，其使用范围会越来越广泛。
仿生人将走近现实生活
模仿动物动作及信息处理系统研究仿生人的速度正在加快。东京工业大学制造出的仿生人，有的像袋鼠一样轻快跃过障碍物；有的像蛇一样潜伏在狭长地带。
东京大学和筑波大学则联合研究模仿昆虫大脑的信息处理系统开发新型机器人；美国的奥斯汀得克萨斯大学的科学工作者正在研制一种“wan能味觉传感器”，它能够区别数百种物质的不同味道。
新近报道，美国一家卫生研究院在一项60万美元贷款的支持下，为开发出一种新型传感器正在加速研究。根据现已掌握的技术资料，新开发出的传感器几乎可以在较短的时间内告诉医生有关病人的血液和尿样的所有成分。德克萨斯大学的德昂•尼柯克教授说：制造出能够同时进行20种或50种味觉仿生传感是完全可行的，并预测这种仿生“wan能味觉传感器”Z终会取代针对某些具体物质（如胆固醇、血糖等）的单项测试。一个同时对血糖和尿样进行多种测试的传感器即将走向现实生活。
仿生器官组织工程蓬勃兴起
断肢再植，肝脏、肾脏、心脏器官移植均已有几十年的历史了。它们均已成为器质性疾病ZL的主要手段。目前器官移植的主要问题不是外科手术的技术，而是供移植的器官缺少。为了解决这一难题，世界很多国家都在想方设法，如成立形形的供体器官公司，但效果均不理想。只是到了当代，随着生命科学研究和基因工程的高速发展，才出现了前面提到的仿生器官组织工程，比较有效地解决了这一难题。仿生器官组织工程的目标旨在阐明生物系统的功能和结构原理，人工创造出类似人体肌肉、血管、骨骼、肾脏、心脏等仿生材料。仿生器官组织工程依据有机体的自我生长和补偿功能原理，利用基因技术创造人工器官。如用血管内皮细胞、纤维原细胞和平滑肌细胞重建血管；用肝细胞重建肝脏；用造骨细胞来构建骨骼组织等。仿生器官组织工程的兴起将实现疾病ZL，首先是器质性病变ZL的大变化，造福人类。现在医学家和生物学家结合正在设计像肾脏和肝脏之类的仿生完整器官的培养。21世纪的今天，人们将利用仿生器官组织工程制造的器官、组织取代用塑料和金属制成的替代器官（肤体），用来修复受伤的骨骼和关节。这些活的移植体会无缝合地与周围组织结合，以消除诸如感染和替代肢体的关节松动之类的问题。像鼻子和耳朵之类具有复杂而形状特定的器官，通过计算机辅助轮廓设计和软骨细胞装到构成物上的方法，在聚合结构中是能够形成的。实验实践表明，目前国内外有些实验室已经制造出来的这类人工器官，移植到动物身上获得了成功。下一步是在临床上进行人体实验。应该想到，在动物器官上的实验成功，在人体上使用是大有希望的。
仿生机器人争相“进化”
仿生机器人，提高机器人的性能，当今已与经典达尔文进化理论联系在一起了。这是仿生学与生物进化论的有效结合，并取得了重大进展。东京工业大学工学院的美多勉教授领导的研究小组研制出袋鼠机器人。身体宽30cm，高20cm，两条腿长约40cm，重约1.6kg。人们根据电脑对袋鼠动作的分析结果研制成的这台机器人，其弯曲的双足，着地姿势和ZX调整方法都与真袋鼠一模一样，它仿生了袋鼠的姿势维持系统，在失去平衡时会自动调整ZX，所以能完成稳定的跳跃，而在这以前一直是一个难题。正是在仿生思想支配下完成了这一设计。目前这种仿生袋鼠机器人已能在裸露的岩石上轻便地移动，未来将可用于行星探索。东京工业大学业工学院的岩崎彻也教授主持的课题组研制出的像蛇一样的机器人，一种是安装有轮子的，这种蛇样机器人无法在狭窄的缝隙中行进，显得累赘。现在又仿生制出了一种像溜冰鞋的冰刀那样的利器，便能轻易进入狭缝里了。该大学工学院研究部夏山勋教授主持的课题，则是仿生雄性蚕蛾通过性信息素寻找雌蚕蛾这一特性，研制成另一种机器人。它会慢慢地接近放射出红外线的小型装置，就像雄蚕蛾循着性信息素向雌蚕蛾靠近一样，时而直行，时而蜿蜒，时而一步三回头。这种仿生机器人长度、宽度和高度均为5cm，它会以1cm/s的速度移动，在其两旁装配有红外线传感器，接收到信息时则通过8个简单的集成电路进行处理，从而向红外线源移动。另据研究报告，它还可以作为操作系统加以应用，如控制核动力装置管道的微型检测器。
总结：
生活中无时无刻在运用仿生学—— 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。 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。 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。 现代起重机的挂钩起源于许多动物的爪子。 屋顶瓦楞模仿动物的鳞甲。 船桨模仿的是鱼的鳍。 锯子学的是螳螂臂，或锯齿草……
所以，只有我们学好仿生学才能发明出更多对人类有帮助的东西。

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、舰船和等。特别是能够区别真假，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。

鸟----飞机

鱼----潜艇

蝙蝠----雷达

带齿草叶----锯

青蛙----蛙泳

青蛙眼睛----电子蛙眼

海豚----水声探测仪

水母----风暴预测仪

响尾蛇----热定位器

萤火虫----荧光灯

生物----生物电池

色彩----伪装

动物联络----人类通信

生物钟----生物钟现象

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。

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。

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3000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。

水母的顺风耳：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。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。