現代的仿生學,現代的仿生學

2021-03-12 15:33:01 字數 5732 閱讀 9749

1樓:小冰楠

二、 家具設計中的結構仿生

大自然彷彿是乙個天才的設計師,令存在於世間的每一種自然形態都擁有自身巧妙而獨特的結構,許多的動、植物在漫長的進化與演變中,會形成一種實用而合理的、完整的形態結構與功能,以逐漸形成了適應自然界變化的本領,這些結構的形成都與其生存的環境、生活的習性密切關聯。

然而,如果你稍加留意,便會發現我周圍許多商品的結構形式,大多**於對動植物結構的模仿,如懸索橋的結構源於蜘蛛結網、鋼結構的建築結構仿製於蜂巢、海螺螺旋紋路、飛機的結構始於飛鳥的翼、建築中的扇形葉脈拱頂、雞蛋形的薄殼結構建築!

家具設計中的結構仿生是將自然生物的結構原型,轉換成獨特造型元素,運用創造性的思維與巧妙的工藝相結合,再輔之於現代的設計理念,以巧妙、誇張的手法,舒適的造型形態,創作出既有現代時尚的原創之美,又不失於原始自然形態結構的共性之美。而且還有利於激發家具設計師設計思維的原動力,是拓寬設計師創作思維能力的一種有效途徑。

三、 家具設計中的功能仿生

你別看荒野中的小草瘦小嬌嫩,但它能憑藉其纖細結構與風雨叫勁!蚊子尖細的針刺嘴,能夠深透人的**吮吸濃濃的血液。也別小看蜻蜓的翅膀又薄又輕,可它恰好是推動身體向前飛行的有力**。

因此在家具設計中,注重仿生學的運用,能從極為普通而平常的生物結構功能上,領悟出深刻的結構功能原理,從生物的結構上、功能上獲得直接或間接的形態造型啟發,對家具產品進行創造性設計。

蠅眼照相機的發明,是源於蒼蠅具有高分辯率的雙眼,可模仿用於高速照相機。而蛙眼衛星跟蹤儀、 在遠古時代,人類就開始學會從動物、植物身上吸收其各自不同的長處來創造自己的文明。不管人類社會發展到那乙個時期,作為始終是人類生存和發展的所依託的主體環境下的自然中生物,生活中仿生學無時無刻不在影響著人類生存的生活質素,作為在新世紀對人類的日常工作與生活有重要創造意義的家具設計,同樣也離不開仿生學在家具設計中的運用。

劉勰的《文心雕龍·詮賦》中提出「情以物興」,「物以情觀」。就是要家具設計師們以「物我交感」「心物應合」雙向生成的設計理念,將自然形態轉化為富於生命力和情趣的設計形式,從而創造出有生命力的作品。

只有開啟自己心靈之窗,邁向自然的大門,從大自然形形色色的不同形態中,去認識並利用它們的結構與功能,並抓住自然形態結構的典型之處,進行歸納誇張,提取神韻,在家具設計中融合人的神情與自然萬物的氣韻,並演繹成浸透藝術活力的家具造型。

2樓:天空規劃

蒼蠅是聲名狼藉的「逐臭之夫」,凡是腥臭汙穢的地方,都有它們的蹤跡。蒼蠅的嗅覺特別靈敏,遠在幾千公尺外的氣味也能嗅到。但是蒼蠅並沒有「鼻子」,它靠什麼來充當嗅覺的呢?

原來,蒼蠅的「鼻子」——嗅覺感受器分布在頭部的一對觸角上。

每個「鼻子」只有乙個「鼻孔」與外界相通,內含上百個嗅覺神經細胞。若有氣味進入「鼻孔」,這些神經立即把氣味刺激轉變成神經電脈衝,送往大腦。大腦根據不同氣味物質所產生的神經電脈衝的不同,就可區別出不同氣味的物質。

因此,蒼蠅的觸角像是一台靈敏的氣體分析儀。

仿生學家由此得到啟發,根據蒼蠅嗅覺器的結構和功能,仿製成功一種十分奇特的小型氣體分析儀。這種儀器的「探頭」不是金屬,而是活的蒼蠅。就是把非常纖細的微電極插到蒼蠅的嗅覺神經上,將引導出來的神經電訊號經電子線路放大後,送給分析器;分析器一經發現氣味物質的訊號,便能發出警報。

這種儀器已經被安裝在宇宙飛船的座艙裡,用來檢測艙內氣體的成分。

這種小型氣體分析儀,也可測量潛水艇和礦井裡的有害氣體。利用這種原理,還可用來改進計算機的輸入裝置和有關氣體色層分析儀的結構原理中。

從螢火蟲到人工冷光

自從人類發明了電燈,生活變得方便、豐富多了。但電燈只能將電能的很少一部分轉變成可見光,其餘大部分都以熱能的形式浪費掉了,而且電燈的熱射線有害於人眼。那麼,有沒有只發光不發熱的光源呢?

人類又把目光投向了大自然。

在自然界中,有許多生物都能發光,如細菌、真菌、蠕蟲、軟體動物、甲殼動物、昆蟲和魚類等,而且這些動物發出的光都不產生熱,所以又被稱為「冷光」。

在眾多的發光動物中,螢火蟲是其中的一類。螢火蟲約有1 500種,它們發出的冷光的顏色有黃綠色、橙色,光的亮度也各不相同。螢火蟲發出冷光不僅具有很高的發光效率,而且發出的冷光一般都很柔和,很適合人類的眼睛,光的強度也比較高。

因此,生物光是一種人類理想的光。

科學家研究發現,螢火蟲的發光器位於腹部。這個發光器由發光層、透明層和反射層三部分組成。發光層擁有幾千個發光細胞,它們都含有螢光素和螢光酶兩種物質。

在螢光酶的作用下,螢光素在細胞內水分的參與下,與氧化合便發出螢光。螢火蟲的發光,實質上是把化學能轉變成光能的過程。

早在40年代,人們根據對螢火蟲的研究,創造了日光燈,使人類的照明光源發生了很大變化。近年來,科學家先是從螢火蟲的發光器中分離出了純螢光素,後來又分離出了螢光酶,接著,又用化學方法人工合成了螢光素。由螢光素、螢光酶、atp(三磷酸腺苷)和水混合而成的生物光源,可在充滿**性瓦斯的礦井中當閃光燈。

由於這種光沒有電源,不會產生磁場,因而可以在生物光源的照明下,做清除磁性水雷等工作。

現在,人們已能用摻和某些化學物質的方法得到類似生物光的冷光,作為安全照明用。

電魚與伏特電池

自然界中有許多生物都能產生電,僅僅是魚類就有500餘種 。人們將這些能放電的魚,統稱為「電魚」。

各種電魚放電的本領各不相同。放電能力最強的是電鰩、電鯰和電鰻。中等大小的電鰩能產生70伏左右的電壓,而非洲電鰩能產生的電壓高達220伏;非洲電鯰能產生350伏的電壓;電鰻能產生500伏的電壓,有一種南美洲電鰻竟能產生高達880伏的電壓,稱得上電擊冠軍,據說它能擊斃像馬那樣的大動物。

電魚放電的奧秘究竟在**?經過對電魚的解剖研究, 終於發現在電魚體內有一種奇特的發電器官。這些發電器是由許多叫電板或電盤的半透明的盤形細胞構成的。

由於電魚的種類不同,所以發電器的形狀、位置、電板數都不一樣。電鰻的發電器呈稜形,位於尾部脊椎兩側的肌肉中;電鰩的發電器形似扁平的腎臟,排列在身體中線兩側,共有200萬塊電板;電鯰的發電器起源於某種腺體,位於**與肌肉之間,約有500萬塊電板。單個電板產生的電壓很微弱,但由於電板很多,產生的電壓就很大了。

電魚這種非凡的本領,引起了人們極大的興趣。19世紀初,義大利物理學家伏特,以電魚發電器官為模型,設計出世界上最早的伏打電池。因為這種電池是根據電魚的天然發電器設計的,所以把它叫做「人造電器官」。

對電魚的研究,還給人們這樣的啟示:如果能成功地模仿電魚的發電器官,那麼,船舶和潛水艇等的動力問題便能得到很好的解決。

水母的順風耳

「燕子低飛行將雨,蟬鳴雨中天放晴。」生物的行為與天氣的變化有一定關係。沿海漁民都知道,生活在沿岸的魚和水母成批地遊向大海,就預示著風暴即將來臨。

水母,又叫海蜇,是一種古老的腔腸動物,早在5億年前,它就漂浮在海洋裡了。這種低等動物有**風暴的本能,每當風暴來臨前,它就游向大海避難去了。

原來,在藍色的海洋上,由空氣和波浪摩擦而產生的次聲波 (頻率為每秒8—13次),總是風暴來臨的前奏曲。這種次聲波人耳無法聽到,小小的水母卻很敏感。仿生學家發現,水母的耳朵的共振腔里長著乙個細柄,柄上有個小球,球內有塊小小的聽石,當風暴前的次聲波衝擊水母耳中的聽石時,聽石就剌激球壁上的神經感受器,於是水母就聽到了正在來臨的風暴的隆隆聲。

仿生學家仿照水母耳朵的結構和功能,設計了水母耳風暴**儀,相當精確地模擬了水母感受次聲波的器官。把這種儀器安裝在艦船的前甲板上,當接受到風暴的次聲波時,可令旋轉360°的喇叭自行停止旋轉,它所指的方向,就是風暴前進的方向;指示器上的讀數即可告知風暴的強度。這種**儀能提前15小時對風暴作出預報,對航海和漁業的安全都有重要意義

3樓:死神布雷克

仿生學是近期發展起來的生物學和技術學相結合的交叉學科。

仿生的英文名字是bionics。

人們發現,一些關於植物和動物的相類似的功能,實際上是超越了人類自身的在此方面的技術設計方案的。植物和動物在幾百萬年的自然進化當中不僅完全適應程度接近完美。仿生學試圖在技術方面模仿動物和植物在自然中的功能。

這個思想在生物學和技術之間架起了一座橋梁,並且對解決技術難題提供了幫助。通過再現生物學的原理,人類不僅找到了技術上的解決方案,而且同時該方案也完全適應了自然的需要。

仿生學的目的就是分析生物過程和結構以及它們的分析用於未來的設計。仿生學的思想是建立在自然進化和共同進化的基礎上的。人類所從事的技術就是使得達到最優化和互相間的協調。

而模擬生物適應環境的功能無疑是乙個好機會。

在我們人類的技術世界中模擬自然中的東西並不是乙個新鮮的思想,自從傳說中的ikarus帶著用鳥的羽毛做成的翅膀飛向空中,而最後因為太陽的熱度掉到地上起,人類一直就沉迷於此。

那麼仿生學的確切定義是什麼呢?

仿生學是研究生物系統的結構和性質以為工程技術提供新的設計思想及工作原理的科學。屬於生物科學與技術科學之間的邊緣學科。它涉及生物學、生物物理學、生物化學、物理學、控制論、工程學等學科領域。

仿生技術通過對各種生物系統所具有的功能原理和作用機理作為生物模型進行研究,最後實現新的技術設計並製造出更好的新型機械.

雷達,蝙蝠的超聲波. 飛機機翼,鳥的翅膀. 照相機,蒼蠅的眼睛.

4樓:匿名使用者

1。由令人討厭的蒼蠅,仿製成功一種十分奇特的小型氣體分析儀。已經被安裝在宇宙飛船的座艙裡,用來檢測艙內氣體的成分。

2。從螢火蟲到人工冷光;

3。電魚與伏特電池;

4。水母的順風耳,仿照水母耳朵的結構和功能,設計了水母耳風暴**儀,能提前15小時對風暴作出預報,對航海和漁業的安全都有重要意義。

5。人們根據蛙眼的視覺原理,已研製成功一種電子蛙眼。這種電子蛙眼能像真的蛙眼那樣,準確無誤地識別出特定形狀的物體。

把電子蛙眼裝入雷達系統後,雷達抗干擾能力大大提高。這種雷達系統能快速而準確地識別出特定形狀的飛機、艦船和飛彈等。特別是能夠區別真假飛彈,防止以假亂真。

電子蛙眼還廣泛應用在機場及交通要道上。在機場,它能監視飛機的起飛與降落,若發現飛機將要發生碰撞,能及時發出警報。在交通要道,它能指揮車輛的行駛,防止車輛碰撞事故的發生。

6。根據蝙蝠超聲定位器的原理,人們還仿製了盲人用的「探路儀」。這種探路儀內裝乙個超聲波發射器,盲人帶著它可以發現電桿、台階、橋上的人等。如今,有類似作用的「超聲眼鏡」也已製成。

7。模擬藍藻的不完全光合器,將設計出仿生光解水的裝置,從而可獲得大量的氫氣。

8。根據對人體骨胳肌肉系統和生物電控制的研究,已仿製了人力增強器——步行機。

9。現代起重機的掛鉤起源於許多動物的爪子。

10。屋頂瓦楞模仿動物的鱗甲。

11。船槳模仿的是魚的鰭。

12。鋸子學的是螳螂臂,或鋸齒草。

13。蒼耳屬植物獲取靈感發明了尼龍搭扣。

14。嗅覺靈敏的龍蝦為人們製造氣味探測儀提供了思路。

15。壁虎腳趾對製造能反覆使用的粘性錄音帶提供了令人鼓舞的前景。

16。貝用它的蛋白質生成的膠體非常牢固,這樣一種膠體可應用在從外科手術的縫合到補船等一切事情上。

好運 生物學家通過對蛛絲的研究製造出高階絲線,抗撕斷裂降落傘與臨時吊橋用的高強度纜索。船和潛艇來自人們對魚類和海豚的模仿。

響尾蛇飛彈等就是科學家模仿蛇的「熱眼」功能和其舌上排列著一種似照相機裝置的天然紅外線感知能力的原理,研製開發出來的現代化**。

火箭公升空利用的是水母、墨魚反衝原理。

科研人員通過研究變色龍的變色本領,為部隊研製出了不少軍事偽裝裝備。

科學家研究青蛙的眼睛,發明了電子蛙眼。

白蟻不僅使用膠粘劑建築它們的土堆,還可以通過頭部的小管向敵人噴射膠粘劑。於是人們按照同樣的原理製造了工作的**—一塊乾膠炮彈。

美國空軍通過毒蛇的「熱眼」功能,研究開發出了微型熱感測器。

我國紡織科技人員利用仿生學原理,借鑑陸地動物的皮毛結構,設計出一種keg保溫面料,並具有防風和導溼的功能。

根據響尾蛇的頰窩能感覺到0.001℃的溫度變化的原理,人類發明了跟蹤追擊的響尾蛇飛彈。人類還利用蛙跳的原理設計了**夯。

人類模仿警犬的高靈敏嗅覺製成了用於偵緝的「電子警犬」。科學家根據野豬的鼻子測毒的奇特本領製成了世界上第一批防毒面具

蒼蠅仿生學,蒼蠅與仿生學

蒼蠅是聲名狼藉的 逐臭之夫 令人望而生厭的蒼蠅無論如何也不能與現代科學技術事業聯絡起來,但仿生學卻使得它們緊緊地聯絡在一起。蒼蠅的嗅覺很靈敏,人們又根據蒼蠅的這個特點仿製了氣體檢驗儀器,用來測量微量及其他待測氣體。嗅覺感受器隻同氣體接觸便可,而味覺感受器則必須接觸物體才行。蒼蠅的口上和腿上長滿了茸毛...

動物仿生學的,動物仿生學的資料

1。由令人討厭的蒼蠅,仿製成功一種十分奇特的小型氣體分析儀。已經被安裝在宇宙飛船的座艙裡,用來檢測艙內氣體的成分。2。從螢火蟲到人工冷光 3。電魚與伏特電池 4。水母的順風耳,仿照水母耳朵的結構和功能,設計了水母耳風暴 儀,能提前15小時對風暴作出預報,對航海和漁業的安全都有重要意義。5。人們根據蛙...

仿生學蝙蝠雷達,仿生學 蝙蝠雷達

蝙蝠有900多個不同的種類,遍及世界各地。儘管它們有萬能膠,看上去 很像鳥類。但它們沒有羽毛,也不生蛋。它們是哺乳動物 雌性產下幼仔,用乳汁哺育。某些種類的蝙蝠是飛行高手,它們能夠在狹窄的地方非常敏捷地轉身,蝙蝠是唯一能振翅飛翔的哺乳動物,其他像鼯鼠等能飛行的哺乳動物,只是靠翼形皮膜在空中滑行。夜間...