一个以基因改造后的鲸鱼的油脂为主要能源,但其他科技已经达到二十一世纪后期的世界是什么样子
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关于仿生学的发明
急!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!1、蝙蝠与雷达: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。
2、薄壳建筑: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薄壳建筑设计。这类建筑有许多优点:用料少,跨度大,坚固耐用。
3、蛛丝: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。船和潜艇来自人们对鱼类和海豚的模仿。

4、响尾蛇: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。
5、苍蝇: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。
参考资料来源:百度百科-仿生学
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。
仿生是高科技的代名词,它是指运用尖端的科学技术,来模仿生物的各种官能感觉和思维判功能,更加有效地为人数服务。各国都在不遗余力地加大在仿生学方面的研究。可以说,仿生学研究程度的高低,是国家综合国力的重要标志之一。荣事达集团研制开发的“仿生搓洗”全自动洗衣机最近推向市场,将仿生技 术运用于洗衣机领域,产生了革命性的影响。
据了解,这种洗衣机首先具有神经智能网络功能,可以模仿人的恩维判断能力,根据衣物的重量、质地、脏污程度来自行决定洗涤程序、洗涤时间和水位的高低,从而达到最佳的洗涤状态。其次,具有搓衣板的功能。洗衣机内的搓洗棒能够像手一样随心所欲地来回搓动,这种搓动被控制在300度以内,能够保证把衣服洗干净又防止衣服缠绕。三是它去除了传统洗衣机因机械传动装置所包含的机械连杆、曲柄、齿轮等部件转动所带来的噪音,采用直流永磁无刷电机直接驱动,有效地防止噪音的产生。
直流永磁无刷电机可节电50%
采用直流永磁无刷电机,在电子驱动器的控制下可实现无级调速,并可精确地控制搓洗棒每次转动的次数和角度。因此,不同的衣物质地、脏污程度可以设定不同的洗涤程序,有效地模仿了人工搓洗的快慢节奏和力度,实现“仿生”搓洗。另外,采用直流永磁电机比采用交流电机节电50%。
电子刹车技术把噪音降到最低
有洗衣机的消费者会有因噪音大而烦恼的体会,他们在换购洗衣机时总希望拥有一台没有噪音的洗衣机。“仿生搓洗”洗衣机则恰好能满足这一点。
这主要是因为“仿生搓洗”洗衣机采用电子擎实现电子刹车,刹车时由电机本身迅速降速,从而避免了像其他洗衣机采用机械摩擦刹车时产生的噪音和振动,实现了静音运转。
搓洗棒确保洗涤过程中不产生碎屑
有洗衣机使用经验的消费者知道,洗衣机的洗涤桶上部都有一个过滤网,用来过滤衣物在洗涤时产生的碎屑。但是“仿生搓洗”洗衣机却没有这种过滤网,为什么呢?业内专家解释,这是因为“仿生搓洗”洗衣机的内部构造根本有别于波轮式和滚筒式洗衣机。“仿生搓洗”洗衣机采用的驱动擎是竖立的搓洗棒,能够使动能从中央向四周传递。当洗衣机启动时,搓洗棒带动衣物沿着桶壁运动的角度不超过300度,有效避免了衣物因连续旋转而形成的缠绕,以及与桶壁摩擦产生的碎屑,洗得干净、不缠绕、无摩擦,当然不需要过滤网。衣物沿桶壁来回运动与衣物在搓衣板上的来回运动极其相似,并能达到手洗效果,“仿生搓洗”洗衣机也由此得名。
摘 要 阐明制造过程与生命现象之间的相似之处:基于自组织机制的有序化、基于信息模型的个体复制,以及通过进化过程形成的高度适应性。论述仿生制造的基本内涵,指出现代制造科学应该从生命现象及生命科学中学习与借鉴的主要内容,它们包括完善的信息技术、由基因控制的生长型的加工成形方法、性能超群的有机材料、奇妙的生物智能、高效的寻优与趋优方法,以及先进的组织结构和运行模式。提出关于加强学科间的联合,促进仿生制造技术研究的建议。
-- 结构构件
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空心楼板、箱形大梁、工形截面钣梁以及折板结构、空间薄壁结构等都是根据这条结论得来的。
-- 斑马
斑马生活在非洲大陆,外形与一般的马没有什么两样,它们身上的条纹是为适应生存环境而衍化出来的保护色。在所有斑马中,细斑马长得最大最美。它的肩高140-160厘米,耳朵又圆又大,条纹细密且多。斑马常与草原上的牛羚、旋角大羚羊、瞪羚及鸵鸟等共外,以抵御天敌。人类将斑马条纹应用到到军事上是一个是很成功仿生学例子。照相机
青蛙肌肉和电池的发明
人类自古就知道了自然界中种种电的现象,如雷、闪电、电鱼,加热时会产生电的电石,甚至琥珀摩擦生静电的方法。到十七世纪,德国的葛利克制成了一种旋转硫磺球的摩擦起电机后,才有人对电加以科学的探讨。到十八世纪,荷兰莱登大学的一位教授发明了一种可以蓄积摩擦电的玻璃瓶,于是作为一种游戏而风靡全欧洲。由于这种摩擦电贮存在莱登瓶中,一次放电就马上消失,所以也没有太大的用处。
当时在意大利的波隆那大学解剖学教授贾法尼发现,以金属棒接触剥去皮的青蛙腿部肌肉时,青蛙的肌肉便会收缩。他认为一切动物都带有电,且积蓄在肌肉中,金属棒的接触使动物放电,肌肉会因电的冲击而收缩。这一动物放电的发现,引起全欧洲科学家的莫大反响。同为意大利人的帕维亚大学物理学教授伏特,对此也进行了探讨,却得到另一个结论:肌肉的收缩不是因动物电的放电,而是因接触了金属而产生电所引起的。1800年,伏特根据动物放电的现象设计完成了一种蓄电的新装置。这种装置是把数十片银板和锡板交互重叠,在每对板之间插入浸过盐水的布条作为电堆;然而用金属片和盐水钵分别替代金属板和盐水布,不必事先充电,就可源源不断地取出电来。伏特的这项发明实实在在地让英国科学家们震惊。拿破仑还邀请他到巴黎,亲眼目睹他的实验,赐于他金牌、丰厚的年俸和爵位。电池在日常生活、科学和工业上给人类带来了福音,那些赞美和荣誉就显得微不足道了。
心脏活动电流与心电图发明
十九世纪,瑞士解剖学家凯利克尔和德国生理学家缪勒用鸽子证明了心脏活动电流的存在。德国生理学家维伦斯坦首次用图形表现神经和肌肉之活动电流,继而有许多生理学家用他发明的装置来显示动物的心脏活动电流。这种装置仅仅是作研究用,而且必须通过解剖让心脏在暴露的情况进行测定。那么,是否有办法不要把心脏暴露出来,而就在体表内测定呢?当时恰好法国物理学家利普曼发明了一种毛细管静电计,这就促使了法国生理学家瓦勒采用了新发明的毛细管静电计来测量人心脏活动的电压,并描绘了图形。
这些研究结果引起了荷兰生理学家爱因多汶的注意,并把瓦勒所做的心脏活动电压的图形称作“心电图”,然后他潜心研究,证实了心电图对临床诊断非常有价值。于是他就致力于精确度高的心电图记录计的研制,几年后,他终于研制出一种高精度的石英系的弦电流计,用于心电图测量上,可精确地记录人的心电图。
爱因多汶所发明的心电图记录计最大的缺点是重量超过140公斤,无法带进病房,然而也不可能把患有严重心脏患者带到他的实验室去。既然不能做临床试验,再好的装置也是没有用的。因此,有人建议他不妨把大学附属医院住院患者和他的实验室装置用电线连接起来,这样他就将许多心脏病患者的心电图记录下来,他把这命名为“远隔心电图”。爱因多汶的心电图记录计在心脏病临床诊断中发挥了巨大的作用。迄今为止,心电图还是我们诊断心脏病的通用设备。▲
回答者: dukang1455 - 初入江湖 二级 3-31 18:49
1、仿照水母耳朵的结构和功能,设计了水母耳风暴预测仪,预测风暴。
2、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。
3、模拟蓝藻的不完全光合器,设计出仿生光解水的装置,从而可获得大量的氢气。
4、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。
5、根据鱼的鳍,发明了船桨,作用是划船。
回答者: 寒星幽梦 - 试用期 一级 4-1 10:40
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。
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。 仿生设计学
仿生设计学,亦可称之为设计仿生学(Design Bionics),它是在仿生学和设计学的基础上发展起来的一门新兴边缘学科,主要涉及到数学、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。
仿生设计学与旧有的仿生学成果应用不同,它是以自然界万事万物的“形”、“色”、“音”、“功能”、“结构”等为研究对象,有选择地在设计过程中应用这些特征原理进行的设计,同时结合仿生学的研究成果,为设计提供新的思想、新的原理、新的方法和新的途径。在某种意义上,仿生设计学可以说是仿生学的延续和发展,是仿生学研究成果在人类生存方式中的反映。
仿生设计学作为人类社会生产活动与自然界的锲合点,使人类社会与自然达到了高度的统一,正逐渐成为设计发展过程中新的亮点。
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。
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。
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-- 作者:文丐
-- 发布时间:2004-9-15 7:41:15
-- 仿生搓洗引爆洗衣机新革命
仿生是高科技的代名词,它是指运用尖端的科学技术,来模仿生物的各种官能感觉和思维判功能,更加有效地为人数服务。各国都在不遗余力地加大在仿生学方面的研究。可以说,仿生学研究程度的高低,是国家综合国力的重要标志之一。荣事达集团研制开发的“仿生搓洗”全自动洗衣机最近推向市场,将仿生技 术运用于洗衣机领域,产生了革命性的影响。
据了解,这种洗衣机首先具有神经智能网络功能,可以模仿人的恩维判断能力,根据衣物的重量、质地、脏污程度来自行决定洗涤程序、洗涤时间和水位的高低,从而达到最佳的洗涤状态。其次,具有搓衣板的功能。洗衣机内的搓洗棒能够像手一样随心所欲地来回搓动,这种搓动被控制在300度以内,能够保证把衣服洗干净又防止衣服缠绕。三是它去除了传统洗衣机因机械传动装置所包含的机械连杆、曲柄、齿轮等部件转动所带来的噪音,采用直流永磁无刷电机直接驱动,有效地防止噪音的产生。
直流永磁无刷电机可节电50%
采用直流永磁无刷电机,在电子驱动器的控制下可实现无级调速,并可精确地控制搓洗棒每次转动的次数和角度。因此,不同的衣物质地、脏污程度可以设定不同的洗涤程序,有效地模仿了人工搓洗的快慢节奏和力度,实现“仿生”搓洗。另外,采用直流永磁电机比采用交流电机节电50%。
电子刹车技术把噪音降到最低
有洗衣机的消费者会有因噪音大而烦恼的体会,他们在换购洗衣机时总希望拥有一台没有噪音的洗衣机。“仿生搓洗”洗衣机则恰好能满足这一点。
这主要是因为“仿生搓洗”洗衣机采用电子擎实现电子刹车,刹车时由电机本身迅速降速,从而避免了像其他洗衣机采用机械摩擦刹车时产生的噪音和振动,实现了静音运转。
搓洗棒确保洗涤过程中不产生碎屑
有洗衣机使用经验的消费者知道,洗衣机的洗涤桶上部都有一个过滤网,用来过滤衣物在洗涤时产生的碎屑。但是“仿生搓洗”洗衣机却没有这种过滤网,为什么呢?业内专家解释,这是因为“仿生搓洗”洗衣机的内部构造根本有别于波轮式和滚筒式洗衣机。“仿生搓洗”洗衣机采用的驱动擎是竖立的搓洗棒,能够使动能从中央向四周传递。当洗衣机启动时,搓洗棒带动衣物沿着桶壁运动的角度不超过300度,有效避免了衣物因连续旋转而形成的缠绕,以及与桶壁摩擦产生的碎屑,洗得干净、不缠绕、无摩擦,当然不需要过滤网。衣物沿桶壁来回运动与衣物在搓衣板上的来回运动极其相似,并能达到手洗效果,“仿生搓洗”洗衣机也由此得名。 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。
好运
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。船和潜艇来自人们对鱼类和海豚的模仿。
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。
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。
白蚁不仅使用胶粘剂建筑它们的土堆,还可以通过头部的小管向敌人喷射胶粘剂。于是人们按照同样的原理制造了工作的武器—一块干胶炮弹。
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。
我国纺织科技人员利用仿生学原理,借鉴陆地动物的皮毛结构,设计出一种KEG保温面料,并具有防风和导湿的功能。
根据响尾蛇的颊窝能感觉到0.001℃的温度变化的原理,人类发明了跟踪追击的响尾蛇导弹。人类还利用蛙跳的原理设计了蛤蟆夯。人类模仿警犬的高灵敏嗅觉制成了用于侦缉的“电子警犬”。科学家根据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 飞机--- 鸟
声纳---海豚
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。
古代的长生灯做什么用的?
长明灯(Eternal Fire),除夕夜家家户户所点燃的灯火,一燃上,就不能吹灭,直到油尽、烛终自行熄灭,这是一项古老的传统风俗。中国君王陵墓中也会放置长明灯,希望可以犹如生前的宫殿一样灯火辉煌。不熄之火最早出现在各种神话故事中。据说这种不熄的火光是天宫之火,是普罗米修斯把它偷偷带给了人类。总之,人类由于机缘凑巧,知道了这个秘密。也许是某位先哲把它传给了人类,就像神农氏教会了人类种植农作物,有巢氏教会了人类建造住所。一旦人类得知如何制造永久的灯光时,消息不胫而走,全世界的庙宇都想装上这种永不熄灭的灯。
根据古埃及、希腊和罗马等地的风俗,死亡的人也需要灯光驱逐黑暗,照亮道路。因此,在坟墓被密封前,习惯于放一盏灯在里面。而富贵荣华之家就要奢侈一些,放上一盏不熄的灯,永远为死者照亮。千百年以后,当这些坟墓的拱顶被打开时,挖掘者发现里面的灯还在好好地燃烧着。但是这些是以前的事实,如今这仍是个未解之谜。
在中国,传说除夕夜因诸神上天,众鬼神就出来觅找食物,特别是那些魑、魍、魉之类,这些平时过年过节未能得到奉敬的散鬼,更是求之不得的良同(因这夜每家都有许多糕粿)。如果吹灭灯火,摸黑不见天地,它就会顺声抓人,特别是小孩半夜啼哭,老人咳嗽作声,就性命难保了。
类似记载很多,史记中记载在秦始皇陵墓中就安置有长明灯;中国人有视死如生的传统,人死后的陵墓也对应称作阴宅,君王尤其重视陵墓,作为死后的居所,他们也希望像生前的宫殿一样灯火长明,因此也就有了长明灯。
结构与特征
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一种长明灯是双层结构,里面的一个容器内装灯油,灯芯用醋泡制,外层装水,用以冷却灯油;这是个伟大的发明,因为油灯消耗的油主要不是点燃了,而是受热挥发,醋泡过的灯芯不仅能保持低温,油坛外面的水也可以有效阻止油温上升,但是长明终究是理想中的愿望;在北京定陵的发掘中,陵墓正殿有一口青瓷大缸,内盛蜡质灯油,还有一个灯芯,这就是长明灯了,但是显然这盏灯在陵墓封闭后不长时间就熄灭了,原因是密闭的陵墓中缺少燃烧所需要的氧气。
古墓长明灯
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古墓中的长明灯
世界各地都有盗墓者,他们想尽千方百计,到古墓中去偷窃埋藏了千百年的金银珠宝,古墓往往与世隔绝,使宝物历经千年还保存得相当完好。在这终年不见天日的古墓中,盗墓者通常会认为里面应该是伸手不见五指。可是他们有时却惊恐地发现,在一些古墓的拱顶上,一盏明灯投射着幽幽的光芒。
公元527年,叙利亚处于东罗马帝国的统治,当时在叙利亚境内的东罗马士兵们曾发现,在一个关隘的壁龛里亮着一盏灯,灯被精巧的罩子罩着,罩子好像是用来挡风的。根据当时发现的铭文可知,这盏灯是在公元27年被点亮的。士兵们发现它时,这盏灯竟然已经持续燃烧了500年!遗憾的是,野蛮的士兵们很快毁坏了它,这盏神秘的灯的原理已无人知晓。
一位希腊历史学家曾记录了在埃及太阳神庙门上燃烧着的一盏灯。这盏灯不用任何燃料,亮了几个世纪,无论刮风下雨,它都不会熄灭。据罗马神学家圣·奥古斯丁描述,埃及维纳斯神庙也有一盏类似的灯,也是风吹不熄,雨浇不灭,真有点像从《西游记》所述的火焰山。
公元1400年,人们发现古罗马国王之子派勒斯的坟墓里也点燃着这样一盏灯,这盏灯已持续燃烧了2000多年!风和水都对它无可奈何,熄灭它的唯一的方式就是抽走灯碗里那奇怪的液体。
公元1534年,英国国王亨利八世的军队冲进了英国教堂,解散了宗教团体,挖掘和抢劫了许多坟墓。他们在约克郡挖掘罗马皇帝康斯坦丁之父的坟墓时,发现了一盏还在燃烧的灯,康斯坦丁之父死于公元300年,这意味着这盏灯燃烧了1234年!
公元1540年,罗马教皇保罗三世在罗马的亚壁古道(一条古罗马大道)旁边的坟墓里发现了一盏燃烧的灯。这个坟墓据说是古罗马政治家西塞罗的女儿之墓,西塞罗的女儿死于公元前44年。显然,这盏灯在这个封闭的拱形坟墓里燃烧了1584年!更有趣的是,坟墓里的尸体浸在一种未知的液体中,看起来像是刚刚才死去一样,原来古人用这种液体来保存尸体。
宋代磁州窑长明灯
这些长明灯只是全世界所有发现中的几例。考古记录显示,这种古庙灯光或古墓灯光的现象在世界各地都有发现,例如印度、中国、埃及、希腊、南美、北美等许多拥有古老文明的国家和地区,就连意大利、英国、爱尔兰和法国等地也出现过。
长明灯猜想
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如此神奇的长明灯为何没有保留到今天?古代人对所发现的长明灯不够重视吗?其实古代人的确保存这些神灯,可是很奇怪,上述这些灯一旦现身,就会以某种方式很快毁坏掉,例如被野蛮的掠夺者和挖掘者毁坏。难道古人在利用某种魔咒来保守他们的技术秘密?
17世纪中期,在法国的格勒诺布尔,一位叫杜·普瑞兹的瑞士士兵偶然发现了一个古墓的入口。费尽九牛二虎之力进入古墓后,这个年轻人并没有发现任何他想要的金银珠宝。不过,让他更惊讶的是,在这与世隔绝的坟墓,竟然还有一盏正在燃烧的玻璃灯,惊异之余,他把这盏神秘的灯带出了坟墓,送给了修道院,修道院里的僧侣们同样目瞪口呆,这盏灯至少已经燃烧了千年。他们像宝一样保存着它,可惜的是,几个月后,一位老年僧侣竟然不小心把它碰掉在地上,摔碎了。
另一件趣事发生在英格兰,一个神秘的不同寻常的坟墓被打开了。打开这个坟墓的人发现,在坟墓拱顶上悬挂着一盏灯,照亮了整个坟墓。当这个人往前走时,地板的一部分随着他的走动在颤动。突然,一个身着盔甲、原本固定的雕像开始移动,举着手中的某种武器,移动到灯附近,伸出手中的武器击毁了这盏灯。这个宝贵的灯就这样被毁坏了。
古人的目的一次又一次地达到了:灯的奥秘被严密地保守着,再也没有后人知道。
长明灯楼
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隆福寺长明灯楼位于河北省廊坊市西郊古县村。灯楼为白石质,由壸门方形座,覆莲圆座、等边八面石柱,仰莲托盘组成,通高3.4米。
石柱上的雕刻内容分为三部分:下部各面刻尖拱龛,龛内浮雕伎乐,其中三面或跪或坐于须弥式莲座上,演奏笛、琵琶、排箫等乐器,一面为手持长练的舞姿伎乐。石柱中部正南面为篆书题额“大唐幽州安次县隆福寺长明灯楼之颂”,颂序、颂词为楷书体,间以行草,“安次县尉”张煊撰文,“安次县员外主簿通直郎护军”张去泰书,颂词之后还镌刻有般若波罗密多心经、燃灯偈、知灯偈以及公德主姓名官衔。石柱上面每面雕双层尖拱龛,龛内雕佛像一尊,共计十六尊。佛像发式有肉髻、螺髻两种,有桃形头光。服饰有通肩式、覆搭双肩式,右袒式,佛座为八角形须弥座、圆形须弥座,坐姿多为结跏趺坐,也有善跏趺坐、足踏莲花。佛像手印各异,有说法、施无畏、禅定印等。
隆福寺长明灯楼
仰莲托盘上面凿平,刻有凹槽两道,中心凿圆形浅洞。
石灯为寺院供具之一,较早的有山西太原童子寺北齐石灯,唐代石灯则有山西长子县慈林山法兴禅寺大历八年(公元773年)石灯,陕西乾县石牛寺唐代石灯,黑龙江宁安渤海国晚期(公元893—906)上京龙泉府朱雀大街南部佛寺石灯。从这些石灯的形制和古县灯楼托盘上的卯结构来分析,古县石灯上部应有灯室。
古县石灯与同时期的石灯相比,雕刻手法精细严谨,风格庄重朴实,是珍贵的唐代石刻精品。它还具有以下两个特点:一、建立的最早,古县石灯确切记年为垂拱四年四月,是已知唐代石灯中最早的。二、古县石灯形制巨大,雕刻内容丰富,具有极高的史料价值。古县石灯的石柱上既雕有佛像、伎乐、经文又刻偈文、颂序、颂词等内容,这在其它石灯中是没有的。[1]
制作原因
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银长明灯盏
那么这种不寻常的灯代表着远古的高科技吗?我们的祖先如何出发明这些永不熄灭的灯?
制造不熄的灯,古人是否轻车熟路?并非如此,一般平民的墓穴里都并没有这种灯。不过,并不富贵奢华的古代炼金术士的墓穴里也会出现这种灯。例如,公元1610年,一位叫洛斯克鲁兹的炼金术士的坟墓在他死后120年被掘开,人们发现里面也亮着这样一盏不熄的灯。于是人们怀疑古时的炼金术士和铸工懂得制造这种长明灯的技术。难道不熄的灯光与金属有关?
不熄之谜
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遗憾的是,这种不熄的灯日前再无踪影,那些过去记载的见闻是不是真实的呢?永不熄灭的灯很自然成为学术界争论的话题。一部分人认为,世界各国有关长明灯的记录足以让人肯定,确实存在这样一种不熄的灯,或者长久燃烧的灯,只是技术失传,我们理解不了。中世纪时期的大部分有识之士认为,确实存在这种不熄的灯,并且认为这种灯具有某种魔力。另一部分人则认为,虽然有那么多有关长明灯的记录,但现实中并没有一盏长明灯摆在众目睽睽之下,而且这种灯的能源问题严重违背能量守恒定律,因此这种不熄的灯应该不存在。还有许多人认为,这也许是古人在书中开的一种聪明的玩笑。
如果长明灯真的存在,那么它们的能量来源是什么?或者它们并不是永久长明的,但千百年长久地燃烧,若是普通的煤油灯,就要耗费多少万升的煤油。难道它们的燃料是能够不断补充的?中世纪以后,许多思想家曾经试图用补充燃料的方式制造一盏长明灯,即在燃料将耗尽时,快速补充燃料。但是没有一个实验成功过。即使利用现代的燃料连续补充技术,制造一个千百年长明的灯,也不太现实。
还有一些人大胆推测,这种灯就是使用电的灯,灯碗里那看似燃料的液体可能就是用来导电的汞,所以“燃料”看起来永不见少,这种用电的灯也不会怕风吹雨打。古时的希伯来人就秘密地保守着现代叫做电的技术。据描述,13世纪,一个叫杰彻利的法国人拥有一盏灯,没有任何油或灯芯。通常灯被放置在他房间的前廊,每一个人都可以看见。当杰彻利被问及灯为什么会亮时,他总是微微一笑:“保密!”杰彻利做过许多与电有关的实验。为了保护自己不被仇家侵犯,他发明了一种放电按钮,能够放出一股电流到门上的铁把手。当杰彻利按下按钮时,闪亮的蓝色火花就会突然冒出来。
如果神灯真的是用电能点亮,那么电能是如何产生的?难道庙宇或古墓中安装有能够发电的机器吗?要做到一劳永逸地不断供应电能,只有太阳能发电可以做到。神灯真的是利用太阳能发电吗?古人似乎不愿告诉我们秘诀。
揭开谜底
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美国人历经31年,解开长明灯的奥秘
西蒙·艾菲克,是美国爱达荷州的一名物理兼化学老师。此人从小就对长明灯非常感兴趣,但遗憾的是没有一个专家学者能解释清楚长明灯的奥秘,于是西蒙下定决心,一定要解开长明灯之谜。
西蒙阅读了大量有关古墓神灯的书籍,发现其中关于长明灯的记载有一点惊人的相似。那就是在发现长明灯的墓室内,除了正在燃烧的长明灯,还有数十盏,乃至数百盏已经熄灭、锈蚀的普通油灯。西蒙觉得自己找到了长明灯持久不灭的奥秘。
经过31年的刻苦钻研,历经700多次试验,西蒙终于制造出了长明灯。西蒙把黄磷和其它易燃物质糅合在一起,制作出一种全新的在空气中不易挥发,但可充分缓慢自燃 的新物质。
用这种新物质做成的灯在正常状态下只能燃烧50个小时,那西蒙为什么说自己制作的是一盏长明灯呢?
西蒙解释说,古代达官贵人的墓室在封闭前,里面放置一盏类似自己制作出的那种长明灯,同时还放置很多盏普通油灯。随着墓门的关闭,数量众多的普通油灯迅速耗尽墓室内的空气,此时所有的灯,包括长明灯一起熄灭。
此后不管过多久,哪怕是几百几千年,只要有人进入墓室,必然带进来新鲜空气,那么就会引燃在正常状态下会发生自燃的长明灯,这也就是人进入长达数千年的古墓时,长明灯依然在亮起的秘密。
西蒙同时说,这样做的目的,是为了吓退盗墓贼,不让他们打扰墓主人的安宁。[2]
现代解释
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东罗马帝国于公元527年在今叙利亚境内一处神殿内发现一盏长明灯,据殿中铭文记载,此灯掌于公元27年——也就是说亮了整500年,堪比五行山下压大圣的跨度。
稍晚些的1534年,英王亨利八世在今约克郡一座教堂地下,发现了罗马皇帝君士坦丁大帝之父的陵墓,陵墓竟有一盏灯仍在燃烧。而君士坦丁之父死于公元300年,如此推算下来,灯已经坚挺了超过1200年,这更持久了。
中国也有这方面的记载,并且还要早。《史记·秦始皇本纪》这样写道:
始皇初即位,穿治郦山,及并天下,天下徒送诣七十馀万人,穿三泉,下铜而致椁,宫观百官奇器珍怪徙臧满之。
以人鱼膏为烛,度不灭者久之。
用“人鱼膏“作为蜡烛,就可以长久不灭。如是则始皇帝陵中也是常年灯火通明,好不热闹。
有的文献就对“人鱼膏”的具体配方成分持不同观点。
《太平御览·火部三·灯》引注《三秦记》云:“始皇墓中,燃鲸鱼膏为灯。”
从燃料的角度来考虑,鲸鱼膏的说法要比娃娃鱼膏要更加科学可信,理由如下:
鲸油本身就是燃料
鲸油在化石燃料大规模投入应用之前,鲸油就像今天的原油一样,是工业和家用的重要燃料,连机器零部件之间的润滑也广泛使用鲸鱼油。
19世纪中后期,美国的捕鲸业高度发达,马萨诸塞州的新贝德福市更号称“世界捕鲸之都”。除了鲸油作为燃料、润滑剂之外,其他的鲸制品如鲸骨、鲸须等都具有极高利用价值,这激励了大批人铤而走险,不惜与海洋巨兽搏杀。
鲸更符合人鱼的描述
虽然古书中“人鱼”多指娃娃鱼,但是《异物志》中的描述里有些特征与鲸更相似。鲸生活在深海,其皮肤需要抵抗极高的压强,故有可能“利于鲛鱼”。而“项上有小穿,气从中出”非常像鲸的换气过程。(这里最大的问题是“长尺余”,即便刚出生的鲸也不止尺余,故仍存疑。)
鲸与“鲛人”传说暗合
《述异记》记载“南海有珠,即鲸鱼目瞳,夜可以鉴,谓之夜光。”鲸的眼珠可以如宝珠般发光,所以才有“眼如月明珠”的说法,也因此才有进贡的价值。
回想开头我们讲过的鲛人传说“其眼,泣,则能出珠”,这个描写就非常吻合了,其实“鲛人泣珠”的传说或许是从搁浅鲸鱼身上摘取眼球的文艺说法。
综合上面几点理由,我认为“人鱼膏”其实是鲸油,即始皇陵使用了鲸油作为照明设备的燃料。
最后再说神秘的“长明”,我们知道能量守恒是不可违背的,在确定了燃料为鲸油之后,“长明灯”就有如下两种可行性方案:
1.储备大量“人鱼膏”,并保证墓穴通风良好。
在国际单位制七个基本单位之一“坎德拉”之前,光照强度的衡量单位是“烛光”。1烛光的标准就是采用特制鲸油蜡烛来定义的,这个标准蜡烛的要求是:直径2.2厘米,每小时燃烧7.78克。
则一吨鲸油可以燃烧大约14年。一头大型鲸鱼身上可以炼制出数吨油脂,这样理想情况下也能支持“人鱼膏”蜡烛燃烧近百年了,可以算是“不灭者久之”。
当然燃烧需要氧化剂,而人鱼膏再先进,毕竟不是火箭还自带氧化剂。即使我们假设秦始皇有足够的鲸油储量,但墓穴中空气含氧量有限,必须持续通风以进行空气交换。
2.自动控制系统造成的“长明”假象。
本文的出发点源自《史记》的记载,除了人鱼膏之外,太史公还描绘了始皇陵的安保系统:“令匠作机弩矢,有所穿近者辄射之。以水银为百川江河大海,机相灌输,上具天文,下具地理。”——始皇陵中有弓弩,弓弩是由靠近的人自动触发的,其动力来源应该是水银的重力势能。
假如以秦朝的生产力真的能实现如此火控系统的话,那么长明灯很有可能也是由人触发机关后点燃,而氧化剂来源则是人打开并进入墓穴所带来的新鲜空气。
换言之,“长明灯”并非真长明,而是“人来明”。[3]
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1.大大提高了社会生产力.
2.促进了社会的和谐发展.
3.促进了人类文明的发展.
4.提高了人们的生活水平和生活质量.
5.促进了经济社会的发展,提高物质质量.
6.使国家更加繁荣、富强,人民更加富裕、幸福.随着科技的发展,人类具体的例子看下面
文明又向前迈进了一大步,从以前的马车变成汽车,从以前的油灯变成电灯……
现在,人们生活变好了。用电话加快通讯,用汽车、摩托车加快了生活的节奏,用电饭煲、煤气做美味可口的饭菜……
电视在生活中是不可缺少的。我们可以看新闻,了解国内外的事;可以看动画片,放松一下;还可以不去现场看节目、表演;比如说,这次奥运会吉祥物揭晓,就可以在家看转播。
电脑在各行各业的应用更广泛,我们在海宁发一封信到巴西,只要几秒钟对方就能收到。我们可以在英特网上和天南地北的亲朋好友聊天、游戏;可以在网上读新闻、看电影,听音乐;可以听老师上课,查找资料,还可以足不出户购物、医疗、急救……
可以这样说,科技和我们息息相关。有了这发达的科技,我们的生活更加快捷方便,丰富多彩。
——《科技发展的好处》吴思骏http://szyfx.lyge.cn/ReadNews.asp?NewsID=1163
自从第一台计算机在美国揭开神秘面纱后,人们便赋予了计算机光荣的使命。
事实证明,这类现代化工具的出现,不仅证明了科技迈入了一个新的平台,也证明了世界间不同地域的交往离不开它。它似乎是给社会的发展加速的动力,用一条条无形的锁链织成了一张遍布全球的网,网罗了发展,网罗了生活。
科学技术是人类战胜自然、改造自然的武器,是推动社会生产力发展的重要力量。科技的每一次发展都是人类文明史上的飞跃,都是人类征服自然、征服自身的划时代的胜利。在原始社会和奴隶社会初期,正是由于青铜器的铸造和铁器的使用,才使得社会财富成倍增长,引起社会形态的变化;在18世纪的工业革命中,正是由于蒸汽机技术的广泛应用,才使工业革命进入了一个崭新的阶段,从而使资本主义世界的财富翻了一番;在第二次世界大战后, 正是由于以使用电器为主的第三次科学技术革命的影响,才极大地促使了战后资本主义国家的经济复苏和社会主义国家经济的大幅度增长,促使了社会财富的迅速增加和人民生活的根本改善。因此,科技发展的有利之处是显而易见的。
不管人们有没有意识到,科学技术已经深深的影响着我们的日常生活,在经济社会发展扮演着不可或缺的角色。尤其是从21世纪以来,科学技术,尤其是计算机网络技术、电子信息技术的飞速发展,使得手机、电脑那些昂贵的奢侈品步入寻常百姓家,成为我们生活的必需品。想象一下,如果没有手机,我们如何随心所欲地与亲人保持联系呢;如果没有网络,我们又如何与远在异国他乡的朋友谈天论地;如果没有高清晰的电视技术,我们又如何享受华丽的好莱坞电影呢?当然,我们也必须承认,科学技术在一定程度上时也改变着我们的生活方式,改变着我们的文化。现在,更多的年轻人接受了电子商务,远程教育等时尚的生活方式,甚至于网恋也成为现在的一种潮流。
正是因为科学技术具有如此的重要性,我们的国家领导人也在多种场合提出大力发展科学技术。邓小平同志曾经指出,科学技术是第一生产力,从而确立了科学技术的重要的地位,把发展科技作为我国的一项基本国策,增大了对科技发展的资金投入,改善了科技发展的硬环境和软环境,从而使得我国在改革开放以后取得了很大地进步,步入了科技强国之林。但是,我们也应该清醒的认识到,我们与发达国家比如美国,德国,法国等还有着很大的差距,很多技术都受限于发达国家。所以,我们应该奋起直追,迎头赶上。
作为当前社会的一员,我们不仅应该认识到科技的重要性,还应该努力学习科学技术,用科学技术来武装我们的头脑,具有献身科学的勇气和决心,具有用科学技术来发展全人类的博大胸怀。更重要地是,我们还应当教育我们的后代,要热爱科学,尊重科学
目前存在的,就有他的合理之处。
内容来自互联网 投资环境,又称投资气候,从广义上来讲,区域投资环境是指一个地区或经济体在一定时期内拥有的对投资活动有影响的各种因素和条件的综合系统。区域投资环境内容复杂,构成要素众多,几乎包括一地区的所有情况。若按不同的标准、从不同的视角可将其划为若干类型。如从地域空间看,可划分为母国区域环境、东道国区域环境。从对企业影响的方式看,可分为直接区域环境和间接区域环境两种。从构成要素的物理属性看,可区分为具有物质形态的“硬环境”和非物质形态的“软环境”。但它们涉及的基本内容是一致的。如果我们把一个经济区投资环境看作是一个大系统,从区域层次上分析评估的有关变量,区域投资环境评价指标体系应包括以下八大类因素:自然地理环境、基础设施环境、政府服务环境、政策法律环境、经济文化环境、市场经营环境、产业发展环境和技术创新环境,其中每一类因素根据需要还可继续细分成大量的子因素,这些因素都是对区域投资环境有直接影响的,是投资者最为关心的因素。投资者可以根据在该地区投资的实际有利程度进行评估,以确定投资环境的优劣。从区域投资环境评价系统可以看出,对涉及因素如此多的区域投资环境进行评估,本身就是一项复杂的系统工程。
对于科技,我们可能最熟悉不过了,科技在字典里的解释为科学技术,但在我看来科技是科学知识的凝结。对人类生活最有影响力的是科学技术,人类历史上的每一次技术革命,都强烈震撼和改变着和会经济生活的方方面面。作为影响投资环境的一部分,科技投资环境不仅直接影响企业内部的生产与经营,同时还与其他环境因素互相依赖,互相作用。技术革命的发展对于企业的投资活动有着巨大的影响作用。
主要体现在:
1产品寿命周期缩短(生产技术提高)
技术革命使大部分的生命周期有明显的缩短趋势(即产品更新速度加快) 21世纪与工业时代相比的一个最大区别就是高科技的发展极大地影响着人类的生产方式和生产领域,数
字化的经济模式使得产品生产不仅越来越多样化,而且越来越容易。由此而引发的一个问题就是技术的高度发展,一方面降低了生产成本,市场上出现越来越多同质性很强的商品;另外,先进的技术又会加速产品的发明创造,使得一种新产品在市场上停留的时间越来越短。
产品多样化满足了消费者个性化的消费需求,同时也加剧了市场竞争的激烈性。以电脑、电视机和国内近年一些VCD品牌的大起大落来看,20世纪末的电子产品已经预示出未来这一发展趋势。工业时代早期的产品寿命周期少则数年,多则几十年甚至上百年,而2000年的今天,以电脑为代表的电子产品寿命周期已经缩短到了半年为一个周期,而有些软件产品寿命周期仅有几个月已经是不足为奇的事了。
围绕速度展开的市场竞争又进一步催促着产品更新换代的节奏。信息化时代生活节奏加快,消费者希望尽快获得商品或服务;企业急于较竞争对手更早推出新产品;现代媒体瞬间可以将广告信息传遍全世界;发达的分销快运体系将商品准确快捷地送到目标对象手中。速度在市场营销的每一个环节都加速转动着产品寿命周期。与传统工业社会产品升级换代相比,今天,汽车制造商仅用过去一半的时间就可推出一种新款汽车 ,未来,这一周期还有可能缩短。
2技术革命极大地促进经济的增长,提供给企业新的机会
技术革命导致新技术,新材料,新产品的不断涌现,丰富了市场供给。尤为重要的是科学技术发展必然促进产业结构的不断变革,还使生产力内在结构发生变化。现代技术的发展及其在生产中的运用,使得劳动资料内部机械化装备的自动化程度越来越高,所占的比重日益增多,劳动对象内部非金属材料、有机合成材料和等离子体的比重越来越大。劳动力内部直接生产人员逐渐减少,科技管理人员比重日益增大;体力劳动者逐渐减少,脑力劳动者日益增大,智力正在成为劳动力的主要内容。生产力结构的形态也发生变化,由劳动密集型、资源密集型转变为知识密集型和技术密集型;由高物耗、高能耗型转变为节物节能型;由初级技术型转变为高技术型。这一过程极为企业提供了新的发展契机,也是某些行业的企业面临着淘汰的威胁,从这角度来讲科技“是一种创造性的破坏力量”。
同时技术革命对劳动者的劳动能力和素质提出了更高的要求,促使劳动者不断学习新知识,掌握新技术,以适应新技术发展的需要。目前世界范围内已经形成了一支掌握现代科技知识、有一定文化修养的劳动大军。技术革命带来了劳动资料的变化。控制论、信息论和微电子技术的发展,电子计算机的广泛应用,机器系统的结构已经发生质变,从而奠定了生产自动化的物质基础。技术革命还进一步丰富了劳动对象的内容。随着现代技术的发展,不仅使有用物的品种和数量大大增加,质量显著提高,而且将一些废料重新加以利用,充分扩大了可利用资源的广度和深度。
3消费模式的变革
技术革命的发展,不仅会导致新产业部门的出现,而且会促使市场需求大幅度上升,也必然会导致消费者结构,市场需求结构变化,最终改变人们的消费模式和生活方式。如在美国,日本等发达国家,新技术革命的出现使零售商业结构和消费者消费模式发生了很大变化,出现了“电视购物”和“网络购物”方式。近年来,这种购物方式也正在我国国内兴起。
4基础设施的完善
改革开放以来,通过大规模的投资建设,过去一度是国民经济“瓶颈”的基础产业的生产能力和基础设施水平有了大幅度提高,投资环境、生存环境状况大大改善,这与科技的迅猛发展是密不可分的。例如邮电通信业:已建成包括光纤、数字微波、程控交换、移动通信等覆盖全国、通达世界的公用电信网,并建成了业务种类齐全、网点密布的公用邮政网。目前,全国已有77.6%的乡镇设有邮电局,通电话乡镇的比重达100%,进入长话自动网的县市比重达100%,电话网规模容量迅速扩大。全国电话交换机总容量已由1978年的405.9万门猛升至2002年的2.83亿门。网路规模在世界上迅速上升,居世界第二位。移动通讯、数据通信从无到有,迅猛发展。2002年我国的移动通信用户已达20700万户,固定电话和移动电话总用户已突破4.21亿户大关,全国电话普及率由1978年的0.4部/百人上升到2002年的33.7部/百人。
5科技革命使得信息交流加快
信息的加快,必然加强世界联系,这就是经济全球化。信息的加快,同时也带铜的了环境的变更速度变快。
拿中国经济作为例子,中国国民经济保持良好发展势头。在世界经济增长明显减速的情况下,我们坚持扩大内需的方针,坚定地实施积极的财政政策和稳健的货币政策,实现了经济较快增长。2002年国内生产总值达到102398亿元,比上年增长百分之八。
经济结构调整取得积极进展。农业结构有所优化,优质、专用农产品增加。信息、生物等高新技术产业快速发展。传统工业改造和淘汰落后生产能力有较大进展。基础设施建设取得显著成绩,完成了一批公路、铁路、江河干堤、水利枢纽和农村电网改造等重点项目。西部大开发起步顺利,青藏铁路、西电东送等重大项目相继开工。
经济增长质量和效益进一步提高。规模以上工业企业增加值31482亿元,增长12.6%。税收大幅度增长,全国财政收入达到18914亿元。金融运行平稳。
对外经济贸易进一步扩大。外贸进出口总额突破六千亿美元,其中出口3256亿美元,增长22.3%。全年外商直接投资527亿美元,增长12.5%。国际收支状况良好,年末国家外汇储备达到2864美元,比上年末增加742亿美元。人民币汇率稳定。
城乡人民生活继续改善。城镇居民人均可支配收入实际增长13.4%。中央财政和地方财政大幅度增加了社会保障支出。国有企业下岗职工基本生活费和离退休人员基本养老金,基本上做到按时足额发放。城市居民最低生活保障的覆盖人数2054万人。国家提高了机关事业单位职工工资和离退休人员养老金水平,增加了企业离退休人员基本养老金。农民人均纯收入实际增长4.8%。通过加快农村电网改造和整顿电价,降低农村用电价格,减轻了农民负担。城乡市场繁荣,居民住、行条件进一步改善。
从上述例子可以看出,中国经济的发展是很快的,其中科技革命带来的产业结构优化,基础设施完善大大改善了中国的投资环境。科技在企业含量的提高,大大提高了人们的劳动效率,为人们自己创造了更多了财富,增强了自己的购买力,丰富了市场。中国经济的较快发展,带来了日新月异的变化,这些变化,无疑都是环境变化,所以在投资的时候一定要动态的去看待问题,把握整体观念,做出科学投资决策。
因此,企业在做投资的决策的时候,必须十分重视周围的环境技术因素的变化,以免把有限的人力资源,物力资源投入到没有前途的地方。
总的来说:技术环境因素是通过影响产品,基础设施,消费模式,环境变化而作用于企业生产投资经营的,企业作为一个有生命的机体,一个各种要素所组成的开放系统,它生存在一定的环境中,其生命体的运动一刻也离不开外界环境。企业要生存、要发展,就必然要求一定的环境,同时也必须自身适应各种不同的生存环境,这说明了企业生命体与外界环境是相互联系的系统关系,企业只有适应外界环境以及充分利益外界环境给予的各种条件,才能使自己得以发展和壮大。所以要注意利用科技改善生产,营销,管理,提高企业的服务质量和工作效率这样才能在不断变化的环境中提高自身的应变能力,利于不败之地。 在迎接二十一世纪到来的同时,回顾二十世纪的科技世界,相信定为人类历史写下了光辉的一页,小至奈米技术、大至太空计画,在在显示了人类文明的高度进步。当然,享受这些便利与舒适的同时,可曾想过:往日河边戏水,捞虾捕鱼的写意生活已不复见;满山的翠绿、遍地的嫣红似乎离我们而去。取而代之的,却是高耸入云的烟囱、弥漫恶臭却又不知源头的废水、斑驳的山坡就如同病人般无助的矗立著,复杂的人际关系加上尔虞我诈的社会乱象,以及男女关系的开放,似乎成了科技文明下不应出现的副产物。当科技文明对於我们的道德传统造成冲击时,我们能否适当地运用科技来化解其所产生的问题,的确是未来的一项重要挑战。
一、核能发电对於环境的冲击:
自从1942年科学家首次完成核分裂链反应(chain reaction)后,开始了人类应用核能的纪元。1945年在日本广岛引爆第一颗原子弹之后,人类也开始思考核能是否应用在其他的和平用途,而和平用途中除了医学的应用外(如X光机,放射性显影剂等),核能最大的应用就是发电。核能发电主要是利用核分裂的链反应来产生能量,其过程系中子撞击铀-235的原子核,使U235产生分裂,同时产生2-3个中子与热能,而释放的中子又继续与其他U235产生新的核分裂,再放出更多的中子与热能,如此周而复始反应的过程,即为核能发电的由来。核反应所产生的能量可将水加热成高温高压的蒸汽,并推动汽轮机及带动发电机产生电力,而火力发电系利用煤、石油或天然气来产生热,两者只是产生热能的方式有所不同而已。
我国核能电厂均采用轻水式反应器(light-water-cooled and moderated reactor),全世界有65%以上的核能机组均属於此类反应器,而轻水式反应器概分为沸水式(boiling water reactor)及压水式(pressurized water reactor)两种。台湾的核一、二厂为沸水式反应器,而核能三厂则采用压水式反应器。
根据联合国所属国际原子能总署(IAEA:International Atomic Energy Agency)的统计资料显示,全世界核能机组从一九七○年的70余部,成长到一九八○年的近250部,及一九九○年的400余部。迄二○○一年年底止,全世界运转中之机组共有438部,兴建中之机组有32部,包含我国核四厂两部机组,核能所产生的电力约占全世界总发电量的百分之十六。
2000年在32个核能发电国家中,有18个国家对核能的依赖超过各该国总发电量的百分之二十,依赖最深的前几名分别是法国(76.40%)、立陶宛(73.68%)、比利时(56.75%)、斯洛伐克(53.43%)、南韩(40.74%)、日本(33.82%)、德国(30.57%)、英国(21.94%)等(我国为22.77%,居第18名)。
基本上核能发电有下列优点:
1.地壳中所蕴藏的铀与钍若制成核燃料,可提供全球未来数千年的电力所需,成本比火力来源如煤、石油要便宜,石化原料并有存量有限之问题。
2.核能发电不会产生CO2,而火力发电则会产生CO2,对地球的温室效应有加速恶化的负面影响。
3.核燃料的体积小、重量轻、运送方便,贮藏亦不占空间,因此价格稳定,不易受外来因素影响,是稳定的能源来源。
但是核能发电亦有下列缺点:
1.核分裂后所产生的辐射物质,对电厂工作人员健康多少会产生一些影响。
2.核电厂所产生之核废料,因部分放射性核种的半衰期较衰长,例如239Pu(钸)(24065年),60Co(钴)(5.27年),238U(铀)(4.468 ×109年)。因此核废料的处理,现阶段除了贮存让核废料衰变成自然物质外,并无更好方法。
3.美国三哩岛(Three Mile Island)事件(1979年)及俄国车诺堡(Chernobyl)的意外事件(1986年),对於社会大众造成不安和疑虑。
由於核能发电的负面因素影响,因此近来西方国家核能发电的发展呈现停滞的现象,但亚洲国家基於人口压力或经济的考量,对核能发电厂新建的需求仍多。总体来看,核电并无所谓世界潮流的问题,是否需要兴建核能电厂,完全是由每个国家依其特殊能源条件去做抉择。例如,美国虽已多年不增建核电厂,但基於加州缺电的惨痛经验,美国政府已将核能发电列为未来供电重要来源之一。事实上,石化燃料所提供之能源仍占全世界使用的能源约80%,但石化燃料存量有限及CO2排放的影响,因此人类一直在找寻新的替代能源。虽然风力与太阳能是可以考虑的替代能源之一,但由於其来源不稳定与无法连续共电等问题,因此要使其商业化,仍有一条漫长的路要走。
台湾是一个自有能源甚低的国家,大部分的能源需要由国外进口,且历年平均每人电力用量均呈现正成长的趋势。虽然每个人都希望能享受到电的好处,却不希望电厂建在自己家隔壁。风力与太阳能发电虽无污染,但台湾并没有发展这类能源的条件;比较值得考虑的是水力发电,可惜台湾水资源不足,水力发电量只占全国总发电量的5%左右,剩余的部分只能考虑核能发电与火力发电。核能发电的成本是每度电少於1元,燃煤的成本略高於核能,燃气与燃油的成本都超过2元,因此民营电厂大部分都是以燃煤为主,但是燃煤发电是所有火力发电方法中对於环境冲击最大的,例如CO2的排放、煤渣的处理与煤炭储置所需广大场地等环保问题。
基本上来说,台湾的核能电厂属於轻水式核能电厂,不太可能会发生像车诺堡相同事件。现今轻水式核电厂发生事故中,最严重的是美国三哩岛核电厂事件,那次事件虽然对於厂外民众的辐射剂量影响很小,但是发生事故之机组,至今仍无法有效的处理,只能先维持现状,待以后人类科技更进步时再予以处理。自三哩岛事件之后,轻水式核能电厂做了许多的改善,所以我国之核电厂要发生像三哩岛事件之机率是很低的。核电厂除了发生事故时,可能对环境产生影响外,其日常运转时,也会排放少量的放射性气体与微粒,对於人体及环境多少也会产生影响。
核电厂所产生的核废料,大体而言可分为两类:高阶废料与低阶废料。高阶废料即用过的核燃料,而低阶废料主要是电厂人员用过受污染的手套、衣服、报废不用之受污染设备等。两者处理方式略有不同。用过的核燃料其内部虽含有许多239Pu可供再循环制成核燃料再使用,但该物质亦可制作原子弹并含有剧毒,因此世界各国均列为战略物质管制。我国现行暂时先贮存在核电厂内,并另规划场地以乾式贮存的方式作中期贮存处理,待日后有更好的方法再处理或转至最终处置场处理;至於低阶废料,世界各国则均采用最终处置场处理。由此可知现阶段无论高阶废料或低阶废料,其最终处罝方式都是找寻场址作永久贮存,其理由如下:
1.虽然部分放射性核种半衰期甚长,但放射性废料的辐射主要来源是60Co(5.27年),理论上如果能找到稳定的地质(例如有化石存在之地层,可稳定存在数亿年),待存放一些时日后则废料辐射性将减少许多,对环境之影响将减少,如果时间够长甚至可以达到与天然背景值相同。
2.核废料贮存方式以深层贮存为主,所需土地不多,对於民众之影响亦十分微小。
台湾人民如果决定采取非核家园的政策,则立即可能面临的是电价的上涨、核能电厂除役所需的庞大费用、使用火力电厂的环境污染,以及对於台湾经济上的冲击,这些也都是全体人民需要去思考的。如果台湾要发展核能发电,必须克服核废料贮存场地的问题。不论火力或核能发电,对於台湾的环境多少都会产生冲击。希望科技能够继续进展以解决这些问题,或开发新的低污染再生能源;另一方面,也希望民众节约用电,对於自然生态及环境就能减少伤害,人类才能永续发展。
二、基因工程如何影响人类生活:
(一)基因改造食品
还记得前一阵子统一豆浆使用基因改造黄豆的事件,引起国人对於基因改造食品的恐慌,深怕会罹患不知名的疾病,但基因改造食品真的只有坏处吗?让我们来了解一下所谓的基因改造食品。
基因是遗传的单位,记录了一切制造蛋白质的讯息,进而决定动物或植物的特性。我们日常食用的动植物都拥有数以万计的基因。
几个世纪以前,农民就已利用传统育种(杂交)方法,使农作物长得更大、更美味及更容易种植。今天,科学家更透过生物科技,挑选和改变可控制生物某些特性的基因。利用生物科技,已能精确地将指定的基因转移至另一种生物,来产生基因改造的生物。任何利用上述生物科技衍生的食品,皆可称为基因改造食品。
基因改造与传统育种之技术均会改变生物的基因组成,以彰显预期的特性。不过,这两种技术有以下不同之处:
基因改造 传统育种
可选择、分辨并转移个别基因
可把特定的基因引进另一生物品种之中
较快捷和便宜
预期的特性可在一代之内彰显 数以万计的基因同时混合
基因转移通常只限於同一生物品种
需要较长时间的观察和自然进化,预期的特性才会彰显
目前,在市面出售的基因改造食品,均具有原来品种的特性。这些食物有些具有更能抵受除草剂的毒性或抵御害虫及病毒的侵害等特质,有些则可在生产过程中减少损耗。以下是一些基因改造食品的例子:
农作物 基因改造特性 相关食品例子
大豆 能抵受除草剂 用作制造豆类食品、豆腐;可加工制成豆油、豆粉、乳化剂(如卵磷脂)等,或用来制造面包、馅饼、食用油
粟米 能抵抗害虫
能抵受除草剂 可加工制成粟米油、面粉、糖或糖浆,或用来制造零食、糕饼、甜品、汽水
蕃茄 能减慢组织软化 蕃茄酱
马铃薯 能抵抗害虫
能抵抗病毒 可加工制成薯条、薯蓉、薯片、薯仔汤及淀粉
发展基因改造食品预期有许多好处:
1.增加农作物的产量。
2.使农作物更能适应不利的生长环境,例如抗乾旱。
3.改良农作物的营养成分,例如使稻米中含有β—胡萝卜素。
4.增强农作物对虫害的抵抗力,从而减少除虫剂的使用。
5.改良食物的外观、味道和口感。
6.改变农作物的特性,使其更易於加工,以减少浪费并降低生产成本。
7.除去食物中某些可引致过敏的成分。
世界卫生组织(WHO:World Health Organization)和联合国粮食及农业组织(FAO:Food and Agriculture Organization)均指出,相比於传统的食品生产方法,使用生物科技(包括基因改造)不会降低食品的安全性。
由於生物科技是近年才应用在食品生产方面,为了安全起见,所有基因改造食品均须接受生产商和来源地管理机构的严格安全评估,才可在市面出售。以出产最多基因改造农作物的美国为例,基因改造食品是受到食品及药物管理局、环境保护局及美国农业部所管理,这三个机构负责基因改造食品的安全及环境评估工作。基因改造食品须完全符合有关的安全评估,方可在市面出售。整个评估过程(包括生产商的自行评估)可能长达数年,十分全面。
基因改造食品的安全评估,是根据世界卫生组织、联合国粮食及农业组织、经济合作与发展组织(OECD:Organization for Economic Cooperation and Development)所认可的「实质等同」原则进行。这是一个安全评估策略,用以认明新发展基因改造食品与传统品种在食用安全及营养方面有何相同和差异之处,藉此再作进一步评定。
若发现两者之间有差异,有关管理机构会再进行评估和动物测试。迄今,没有证据显示市面上出售的基因改造食品不适宜人类食用。
然而环保及消费团体对於基因改造食品或农作物仍有以下的疑虑:
1.基因改造农作物的花粉和种子可能会意外地传播到邻近田野,令相近的传统品种改变。
2.基因改造农作物可能会扰乱生态平衡,降低生物多样性,或是威胁其他生物。
3.种植基因改造农作物可能会导致「超级害虫」、「超级病毒」、或抗性强的杂草出现。
4.应否把一些向来不杂交的动物或植物的基因转移。
5.这些食品中是否含有一些因为宗教、健康或其他理由而不应食用的食物的基因及蛋白质。
为方便消费者能够作出知情的选择,欧洲联盟成员国、澳洲及日本等多个国家,已就基因改造食品订立标示规定。含基因改造物料成分的容许量,通常会载於有关规例。有关当局亦正研发化验技术,以应付越来越多检测和鉴证基因改造食品的需求。不过,各国并未就基因改造食品的检测方法达成共识。食品法典委员会的一个工作小组仍在制订划一检测基因改造食品的方法。
如此一来,我们消费者的知情权并未受到损害,所以在选购食品时,可依照产品上之标示来选择了。
(二)从复制羊到复制人
相对於基因工程用在食物上,基因工程技术应用在复制人,所引起的风波可就只能用排山倒海来形容了。各国不管民间或政府都热烈讨论,各种团体的呼吁及反应,众说纷纭,俨然进入了一场前所未有的科技及道德的世界大战。
先来了解何谓复制:
复制(clone),就是无性生殖。无性生殖是指来自同一亲代,具有相同遗传物质的群体,也就是不靠生殖细胞的精卵结合,而遗传全由提供细胞核的一方来承担,其中并没有经过基因重组的过程。因此,所繁衍出来的子代与原本提供细胞核的母体,不论是基因结构或外显特徵均完全相同。自然界的生物如细菌、草履虫等,便是如此。在1960年代,曾有胚胎学家尝试复制脊椎动物青蛙。到了1984年,著名胚胎学者索特(Davor Solter)历经无数次老鼠核移植(nuclear transfer)实验后,在《科学》(Science)杂志上表示,虽核移植可行,但以单纯细胞核移转来复制哺乳类,在生物学上仍有困难。直到1997年二月,魏尔迈(Ian Wilmut)博士在《自然》(Nature)期刊上宣告桃莉羊(Dolly)的诞生,复制的技术才又向前大跨一步。
复制羊桃丽的诞生,不是由於精子和卵子的结合,而是来自一只六岁大绵羊的乳腺细胞的细胞核。魏尔迈将另一只羊的卵子内的核除去,把原本乳腺细胞中的细胞核融入(fuse),在适当的电流刺激后,这个卵子开始分裂长成胚胎。之后,再放入另一只羊的体内孕育。最后生出的小羊,就是桃丽,它与提供乳腺细胞的羊一模一样,只不过小了六岁。魏尔迈博士总共用了二百七十七个乳腺细胞组和八百三十四个融合细胞,最后共产下八头羊,而其中一头在出生几分钟后就夭折,由此也可看得出实验的困难。
这个实验之所以引起全球瞩目,在於这是全世界首度成功地由成熟的体细胞供应细胞核,经核移植技术而复制动物。而在复制羊桃丽成功的一周内,美国奥勒冈州海狸市灵长类研究中心(Oregon National Primate Research Center)的学者,也成功地完成了弥猴核移植的首例。大家开始意识到复制人类的技术渐趋成熟。
对於复制人(human cloning),各界持有正反两面的观点:
反对复制人的观点 —
1.破坏人的尊严和独特性:
世界卫生组织(WHO)、联合国教科文组织(UNESCO:United Nations Educational, Scientific & Cultural Organization)和美国国家生物伦理委员会(NBAC:National Bioethics Advisory Commission)都提出了这个观点,认为复制人破坏了人的尊严。我们必须尊重个人的独特性,每个人都有自己独特的一面,并在其中肯定了自己一部分的价值,而复制人正是侵犯了人的尊严和独特性。
什麼是尊严?复制人破坏人的尊严的具体内容为何?WHO、UNESCO、NBAC都没有更进一步的讨论,很多伦理学者也仅仅提到破坏人的尊严这几个字。爱因斯坦医学院的伦理学教授露丝.麦克林(Ruth Macklin)认为尊严是一个很模糊的概念,很多人在没有实际的证据或找不到好的理由时,就诉诸尊严来替代。但犹他大学的巴婷教授(Margaret P. Battin)认为人性尊严是一个根植在人类生命、人类社群和人类优越性的理想源头之观念。尊严的范围的确很大,也很难定义,但可以确定的是,把人「当作一个人」来对待,正是基於人的尊严和人性的事实。此外,「一个人活得很有尊严」,也是肯定个体的自主性和自觉性。然而复制人剥夺了人性,把人看为物体,一旦大开复制人之门,人非常有可能沦为商品被物化,成为达成某种目的的手段和工具,这是道德所不能允许和接受的。
2.科学的不确定性:
科学不是万能的,我们怎能确定一旦允许复制人,它所带来的结果是我们所预想的或是我们所能控制的?虽然科学的不确定性并不能构成禁止所有科学探索、研究的理由,但是对於某些极端形式的科学研究,例如复制人,应该加以禁止。芝加哥大学的生化学家兼哲学家里昂.凯斯(Leon Kass)也提到:「我们以前是因『先让科技发展,以后再来收拾残局』的态度而受惠,但是现在这种态度已引起质疑,因为我们现在正受到人类生命,甚至人性的巨大变化之威胁。」「复制提供了一个环境,迫使我们必须要决定,我们是否愿意成为无规范的科技进步的奴隶,还是要做一个自由人,使我们的科技走向保障人类尊严之路。」 多着呢.
现在不是臭氧被破坏的很严重吗?原因是因为二氧化碳被排放的很多.有了科技,就是不一样.
树,都知道吧.吸收二氧化碳,排放氧气.我们可以用科技的思维来做很多棵合成树,吸收大量的二氧化碳,排出氧气.
或用科技做很多造云船,遮挡阳光的多余照射,减少温度.
或向海里浮游生物稀少的海域洒铁,增加浮游生物的数量.
因为浮游生物可吸收大量的二氧化碳.
哪些人类以生物为“老师”的事例?
哪些人类以生物为“老师”? 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。 冰虫被称为地球上惟一冻不死的生物,具有科学家理想中外星生命的特质。科学家认为冰虫这种罕见的耐寒体质可以证明在外星球上也可能存在像冰虫一样的耐寒生物。它们在冰中自由行走,在极地低温下活跃生存,稍微升温便化成一团粘稠。《西雅图时报》2月21日报道,美国生物学家将联合美国宇航局和《国家地理杂志》投入巨资研究极地冰虫,希望据此在探索外星生命的旅程上迈出一大步。
极地冰虫是少数活跃在极地低温下的生物之一。它们被生物学家称为,最大的无脊椎动物,冰封大地中最活跃的生物。极地冰虫生活在终年积雪的冰川地带。在美国阿拉斯加、英国哥伦比亚和俄勒冈州靠近极地的冰川区都可以发现它们身影。它们个头非常小,在雪地里就像一丝细细的小黑线。
它们可能是世界上最不怕冷的动物。在冰川地区刺骨的寒温下,其他动物几乎被冻成冰棒,甚至连细胞都冻得“咯咯”作响。然而这种低温对于极地冰虫来说却是最舒适的生活环境。科学家发现,冰虫的细胞膜和细胞酶在低温下正常新陈代谢,细胞膜保持固有的弹性。
冰虫不仅抗冻还耐饿。科学家曾把几只冰虫放在冰箱里研究。两年过去了,不吃不喝的冰虫在冷藏室里依然顽强地生存着。
但冰虫也有致命的缺点———怕热。冰虫抵御高温的能力异常脆弱,只要温度高于四摄氏度,冰虫细胞膜就溶化,细胞内的酶也化成一堆干草模样的粘稠物。
穿冰之谜: 破冰有术?
围绕冰虫的众多难解之谜中,最令人匪夷所思的是冰虫可以在固体冰块中自由穿行。谁也不知道它们是怎么破冰而出。
有的科学家说,冰虫可能顺着冰中的缝隙钻出冰面;还有的人猜测冰虫有破冰术。多名生物学家猜想,冰虫体内可能含有化冰物质。每当它们穿冰而行时,体内细胞释放出能量,把周围的冰块融化,形成一条通道,就像是“滚烫的刀子切化了黄油”。
一名研究雪地动物的专家说,在众多雪地跳蚤、雪地线虫和雪地蜘蛛中,冰虫是最神奇的动物。北极熊厚厚的皮毛使它与外界低温隔绝,自身又可以储存能量。南极鳕血液内有防冻剂,使它在冰天雪地中照常生活。然而浑身赤裸、微小的冰虫靠什么来保暖,甚至穿冰?生物学家普策尔说:“当温度下降时,冰虫体内马上制造能量。就像往油箱里加汽油。”
藏身之谜:冬天绝迹?
冰虫的生活方式也充满奥秘。它们总是生活在终年积雪的冰川地带,行踪隐秘。一到夏天大规模的冰虫就破冰而出,出来搜寻食物。据寻找冰虫的研究者说,稍不留神就可能踩死上万只缠绕在一起的冰虫。
冰虫日落而出,日出而息。夏天太阳升起之前,冰虫纷纷躲回冰层。太阳落山后冰虫从洞穴中出来,搜寻海藻、花粉和其他可以消化的残渣作食物。所以它们的学名叫“solifugus”,即躲避太阳。
到了冬天,冰虫聚集地大都大雪封山,没有海藻或者其他食物,它们就躲在地下。但至今为止,没有人知道冰虫如何在地底过冬。一到冬天冰虫似乎绝迹。科学家怀疑它们躲在雪底冬眠。不过最近研究者发现如果挖的足够深,在冬天也可能看见冰虫。美国两名生物学家曾多次到终年积雪的雷尼克山中挖冰虫。他们至今找到的冰虫都藏身在3米以下的地洞中。
揭开谜底:就可能找到外星生命
冰虫被称为地球上惟一冻不死的生物,具有科学家理想中外星生命的特质。科学家认为冰虫这种罕见的耐寒体质可以证明在外星球上也可能存在像冰虫一样的耐寒生物。
2005年,美国宇航局(NASA)出资20万美元资助冰虫的研究项目。NASA认为冰虫能够在如此恶劣的环境中生活自若,本身就证明木星的冰球或者其他星球上可能也存在类似的外星生物。
美国《国家地理杂志》也注意到了冰虫,资助研究者寻找冰虫。《国家地理杂志》认为,冰虫在器官移植方面的价值远比它所代表的外星生命更有现实意义。冰虫细胞能够在低温下保持正常新陈代谢。而移植的器官在冷藏过程中却消耗能量,快速萎缩。如果冰虫新陈代谢的秘密能够揭开,医生就可以用化学和药物使器官保存更长久。
1887年,美国西雅图著名摄影家柯蒂斯首次发现了冰虫,为它取名“雪鳗”。但很少有人关注。近年来全球变暖使极地动物濒临灭绝,冰虫才慢慢进入研究者的视线。美国华盛顿一所大学的生物研究生本·李把冰虫选为自己的毕业论文课题。李说:“冰虫现在是炙手可热,对于它的研究几乎空白,然而它却是如此奇妙。”
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文人眼中的“冰虫”
文人的想像力确实丰富,早在20世纪初冰虫就出现在了作家的笔触中,一些书籍和诗歌也能见到冰虫的身影。这仅有不到5厘米长,生活在厚厚的冰雪之下的小虫子,那时就已经是诗人眼中爱情的见证,生命的感言了。
作家罗伯特·塞维斯在他的作品中多次提到这种神奇的小虫子。尤其是一部小说中的著名诗歌《98的痕迹》:“在那片淡蓝雪天之地,置身地之无极;极地平原的光影中,北极熊在欢唱歌舞;啊,你是我的心肝、我的生命、 我的灵魂;当极地的冰虫归巢时,我将见到你。”
而本·李也不仅仅在寻找研究着冰虫本身,他还有一个目标就是熟记塞维斯的140行长诗《蓝色雪山》:
当一切变的清晰,你走近羞怯的观望,小小的虫子拥挤在一起,伸着蓝色的鼻子,为了生命延续,它们寻找一切养分,它们互相咀嚼彼此的尾巴,直到顽强的活下去。
被诗人如此的钟爱,也许就是因为它们在那样恶劣的环境中依然能够生存。但是在未来的50年,由于全球变暖,它们赖以生存的冰雪就要慢慢消失,到那时冰虫也将成为一种灭绝的动物,人类可能只能在诗歌中感叹它们的神奇了 !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。
飞机以鸟为老师
蝇眼以苍蝇为师
雷达以蝙蝠为师
保护色----迷彩,光化学
鱼------船,潜水服
海豚---超声波
科学家模仿昆虫制造了太空机器人...... 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。 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。 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。 冰虫被称为地球上惟一冻不死的生物,具有科学家理想中外星生命的特质。科学家认为冰虫这种罕见的耐寒体质可以证明在外星球上也可能存在像冰虫一样的耐寒生物。它们在冰中自由行走,在极地低温下活跃生存,稍微升温便化成一团粘稠。《西雅图时报》2月21日报道,美国生物学家将联合美国宇航局和《国家地理杂志》投入巨资研究极地冰虫,希望据此在探索外星生命的旅程上迈出一大步。
极地冰虫是少数活跃在极地低温下的生物之一。它们被生物学家称为,最大的无脊椎动物,冰封大地中最活跃的生物。极地冰虫生活在终年积雪的冰川地带。在美国阿拉斯加、英国哥伦比亚和俄勒冈州靠近极地的冰川区都可以发现它们身影。它们个头非常小,在雪地里就像一丝细细的小黑线。
它们可能是世界上最不怕冷的动物。在冰川地区刺骨的寒温下,其他动物几乎被冻成冰棒,甚至连细胞都冻得“咯咯”作响。然而这种低温对于极地冰虫来说却是最舒适的生活环境。科学家发现,冰虫的细胞膜和细胞酶在低温下正常新陈代谢,细胞膜保持固有的弹性。
冰虫不仅抗冻还耐饿。科学家曾把几只冰虫放在冰箱里研究。两年过去了,不吃不喝的冰虫在冷藏室里依然顽强地生存着。
但冰虫也有致命的缺点———怕热。冰虫抵御高温的能力异常脆弱,只要温度高于四摄氏度,冰虫细胞膜就溶化,细胞内的酶也化成一堆干草模样的粘稠物。
穿冰之谜: 破冰有术?
围绕冰虫的众多难解之谜中,最令人匪夷所思的是冰虫可以在固体冰块中自由穿行。谁也不知道它们是怎么破冰而出。
有的科学家说,冰虫可能顺着冰中的缝隙钻出冰面;还有的人猜测冰虫有破冰术。多名生物学家猜想,冰虫体内可能含有化冰物质。每当它们穿冰而行时,体内细胞释放出能量,把周围的冰块融化,形成一条通道,就像是“滚烫的刀子切化了黄油”。
一名研究雪地动物的专家说,在众多雪地跳蚤、雪地线虫和雪地蜘蛛中,冰虫是最神奇的动物。北极熊厚厚的皮毛使它与外界低温隔绝,自身又可以储存能量。南极鳕血液内有防冻剂,使它在冰天雪地中照常生活。然而浑身赤裸、微小的冰虫靠什么来保暖,甚至穿冰?生物学家普策尔说:“当温度下降时,冰虫体内马上制造能量。就像往油箱里加汽油。”
藏身之谜:冬天绝迹?
冰虫的生活方式也充满奥秘。它们总是生活在终年积雪的冰川地带,行踪隐秘。一到夏天大规模的冰虫就破冰而出,出来搜寻食物。据寻找冰虫的研究者说,稍不留神就可能踩死上万只缠绕在一起的冰虫。
冰虫日落而出,日出而息。夏天太阳升起之前,冰虫纷纷躲回冰层。太阳落山后冰虫从洞穴中出来,搜寻海藻、花粉和其他可以消化的残渣作食物。所以它们的学名叫“solifugus”,即躲避太阳。
到了冬天,冰虫聚集地大都大雪封山,没有海藻或者其他食物,它们就躲在地下。但至今为止,没有人知道冰虫如何在地底过冬。一到冬天冰虫似乎绝迹。科学家怀疑它们躲在雪底冬眠。不过最近研究者发现如果挖的足够深,在冬天也可能看见冰虫。美国两名生物学家曾多次到终年积雪的雷尼克山中挖冰虫。他们至今找到的冰虫都藏身在3米以下的地洞中。
揭开谜底:就可能找到外星生命
冰虫被称为地球上惟一冻不死的生物,具有科学家理想中外星生命的特质。科学家认为冰虫这种罕见的耐寒体质可以证明在外星球上也可能存在像冰虫一样的耐寒生物。
2005年,美国宇航局(NASA)出资20万美元资助冰虫的研究项目。NASA认为冰虫能够在如此恶劣的环境中生活自若,本身就证明木星的冰球或者其他星球上可能也存在类似的外星生物。
美国《国家地理杂志》也注意到了冰虫,资助研究者寻找冰虫。《国家地理杂志》认为,冰虫在器官移植方面的价值远比它所代表的外星生命更有现实意义。冰虫细胞能够在低温下保持正常新陈代谢。而移植的器官在冷藏过程中却消耗能量,快速萎缩。如果冰虫新陈代谢的秘密能够揭开,医生就可以用化学和药物使器官保存更长久。
1887年,美国西雅图著名摄影家柯蒂斯首次发现了冰虫,为它取名“雪鳗”。但很少有人关注。近年来全球变暖使极地动物濒临灭绝,冰虫才慢慢进入研究者的视线。美国华盛顿一所大学的生物研究生本·李把冰虫选为自己的毕业论文课题。李说:“冰虫现在是炙手可热,对于它的研究几乎空白,然而它却是如此奇妙。”
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文人眼中的“冰虫”
文人的想像力确实丰富,早在20世纪初冰虫就出现在了作家的笔触中,一些书籍和诗歌也能见到冰虫的身影。这仅有不到5厘米长,生活在厚厚的冰雪之下的小虫子,那时就已经是诗人眼中爱情的见证,生命的感言了。
作家罗伯特·塞维斯在他的作品中多次提到这种神奇的小虫子。尤其是一部小说中的著名诗歌《98的痕迹》:“在那片淡蓝雪天之地,置身地之无极;极地平原的光影中,北极熊在欢唱歌舞;啊,你是我的心肝、我的生命、 我的灵魂;当极地的冰虫归巢时,我将见到你。”
而本·李也不仅仅在寻找研究着冰虫本身,他还有一个目标就是熟记塞维斯的140行长诗《蓝色雪山》:
当一切变的清晰,你走近羞怯的观望,小小的虫子拥挤在一起,伸着蓝色的鼻子,为了生命延续,它们寻找一切养分,它们互相咀嚼彼此的尾巴,直到顽强的活下去。
被诗人如此的钟爱,也许就是因为它们在那样恶劣的环境中依然能够生存。但是在未来的50年,由于全球变暖,它们赖以生存的冰雪就要慢慢消失,到那时冰虫也将成为一种灭绝的动物,人类可能只能在诗歌中感叹它们的神奇了
人类模仿动物发明了什么?
动物有什么绝技?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。

大家都知道,在我们身边除了人类以外,还有很多种动物和植物陪伴着我们生存,包括人类也是从动物演变而来的,只不过人类比起一般的动物来说,智商和动手能力要更强,所以我们被称为是高级动物,虽然说我们比大多数动物都要强大,但是在动物界当中,我们同样也模仿过很多动物的特点,而发明出了不少新玩意,毕竟动物也是人类的老师,动物有些地方是值得人类学习的,下面就来盘点一下人类模仿自然界的动物发明出了什么东西。
比方说直升机就是通过蜻蜓的飞行而发明出来的,还有通过蚊子叮咬的原理,发明出了注射器,根据苍蝇的复眼发明出的照相机,还有在海上面航行的潜艇和船,这些都是根据鱼类以及海豚而发明出来的,所以说动物的种种特征对人类的帮助还是很大的,先来说说直升机,当时发明的直升机也是根据了蜻蜓的一大特征,因为在蜻蜓的翅膀末端,往往都有一块比周边稍微重一点的斑点,这种斑点就可以防止翅膀颤抖,所以说新型的直升机也是根据了各种飞行昆虫而制定的。
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。
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.乌贼和鱼雷诱饵 乌贼体内的囊状物能分泌黑色液体,遇到危险时它便释放出这种黑色液体,诱骗攻击者上当。潜艇设计者们仿效乌贼的这一功能读者设计出了鱼雷诱饵。鱼雷诱醋似袖珍潜艇,可按潜艇的原航向航行,航速不变,也可模拟噪音、螺旋节拍、声信号和多普勒音调变化等。正是它这种惟妙惟肖的表演,令敌潜艇或攻击中的鱼雷真假难辩,最终使潜艇得以逃脱。
18.蜘蛛和装甲 生物学家发现蜘蛛丝的强度相当于同等体积的钢丝的5倍。受此启发,英国剑桥一所技术公司试制成犹如蜘蛛丝一样的高强度纤维。用这种纤维做成的复合材料可以用来做防弹衣、防弹车、坦克装甲车等结构材料。
19.长颈鹿和“抗荷服” 长颈鹿是目前世界上最高的动物,其大脑和心脏的距离约3米,完全是靠高达160~260毫米汞柱的血压把血液送到大脑的。按一般分析,当长颈鹿低头饮水时,大脑的位置低于心脏,大量的血液会涌入大脑,使血压更加增高,那么长颈鹿会在饮水时得脑充血或血管破烈等疾病而死。但是裹在长颈鹿身上的一层、厚皮紧紧箍住了血管,限制了血压,飞机设计师和航空生物学家依照长颈鹿皮肤原理,设计出一种新颖的“抗荷服”,从而解决了超高速歼击机驾驶员在突然加速爬升时因脑部缺血而引起的痛苦。这种“抗荷服”内有一装置,当飞机加速时可压缩空气,也能对血管产生相应的压力,这比长颈鹿的厚皮更高明了。
20.鲸鱼和潜艇的“鲸背效应” 当代核潜艇能长时间潜航于冰海之下,但若在冰下发射导弹,则必须破冰上浮,这就碰到了力学上的难题。潜舴专家从鲸鱼每隔10分钟必须破冰呼吸一次中得到启迪,在潜艇顶部突起的指挥台围壳和上层建筑方面,作了加强材料力度和外形仿鲸背处理,果然取得了破冰时的“鲸背效应”。
21.蝴蝶和卫星控温系统 遨游太空的人造卫星,当受到阳光强烈辐射时,卫星温度会高达200摄氏度;而在阴影区域,卫星温度会下降至零下200摄氏度左右,这很容易烤坏或冻坏卫星上的精密仪器仪表,它一度曾使航天科学家伤透了脑筋。后来,人们从蝴蝶身上受到启迪。原来,蝴蝶身体表面生长着一层细小的鳞片,这些鳞片有调节体温的作用。每当气温上升、阳光直射时,鳞片自动张开,以减少阳光的辐射角度,从而减少对阳光热能的吸收;当外界气温下降时,鳞片自动闭合,紧贴体表,让阳光直射鳞片,从而把体温控制在正常范围之内。科学家经过研究,为人造地球卫星设计了一种犹如蝴蝶鳞片般的控温系统.
还有这些:
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。船和潜艇来自人们对鱼类和海豚的模仿。
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。
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。
白蚁不仅使用胶粘剂建筑它们的土堆,还可以通过头部的小管向敌人喷射胶粘剂。于是人们按照同样的原理制造了工作的武器—一块干胶炮弹。
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。
我国纺织科技人员利用仿生学原理,借鉴陆地动物的皮毛结构,设计出一种KEG保温面料,并具有防风和导湿的功能。
根据响尾蛇的颊窝能感觉到0.001℃的温度变化的原理,人类发明了跟踪追击的响尾蛇导弹。人类还利用蛙跳的原理设计了蛤蟆夯。人类模仿警犬的高灵敏嗅觉制成了用于侦缉的“电子警犬”。科学家根据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。
1、球型宫殿:非洲文鸟用喙和脚巧妙编织而成的圆巢,它从一个圆支架做起,形成一个圆球最后再将其悬挂在树枝上。
2、稳定的轻质结构:田蜂筑造的纸盒型巢十分精致,它虽然是一种轻质结构,但有令人难以置信的稳定性。
3、完美的胶合:织网蚁的巢是用树叶粘合而成。它们的幼虫能够吐出粘合剂,是理想的"胶水瓶"。
4、树上圆塔住宅:楼群居雀的居所看起来就像架在树上的一个摇摇欲坠的柴草堆,但其结构十分牢固,能够维持几十年,经常是到树不堪重负被压断为止。
5、树杈上的"灶"灶:鸟的巢是用粘土砌成的,一般选在较为安稳的树杈上。一个巢大约需要2500粒粘土,都是灶鸟用喙衔来的。
6、平台建筑群:热带无刺蜂用蜂蜡建筑蜂巢,层层叠叠结合在一起,通常有40层,外表看起来就像是电影《星球大战》中的航天飞船,能够安置10万户"居民"。
7、带空调的古堡:白蚁能够通过一种匪夷所思的管道系统改善巢内的温度状况,白天制冷,夜里供暖。
水母几乎全部由水构成,它身体中的水分实际上占到了百分之九十八,组成它身体的分子之间,有着大量的液体,经过提炼就能从中获得日常用的聚合胶
我国古代著名工匠鲁班,上山伐树时,被丝矛草割破了手。他觉得奇怪,一棵小草怎么会这样厉害?经过仔细观察,他发现丝茅草叶子的边缘长着许多锋利的细齿。于是鲁班发明了木工用的锯子。
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。仿制成功一种十分奇特的小型气体分析仪。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。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。
早在40年代,人们根据对萤火虫的研究,创造了日光灯,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。
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”。
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;
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;
参考资料:百度知道 这叫生物仿生。
仿生设计学,亦可称之为设计仿生学(Design Bionics),它是在仿生学和设计学的基础上发展起来的一门新兴边缘学科,主要涉及到数学、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。
仿生设计学与旧有的仿生学成果应用不同,它是以自然界万事万物的“形”、“色”、“音”、“功能”、“结构”等为研究对象,有选择地在设计过程中应用这些特征原理进行的设计,同时结合仿生学的研究成果,为设计提供新的思想、新的原理、新的方法和新的途径。在某种意义上,仿生设计学可以说是仿生学的延续和发展,是仿生学研究成果在人类生存方式中的反映。
仿生设计学作为人类社会生产活动与自然界的锲合点,使人类社会与自然达到了高度的统一,正逐渐成为设计发展过程中新的亮点。
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。
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。
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-- 作者:文丐
-- 发布时间:2004-9-15 7:41:15
-- 仿生搓洗引爆洗衣机新革命
仿生是高科技的代名词,它是指运用尖端的科学技术,来模仿生物的各种官能感觉和思维判功能,更加有效地为人数服务。各国都在不遗余力地加大在仿生学方面的研究。可以说,仿生学研究程度的高低,是国家综合国力的重要标志之一。荣事达集团研制开发的“仿生搓洗”全自动洗衣机最近推向市场,将仿生技 术运用于洗衣机领域,产生了革命性的影响。
据了解,这种洗衣机首先具有神经智能网络功能,可以模仿人的恩维判断能力,根据衣物的重量、质地、脏污程度来自行决定洗涤程序、洗涤时间和水位的高低,从而达到最佳的洗涤状态。其次,具有搓衣板的功能。洗衣机内的搓洗棒能够像手一样随心所欲地来回搓动,这种搓动被控制在300度以内,能够保证把衣服洗干净又防止衣服缠绕。三是它去除了传统洗衣机因机械传动装置所包含的机械连杆、曲柄、齿轮等部件转动所带来的噪音,采用直流永磁无刷电机直接驱动,有效地防止噪音的产生。
直流永磁无刷电机可节电50%
采用直流永磁无刷电机,在电子驱动器的控制下可实现无级调速,并可精确地控制搓洗棒每次转动的次数和角度。因此,不同的衣物质地、脏污程度可以设定不同的洗涤程序,有效地模仿了人工搓洗的快慢节奏和力度,实现“仿生”搓洗。另外,采用直流永磁电机比采用交流电机节电50%。
电子刹车技术把噪音降到最低
有洗衣机的消费者会有因噪音大而烦恼的体会,他们在换购洗衣机时总希望拥有一台没有噪音的洗衣机。“仿生搓洗”洗衣机则恰好能满足这一点。
这主要是因为“仿生搓洗”洗衣机采用电子擎实现电子刹车,刹车时由电机本身迅速降速,从而避免了像其他洗衣机采用机械摩擦刹车时产生的噪音和振动,实现了静音运转。
搓洗棒确保洗涤过程中不产生碎屑
有洗衣机使用经验的消费者知道,洗衣机的洗涤桶上部都有一个过滤网,用来过滤衣物在洗涤时产生的碎屑。但是“仿生搓洗”洗衣机却没有这种过滤网,为什么呢?业内专家解释,这是因为“仿生搓洗”洗衣机的内部构造根本有别于波轮式和滚筒式洗衣机。“仿生搓洗”洗衣机采用的驱动擎是竖立的搓洗棒,能够使动能从中央向四周传递。当洗衣机启动时,搓洗棒带动衣物沿着桶壁运动的角度不超过300度,有效避免了衣物因连续旋转而形成的缠绕,以及与桶壁摩擦产生的碎屑,洗得干净、不缠绕、无摩擦,当然不需要过滤网。衣物沿桶壁来回运动与衣物在搓衣板上的来回运动极其相似,并能达到手洗效果,“仿生搓洗”洗衣机也由此得名。
(选自《精品购物指南 》)
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-- 作者:枯藤老树
-- 发布时间:2004-9-20 17:56:29
-- 论仿生制造
师 汉 民
摘 要 阐明制造过程与生命现象之间的相似之处:基于自组织机制的有序化、基于信息模型的个体复制,以及通过进化过程形成的高度适应性。论述仿生制造的基本内涵,指出现代制造科学应该从生命现象及生命科学中学习与借鉴的主要内容,它们包括完善的信息技术、由基因控制的生长型的加工成形方法、性能超群的有机材料、奇妙的生物智能、高效的寻优与趋优方法,以及先进的组织结构和运行模式。提出关于加强学科间的联合,促进仿生制造技术研究的建议。
-- 结构构件
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空心楼板、箱形大梁、工形截面钣梁以及折板结构、空间薄壁结构等都是根据这条结论得来的。
-- 斑马
斑马生活在非洲大陆,外形与一般的马没有什么两样,它们身上的条纹是为适应生存环境而衍化出来的保护色。在所有斑马中,细斑马长得最大最美。它的肩高140-160厘米,耳朵又圆又大,条纹细密且多。斑马常与草原上的牛羚、旋角大羚羊、瞪羚及鸵鸟等共外,以抵御天敌。人类将斑马条纹应用到到军事上是一个是很成功仿生学例子。 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。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。
5。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。
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.乌贼和鱼雷诱饵 乌贼体内的囊状物能分泌黑色液体,遇到危险时它便释放出这种黑色液体,诱骗攻击者上当。潜艇设计者们仿效乌贼的这一功能读者设计出了鱼雷诱饵。鱼雷诱醋似袖珍潜艇,可按潜艇的原航向航行,航速不变,也可模拟噪音、螺旋节拍、声信号和多普勒音调变化等。正是它这种惟妙惟肖的表演,令敌潜艇或攻击中的鱼雷真假难辩,最终使潜艇得以逃脱。
18.蜘蛛和装甲 生物学家发现蜘蛛丝的强度相当于同等体积的钢丝的5倍。受此启发,英国剑桥一所技术公司试制成犹如蜘蛛丝一样的高强度纤维。用这种纤维做成的复合材料可以用来做防弹衣、防弹车、坦克装甲车等结构材料。
19.长颈鹿和“抗荷服” 长颈鹿是目前世界上最高的动物,其大脑和心脏的距离约3米,完全是靠高达160~260毫米汞柱的血压把血液送到大脑的。按一般分析,当长颈鹿低头饮水时,大脑的位置低于心脏,大量的血液会涌入大脑,使血压更加增高,那么长颈鹿会在饮水时得脑充血或血管破烈等疾病而死。但是裹在长颈鹿身上的一层、厚皮紧紧箍住了血管,限制了血压,飞机设计师和航空生物学家依照长颈鹿皮肤原理,设计出一种新颖的“抗荷服”,从而解决了超高速歼击机驾驶员在突然加速爬升时因脑部缺血而引起的痛苦。这种“抗荷服”内有一装置,当飞机加速时可压缩空气,也能对血管产生相应的压力,这比长颈鹿的厚皮更高明了。
20.鲸鱼和潜艇的“鲸背效应” 当代核潜艇能长时间潜航于冰海之下,但若在冰下发射导弹,则必须破冰上浮,这就碰到了力学上的难题。潜舴专家从鲸鱼每隔10分钟必须破冰呼吸一次中得到启迪,在潜艇顶部突起的指挥台围壳和上层建筑方面,作了加强材料力度和外形仿鲸背处理,果然取得了破冰时的“鲸背效应”。
21.蝴蝶和卫星控温系统 遨游太空的人造卫星,当受到阳光强烈辐射时,卫星温度会高达200摄氏度;而在阴影区域,卫星温度会下降至零下200摄氏度左右,这很容易烤坏或冻坏卫星上的精密仪器仪表,它一度曾使航天科学家伤透了脑筋。后来,人们从蝴蝶身上受到启迪。原来,蝴蝶身体表面生长着一层细小的鳞片,这些鳞片有调节体温的作用。每当气温上升、阳光直射时,鳞片自动张开,以减少阳光的辐射角度,从而减少对阳光热能的吸收;当外界气温下降时,鳞片自动闭合,紧贴体表,让阳光直射鳞片,从而把体温控制在正常范围之内。科学家经过研究,为人造地球卫星设计了一种犹如蝴蝶鳞片般的控温系统.
还有这些:
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。船和潜艇来自人们对鱼类和海豚的模仿。
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。
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。
白蚁不仅使用胶粘剂建筑它们的土堆,还可以通过头部的小管向敌人喷射胶粘剂。于是人们按照同样的原理制造了工作的武器—一块干胶炮弹。
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。
我国纺织科技人员利用仿生学原理,借鉴陆地动物的皮毛结构,设计出一种KEG保温面料,并具有防风和导湿的功能。
根据响尾蛇的颊窝能感觉到0.001℃的温度变化的原理,人类发明了跟踪追击的响尾蛇导弹。人类还利用蛙跳的原理设计了蛤蟆夯。人类模仿警犬的高灵敏嗅觉制成了用于侦缉的“电子警犬”。科学家根据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。
1、球型宫殿:非洲文鸟用喙和脚巧妙编织而成的圆巢,它从一个圆支架做起,形成一个圆球最后再将其悬挂在树枝上。
2、稳定的轻质结构:田蜂筑造的纸盒型巢十分精致,它虽然是一种轻质结构,但有令人难以置信的稳定性。
3、完美的胶合:织网蚁的巢是用树叶粘合而成。它们的幼虫能够吐出粘合剂,是理想的"胶水瓶"。
4、树上圆塔住宅:楼群居雀的居所看起来就像架在树上的一个摇摇欲坠的柴草堆,但其结构十分牢固,能够维持几十年,经常是到树不堪重负被压断为止。
5、树杈上的"灶"灶:鸟的巢是用粘土砌成的,一般选在较为安稳的树杈上。一个巢大约需要2500粒粘土,都是灶鸟用喙衔来的。
6、平台建筑群:热带无刺蜂用蜂蜡建筑蜂巢,层层叠叠结合在一起,通常有40层,外表看起来就像是电影《星球大战》中的航天飞船,能够安置10万户"居民"。
7、带空调的古堡:白蚁能够通过一种匪夷所思的管道系统改善巢内的温度状况,白天制冷,夜里供暖。
水母几乎全部由水构成,它身体中的水分实际上占到了百分之九十八,组成它身体的分子之间,有着大量的液体,经过提炼就能从中获得日常用的聚合胶
我国古代著名工匠鲁班,上山伐树时,被丝矛草割破了手。他觉得奇怪,一棵小草怎么会这样厉害?经过仔细观察,他发现丝茅草叶子的边缘长着许多锋利的细齿。于是鲁班发明了木工用的锯子。
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。仿制成功一种十分奇特的小型气体分析仪。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。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。
早在40年代,人们根据对萤火虫的研究,创造了日光灯,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。
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”。
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;
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; 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。
17.乌贼和鱼雷诱饵 乌贼体内的囊状物能分泌黑色液体,遇到危险时它便释放出这种黑色液体,诱骗攻击者上当。潜艇设计者们仿效乌贼的这一功能读者设计出了鱼雷诱饵。鱼雷诱醋似袖珍潜艇,可按潜艇的原航向航行,航速不变,也可模拟噪音、螺旋节拍、声信号和多普勒音调变化等。正是它这种惟妙惟肖的表演,令敌潜艇或攻击中的鱼雷真假难辩,最终使潜艇得以逃脱。
18.蜘蛛和装甲 生物学家发现蜘蛛丝的强度相当于同等体积的钢丝的5倍。受此启发,英国剑桥一所技术公司试制成犹如蜘蛛丝一样的高强度纤维。用这种纤维做成的复合材料可以用来做防弹衣、防弹车、坦克装甲车等结构材料。
19.长颈鹿和“抗荷服” 长颈鹿是目前世界上最高的动物,其大脑和心脏的距离约3米,完全是靠高达160~260毫米汞柱的血压把血液送到大脑的。按一般分析,当长颈鹿低头饮水时,大脑的位置低于心脏,大量的血液会涌入大脑,使血压更加增高,那么长颈鹿会在饮水时得脑充血或血管破烈等疾病而死。但是裹在长颈鹿身上的一层、厚皮紧紧箍住了血管,限制了血压,飞机设计师和航空生物学家依照长颈鹿皮肤原理,设计出一种新颖的“抗荷服”,从而解决了超高速歼击机驾驶员在突然加速爬升时因脑部缺血而引起的痛苦。这种“抗荷服”内有一装置,当飞机加速时可压缩空气,也能对血管产生相应的压力,这比长颈鹿的厚皮更高明了。
20.鲸鱼和潜艇的“鲸背效应” 当代核潜艇能长时间潜航于冰海之下,但若在冰下发射导弹,则必须破冰上浮,这就碰到了力学上的难题。潜舴专家从鲸鱼每隔10分钟必须破冰呼吸一次中得到启迪,在潜艇顶部突起的指挥台围壳和上层建筑方面,作了加强材料力度和外形仿鲸背处理,果然取得了破冰时的“鲸背效应”。
21.蝴蝶和卫星控温系统 遨游太空的人造卫星,当受到阳光强烈辐射时,卫星温度会高达200摄氏度;而在阴影区域,卫星温度会下降至零下200摄氏度左右,这很容易烤坏或冻坏卫星上的精密仪器仪表,它一度曾使航天科学家伤透了脑筋。后来,人们从蝴蝶身上受到启迪。原来,蝴蝶身体表面生长着一层细小的鳞片,这些鳞片有调节体温的作用。每当气温上升、阳光直射时,鳞片自动张开,以减少阳光的辐射角度,从而减少对阳光热能的吸收;当外界气温下降时,鳞片自动闭合,紧贴体表,让阳光直射鳞片,从而把体温控制在正常范围之内。科学家经过研究,为人造地球卫星设计了一种犹如蝴蝶鳞片般的控温系统.
还有这些:
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。船和潜艇来自人们对鱼类和海豚的模仿。
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。
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。
白蚁不仅使用胶粘剂建筑它们的土堆,还可以通过头部的小管向敌人喷射胶粘剂。于是人们按照同样的原理制造了工作的武器—一块干胶炮弹。
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。
我国纺织科技人员利用仿生学原理,借鉴陆地动物的皮毛结构,设计出一种KEG保温面料,并具有防风和导湿的功能。
根据响尾蛇的颊窝能感觉到0.001℃的温度变化的原理,人类发明了跟踪追击的响尾蛇导弹。人类还利用蛙跳的原理设计了蛤蟆夯。人类模仿警犬的高灵敏嗅觉制成了用于侦缉的“电子警犬”。科学家根据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。
1、球型宫殿:非洲文鸟用喙和脚巧妙编织而成的圆巢,它从一个圆支架做起,形成一个圆球最后再将其悬挂在树枝上。
2、稳定的轻质结构:田蜂筑造的纸盒型巢十分精致,它虽然是一种轻质结构,但有令人难以置信的稳定性。
3、完美的胶合:织网蚁的巢是用树叶粘合而成。它们的幼虫能够吐出粘合剂,是理想的"胶水瓶"。
4、树上圆塔住宅:楼群居雀的居所看起来就像架在树上的一个摇摇欲坠的柴草堆,但其结构十分牢固,能够维持几十年,经常是到树不堪重负被压断为止。
5、树杈上的"灶"灶:鸟的巢是用粘土砌成的,一般选在较为安稳的树杈上。一个巢大约需要2500粒粘土,都是灶鸟用喙衔来的。
6、平台建筑群:热带无刺蜂用蜂蜡建筑蜂巢,层层叠叠结合在一起,通常有40层,外表看起来就像是电影《星球大战》中的航天飞船,能够安置10万户"居民"。
7、带空调的古堡:白蚁能够通过一种匪夷所思的管道系统改善巢内的温度状况,白天制冷,夜里供暖。
水母几乎全部由水构成,它身体中的水分实际上占到了百分之九十八,组成它身体的分子之间,有着大量的液体,经过提炼就能从中获得日常用的聚合胶
我国古代著名工匠鲁班,上山伐树时,被丝矛草割破了手。他觉得奇怪,一棵小草怎么会这样厉害?经过仔细观察,他发现丝茅草叶子的边缘长着许多锋利的细齿。于是鲁班发明了木工用的锯子。
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。仿制成功一种十分奇特的小型气体分析仪。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。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。
早在40年代,人们根据对萤火虫的研究,创造了日光灯,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。
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”。
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;
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;以上就是经典都市言情小说文章《一个以基因改造后的鲸鱼的油脂为主要能源,但其他科技已经达到二十一世纪后期的世界是什么样子》的全部小说内容,阅读诗歌陶冶情操,提升写作和表达水平,关注本站每日分享更多爱情小说,青春校园,都市言情,故事新编,微小说,纯真年代,短篇小说文章。
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