《仿生学书打字.docVIP

1.1仿生学 作为一门独立的学科，仿生学诞生于20世纪60年代。19 60年9月，在美国召开的第一 届仿生学研讨会中，斯梯尔博士给仿生学下来这样一个定义：“仿生学是模仿生物系统的原理来构造技术系统，或者使人造技术系统具有类似于生物系统特征的学科。”1963年我国将“Bionics”译为“仿生学”。仿生学的使命就是通过对自然世界的学习和研究，为人类提供最可靠、最灵活、最高效、最经济的技术系统，并造福人类。 把仿生学原理应用到科技领域的创造而获得成功的例子数不胜数。例如蜻蜓能在很小的推动力下飞翔，不但可向前飞行，还能向后或左右两侧飞行，其向前飞行速度可达72千米每小时。经研究发现，蜻蜓通过翅膀震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。科学家根据翅膀的结构与工作原理成功研制了直升机。 再如，鱼的眼睛形状很特别，鱼眼和瞳孔都特别大，能够吸纳更多的光线，这使得鱼眼的远视功能得到加强，视野比一般动物广阔，可以将前方的光线及身体两侧转向后方的光线都收入眼中。人类根据这种“眼观六路”的鱼眼工作原理设计出了用来照相的“鱼眼镜头”，这样可以把更多的图像收纳进来。 1.2仿生设计 仿生设计与仿生学的研究为基础，逐步形成了一种新的设计方法，是仿生学在设计中的应用。放生设计研究自然界生物系统优异的功能结构、外观形态、物质组成、信息控制，乃至色彩等各种生物特征及其原理，并选择性地将他们综合应用到人类的造物设计当中。 放生设计时人类社会生产活动与大自然的切合点。人类以超越其他生物的思维能力与创造力施法自然，在不断丰富人类物质文明的同时，也增加了人类与自然亲近感。放生设计正不断地为人类创造更加宜人、理想的生活方式，使人类社会与自然做到真正的和谐共生。 1.2.1放生设计的起源与发展 大自然是物质的世界、形状的天地。自然界的无穷信息传递给人类，启发了人类的智慧，丰富了人类的才能。从人类发展的历史足迹中不难发现，人类在认识世界、改造世界的过程中，始终伴随着对自然界不同程度的模拟与放生。古今中外的许多研究者都在不断的尝试把自然界的形态和功能应用于科学。时至今日，仿生学作为一种系统、科学的创造技法，常常被用于科技创新、社会科学、艺术设计等各个领域。 放生设计的起源 随着人类的文明发展，放生设计已经作为一种行之有效的设计方法而被人们熟知。但是在人类文明发展的初期，人们对于放生的运用只是处于对自然的直接模仿阶段，是人类为了生存表现出的放生意识与行为。 人类最初使用的工具——木棒与石斧，是对牛羊角与动物抓牙的直接性功能模仿；骨针则是对鱼刺的模仿；船的造型来源于人们对鱼的形态的了解，虽然这样的仿生形式比较粗糙，简单，但却是我们今天的仿生设计得以发展的基础。 仿生设计的发展 随着对大自然的认识与探求的不断深入，人们通过观察动植物的精巧结构和完美功能，受到了很大启发。相传在公元前三千多年，我们的祖先有巢式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，做成装有轮子的车，古代宙宇大殿之前的山门的建造，就其建筑结构来看，颇有点大象的架势，柱子又圆又粗，仿佛大象的腿。 总之，仿生设计从最初无意识的简单的形态模仿，到功能结构的模仿，再到相关的系统理论的形成，已逐步成为设计领域中的一种科学、系统的新方法，并反过来指导人类的设计活动，既促进人类社会生产活动的不断发展与进步，也使人类社会与自然达到高度的和谐统一。仿生设计正逐渐成为设计发展的趋势之一。 1.2.2仿生设计的研究内容 仿生设计所涉及的范围非常广泛，总的来说可以归纳为三大领域 自然科学领域的仿生设计 生物体最基本的特征，就是能自我更新和自我反复。仿生学把生物体看做能与自身环境和外界环境相联系的反复控制系统，而仿生学的研究任务就是研究这个系统内各部分之间的相互关系，以及整个系统的行为和状态。例如人工控制系统中的传感器，如果把系统中的微型机看做是人脑仿生的话，那么就可把系统输入部分中的传感器看做是人或动物（即生命体）的五种感觉——视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉的仿生。 社会科学领域的仿生设计 仿生设计不仅可以应用于自然科学领域，还可以应用于管理领域、经济学领域等社会科学领域。举例来说，有研究人员对吸虫生活特征进行类比模仿，得出了企业管理的仿生启示，即环节多的系统必须采用并联管理方案，以防止由于一个环节出故障而导致整个系统正常活动停顿。在经济学领域，通过对蜜蜂和蚂蚁群体的分析得出的“家族式”经济发展模式就可见一斑。从蜂群和蚁群的严密组织可以看出，在生存斗争过程中，它们内部实现着“各尽所能，按需分配”的原则。蚁后、雄蚁、工蚁、兵蚁“群”中分工明确，各司其职。日本经济学家把这种机制带到经济体系中，采用种种“感情的纽带”，把企业人员捆绑到“群