—— 开启新技术的钥匙
?前言
?信息仿生
?控制仿生
?拟态仿生
?力学仿生
?化学仿生
?整体仿生
目录
前言
?.仿生学的简介
?.仿生学的研究
中国古汉文中的仿生思想
前言
一、仿生学简介
仿生学之起源
前言
凤蓬草 轮子
鱼尾 船橹
人眼晶状体 透镜
生物电 电池
鸟 飞机
生活中的仿生学
仿生学 (Bionics)
模仿生物系统的原理以建造技术系
统，或者使人造技术系统具有生物系统
特征或类似特征的科学
前言
仿生学的概念
前言
二,仿生学研究
仿生学 是一门建立在多学科边缘上的综合
性学科，包括生理学、神经学、医学、化
学、数学、电子学、信息学等学科。
仿生学的相关领域
前言
生物体 生物模型
数学模型
技术模型 技术装置
仿生学的研究方法
数学
生物
电烙铁
前言
仿生学符号
?.青蛙与电子蛙眼
?.水母与电子耳
信息仿生
信息仿生
青蛙与电子蛙眼
神经节细胞有 4种：
“边缘侦察器”“昆
虫侦察器”、“事件
侦察器”、“光强减
弱感受器”
青蛙的视觉系统
信息仿生
青蛙与电子蛙眼
由透镜（晶状体）
在视网膜上形成光
学图像后，经过视
细胞、双极细胞、
输出细胞（神经节
细胞）而送往大脑
中枢
青蛙的视觉系统
信息仿生
“水母耳”风暴预测仪
水母耳与电子耳
?.蛇的红外探测
?.蝙蝠与超声波
?.蛾的反雷达技术
?.动物的天然导航
控制仿生
控制仿生
蛇
田鼠
热血动物身体
向外散热蛇通过感受器
探测到热源
蛇的红外探测
控制仿生
颊窝
颊窝 是一个红外感受器，
对周围温度变化极为敏感，
能感受 0.001℃ 的温度变化。
这类蛇能在夜间准确判断
周围恒温动物的位置
蛇的红外探测
控制仿生
飞行中的蝙蝠
超声波
声音反射波
蛾
蝙蝠的捕食蝙蝠与超声波
控制仿生
蝙蝠的回声定位
超声信号被反射
蝙蝠与超声波
脑
控制仿生
蝙蝠与超声波 蝙蝠的声纳处理
参考波刺激
接受器
载有信息
的超声波
发出的
超声波
控制仿生
夜蛾的反雷达技术
反雷达技术使夜蛾死里逃生
控制仿生
夜蛾的反雷达技术
鼓膜器
鼓膜器
振动器
胸神经节
神经纤维 气囊
听觉
细胞
感受器
鼓膜
角质皱折非听觉
细胞
听觉系统
控制仿生
千里迁徙 万里洄游
动物的天然导航
控制仿生
动物的天然导航
一些动物利用日月星辰
导航，也有些动物利用
海流、海水成分、地磁
场、重力场等进行导航，
为研制通讯设备和新型
导航仪器提供启迪
定义 生物界中普遍存在着拟态，现将
拟态用于工程技术中去就叫 拟态仿生
拟态仿生
拟态仿生
拟态仿生 动物的拟态与保护色
拟态仿生
拟态仿生 坦克的迷彩着装
三色迷彩的德国“豹” I坦克在电视成像下的效果
拟态仿生
拟态仿生 坦克的迷彩着装
?.生物与造船
?.生物与飞机
?.生物与建筑
力学仿生
力学仿生
生物与造船
模仿鳕鱼、鲇鱼外形建造的“复仇号”帆船
体形的模仿
力学仿生
生物与造船 体形的模仿
力学仿生
生物与造船 体形的模仿
俄罗斯海军新型核潜艇
力学仿生
生物与造船
模仿鲸的胸鳍给船装上了船鳍
结构的模仿
力学仿生
生物与造船 结构的模仿
模仿鱼和鲸体表粘液合成了几
种人工粘液，以减小湍流
力学仿生
生物与造船 结构的模仿
潜水艇在航行时会
造成巨大的湍流
海豚游泳时身
边的水流很小
力学仿生
鹰击长空 啸傲云天
生物与飞机
力学仿生
生物与飞机
达
芬
奇
设
计
的
扑
翼
飞
机
飞鸟与飞机
力学仿生
生物与飞机 飞鸟与飞机
飞
鸟
的
体
形
和
翅
膀
在
滑
进
飞
行
时
与
飞
机
的
飞
行
极
为
相
似
力学仿生
生物与飞机
现
代
先
进
的
飞
机
能
够
模
仿
昆
虫
在
空
中
作
各
种
花
样
演
习
昆虫与飞机
力学仿生
生物与飞机 昆虫与飞机
昆虫翅膀的运动
昆
虫
飞
行
时
翅
膀
的
运
动
很
复
杂
，
其
角
度
的
变
化
控
制
比
目
前
的
飞
行
自
动
驾
驶
仪
还
好
力学仿生
生物与飞机 昆虫与飞机
飞机仿造蜻蜓的翅膀配重防止振颤
力学仿生
薄壳结构
艺
术
珍
品—
澳
大
利
亚
悉
尼
歌
剧
院
生物与建筑
东
京
中
银
舱
体
楼
力学仿生
生物与建筑 舱体结构
力学仿生
生物与建筑 圆顶屋
美
国
佛
罗
里
达
的
未
来
世
界
博
物
馆
?.人工嗅觉
?.仿生物膜
化学仿生
化学仿生
狗的嗅觉过程
狗的嗅觉 狗的鼻子里的雾受一种蛋
白质的控制，将气味分子浓缩后传送给鼻
子里的气味感受器上的气味辨别蛋白，当
气味辨别蛋白将不同的气味辨别后，被辨
别出的特定的气味信号，立即被嗅觉细胞
传递给大脑，大脑便知道了所闻到的是一
种什么气味
人工嗅觉
化学仿生
人工嗅觉 嗅敏检测仪
采集
系统
嗅敏
元件
放大
系统
报警系统
报警系统
电源
嗅敏电阻 是一类以 SnO2为主体的金属半
导体，它是一种表面效应很强的材料
化学仿生
细胞膜的结构特点仿生物膜
蛋白分子
磷脂分子 镶嵌蛋白 跨膜蛋白
(形成通道 )跨膜蛋白
细胞膜的
流动镶嵌
模型,(1)
脂双层形
成框架；
(2)蛋白质
镶嵌其中；
(3)具有动
态特点
化学仿生
仿生物膜 人工膜
人工膜的特点 化学组成和厚度与天
然膜相似：能有效地分开两种不同的水相；
具有结构和化学两侧不对称性，易于操作，
能用来研究膜的向量功能（如传递等）
机器人检修宇宙飞船
整体仿生
整体仿生
自动化机器
自动化机器人从月球土壤中提取气体
智能机器人
整体仿生
智能机器人
自
然
语
言\
语
音\
图
形\
图
像
信
息
知识库
管理软件
求解问题
推理软件
智能
接口软件
内
核
软
件
（
智
能
操
作
系
统
、
编
译
系
统
等
）
并
行
处
理
体
系
结
构
知识库
硬件
推理机
硬件
智能接
口硬件
智能计算机组成
人机接口 软件 硬件
整体仿生
智能机器人 生物计算机
生物计算机的特点
?能制成超高密度的线路
?能使生物本身固有的自我修复机能得到发挥,
即使芯片中出了故障本身也能修复,从而使它
成为一种具有永久性的不出故障元件
?只要用少量的能量就能工作,不存在发热问题
?前言
?信息仿生
?控制仿生
?拟态仿生
?力学仿生
?化学仿生
?整体仿生
本章小结
返回总目录
?前言
?信息仿生
?控制仿生
?拟态仿生
?力学仿生
?化学仿生
?整体仿生
目录
前言
?.仿生学的简介
?.仿生学的研究
中国古汉文中的仿生思想
前言
一、仿生学简介
仿生学之起源
前言
凤蓬草 轮子
鱼尾 船橹
人眼晶状体 透镜
生物电 电池
鸟 飞机
生活中的仿生学
仿生学 (Bionics)
模仿生物系统的原理以建造技术系
统，或者使人造技术系统具有生物系统
特征或类似特征的科学
前言
仿生学的概念
前言
二,仿生学研究
仿生学 是一门建立在多学科边缘上的综合
性学科，包括生理学、神经学、医学、化
学、数学、电子学、信息学等学科。
仿生学的相关领域
前言
生物体 生物模型
数学模型
技术模型 技术装置
仿生学的研究方法
数学
生物
电烙铁
前言
仿生学符号
?.青蛙与电子蛙眼
?.水母与电子耳
信息仿生
信息仿生
青蛙与电子蛙眼
神经节细胞有 4种：
“边缘侦察器”“昆
虫侦察器”、“事件
侦察器”、“光强减
弱感受器”
青蛙的视觉系统
信息仿生
青蛙与电子蛙眼
由透镜（晶状体）
在视网膜上形成光
学图像后，经过视
细胞、双极细胞、
输出细胞（神经节
细胞）而送往大脑
中枢
青蛙的视觉系统
信息仿生
“水母耳”风暴预测仪
水母耳与电子耳
?.蛇的红外探测
?.蝙蝠与超声波
?.蛾的反雷达技术
?.动物的天然导航
控制仿生
控制仿生
蛇
田鼠
热血动物身体
向外散热蛇通过感受器
探测到热源
蛇的红外探测
控制仿生
颊窝
颊窝 是一个红外感受器，
对周围温度变化极为敏感，
能感受 0.001℃ 的温度变化。
这类蛇能在夜间准确判断
周围恒温动物的位置
蛇的红外探测
控制仿生
飞行中的蝙蝠
超声波
声音反射波
蛾
蝙蝠的捕食蝙蝠与超声波
控制仿生
蝙蝠的回声定位
超声信号被反射
蝙蝠与超声波
脑
控制仿生
蝙蝠与超声波 蝙蝠的声纳处理
参考波刺激
接受器
载有信息
的超声波
发出的
超声波
控制仿生
夜蛾的反雷达技术
反雷达技术使夜蛾死里逃生
控制仿生
夜蛾的反雷达技术
鼓膜器
鼓膜器
振动器
胸神经节
神经纤维 气囊
听觉
细胞
感受器
鼓膜
角质皱折非听觉
细胞
听觉系统
控制仿生
千里迁徙 万里洄游
动物的天然导航
控制仿生
动物的天然导航
一些动物利用日月星辰
导航，也有些动物利用
海流、海水成分、地磁
场、重力场等进行导航，
为研制通讯设备和新型
导航仪器提供启迪
定义 生物界中普遍存在着拟态，现将
拟态用于工程技术中去就叫 拟态仿生
拟态仿生
拟态仿生
拟态仿生 动物的拟态与保护色
拟态仿生
拟态仿生 坦克的迷彩着装
三色迷彩的德国“豹” I坦克在电视成像下的效果
拟态仿生
拟态仿生 坦克的迷彩着装
?.生物与造船
?.生物与飞机
?.生物与建筑
力学仿生
力学仿生
生物与造船
模仿鳕鱼、鲇鱼外形建造的“复仇号”帆船
体形的模仿
力学仿生
生物与造船 体形的模仿
力学仿生
生物与造船 体形的模仿
俄罗斯海军新型核潜艇
力学仿生
生物与造船
模仿鲸的胸鳍给船装上了船鳍
结构的模仿
力学仿生
生物与造船 结构的模仿
模仿鱼和鲸体表粘液合成了几
种人工粘液，以减小湍流
力学仿生
生物与造船 结构的模仿
潜水艇在航行时会
造成巨大的湍流
海豚游泳时身
边的水流很小
力学仿生
鹰击长空 啸傲云天
生物与飞机
力学仿生
生物与飞机
达
芬
奇
设
计
的
扑
翼
飞
机
飞鸟与飞机
力学仿生
生物与飞机 飞鸟与飞机
飞
鸟
的
体
形
和
翅
膀
在
滑
进
飞
行
时
与
飞
机
的
飞
行
极
为
相
似
力学仿生
生物与飞机
现
代
先
进
的
飞
机
能
够
模
仿
昆
虫
在
空
中
作
各
种
花
样
演
习
昆虫与飞机
力学仿生
生物与飞机 昆虫与飞机
昆虫翅膀的运动
昆
虫
飞
行
时
翅
膀
的
运
动
很
复
杂
，
其
角
度
的
变
化
控
制
比
目
前
的
飞
行
自
动
驾
驶
仪
还
好
力学仿生
生物与飞机 昆虫与飞机
飞机仿造蜻蜓的翅膀配重防止振颤
力学仿生
薄壳结构
艺
术
珍
品—
澳
大
利
亚
悉
尼
歌
剧
院
生物与建筑
东
京
中
银
舱
体
楼
力学仿生
生物与建筑 舱体结构
力学仿生
生物与建筑 圆顶屋
美
国
佛
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里
达
的
未
来
世
界
博
物
馆
?.人工嗅觉
?.仿生物膜
化学仿生
化学仿生
狗的嗅觉过程
狗的嗅觉 狗的鼻子里的雾受一种蛋
白质的控制，将气味分子浓缩后传送给鼻
子里的气味感受器上的气味辨别蛋白，当
气味辨别蛋白将不同的气味辨别后，被辨
别出的特定的气味信号，立即被嗅觉细胞
传递给大脑，大脑便知道了所闻到的是一
种什么气味
人工嗅觉
化学仿生
人工嗅觉 嗅敏检测仪
采集
系统
嗅敏
元件
放大
系统
报警系统
报警系统
电源
嗅敏电阻 是一类以 SnO2为主体的金属半
导体，它是一种表面效应很强的材料
化学仿生
细胞膜的结构特点仿生物膜
蛋白分子
磷脂分子 镶嵌蛋白 跨膜蛋白
(形成通道 )跨膜蛋白
细胞膜的
流动镶嵌
模型,(1)
脂双层形
成框架；
(2)蛋白质
镶嵌其中；
(3)具有动
态特点
化学仿生
仿生物膜 人工膜
人工膜的特点 化学组成和厚度与天
然膜相似：能有效地分开两种不同的水相；
具有结构和化学两侧不对称性，易于操作，
能用来研究膜的向量功能（如传递等）
机器人检修宇宙飞船
整体仿生
整体仿生
自动化机器
自动化机器人从月球土壤中提取气体
智能机器人
整体仿生
智能机器人
自
然
语
言\
语
音\
图
形\
图
像
信
息
知识库
管理软件
求解问题
推理软件
智能
接口软件
内
核
软
件
（
智
能
操
作
系
统
、
编
译
系
统
等
）
并
行
处
理
体
系
结
构
知识库
硬件
推理机
硬件
智能接
口硬件
智能计算机组成
人机接口 软件 硬件
整体仿生
智能机器人 生物计算机
生物计算机的特点
?能制成超高密度的线路
?能使生物本身固有的自我修复机能得到发挥,
即使芯片中出了故障本身也能修复,从而使它
成为一种具有永久性的不出故障元件
?只要用少量的能量就能工作,不存在发热问题
?前言
?信息仿生
?控制仿生
?拟态仿生
?力学仿生
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