和仿生有关的仪器有哪些?

和仿生有关的仪器有哪些?
和仿生有关的仪器有哪些?

和仿生有关的仪器有哪些?
苍蝇与宇宙飞船 令人厌恶的苍蝇,与宏伟的航天事业似乎风马牛不相及,但仿生学却把它们严密地联系起来了. 苍蝇是声名狼藉的“逐臭之夫”,但凡腥臭龌龊的中央,都有它们的踪迹.苍蝇的嗅觉特地灵敏,远在几千米外的气息也能嗅到.但是苍蝇并没有“鼻子”,它靠什么来充任嗅觉的呢? 原本,苍蝇的“鼻子”——嗅觉感受器散布在头部的一对触角上. 每个“鼻子”只要一个“鼻孔”与外界相通,内含上百个嗅觉神经细胞.若有气息进入“鼻孔”,这些神经立刻把气息抚慰改动成神经电脉冲,送往大脑.大脑依据不同气息肉体所发生的神经电脉冲的不同,就可区别出不同气息的肉体.因此,苍蝇的触角像是一台灵敏的气体剖析仪. 仿生学家由此失掉启示,依据苍蝇嗅觉器的构造和功用,仿制成一种十分奇特的小型气体剖析仪.这种仪器的“探头”不是金属,而是活的苍蝇.就是把十分纤细的微电极插到苍蝇的嗅觉神经上,将指点进去的神经电信号经电子线路缩小后,送给剖析器；剖析器一经觉察气息肉体的信号,便能收回警报.这种仪器曾经被装置在宇宙飞船的座舱里,用来检测舱内气体的成分. 这种小型气体剖析仪,也可丈量潜水艇和矿井里的有害气体.应用这种原理,还可用来改良计算机的输入装置和相关气体色层剖析仪的构造原理中. 从萤火虫到野生冷光 自从人类创造了电灯,生活变得便利、丰厚多了.但电灯只能将电能的很少一局部改动成可见光,其他大局部都以热能的方式糜费掉了,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、软体植物、甲壳植物、昆虫和鱼类等,而且这些植物收回的光都不发生热,所以又被称为“冷光”. 在众多的发光植物中,萤火虫是其中的一类.萤火虫约有1 500种,它们收回的冷光的颜色有黄绿色、橙色,光的亮度也各不相同.萤火虫收回冷光不只具有很高的发光效率,而且收回的冷光一般都很温和,很适宜人类的眼睛,光的强度也比拟高.因此,生物光是一种人类梦想的光. 迷信家研讨觉察,萤火虫的发光器位于腹部.这个发光器由发光层、透明层和反射层三局部组成.发光层具有几千个发光细胞,它们都含有荧光素和荧光酶两种肉体.在荧光酶的作用下,荧光素在细胞内水分的参与下,与氧化合便收回荧光.萤火虫的发光,实质上是把化学能改动成光能的进程. 早在40年代,人们依据对萤火虫的研讨,创造了日光灯,使人类的照明光源发生了很大变化.近年来,迷信家先是从萤火虫的发光器中分别出了纯荧光素,事先又分别出了荧光酶,接着,又用化学方法野生合成了荧光素.由荧光素、荧光酶、ATP(三磷酸腺苷)和水混合而成的生物光源,可在充溢爆炸性瓦斯的矿井中当闪光灯.由于这种光没有电源,不会发生磁场,因此可以在生物光源的照明下,做肃清磁性水雷等任务. 往常,人们已能用掺和某些化学肉体的方法失掉相似生物光的冷光,作为平安照明用. 电鱼与伏特电池 自然界中有许多生物都能发生电,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”. 各种电鱼放电的身手各不相同.放电才干最强的是电鳐、电鲶和电鳗.中等大小的电鳐能发生70伏左右的电压,而非洲电鳐能发生的电压高达220伏；非洲电鲶能发生350伏的电压；电鳗能发生500伏的电压,有一种南美洲电鳗竟能发生高达880伏的电压,称得上电击冠军,听说它能击毙像马那样的大植物. 电鱼放电的微妙终究在哪里?经过对电鱼的解剖研讨, 终究觉察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形成的.由于电鱼的种类不同,所以发电器的外形、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,陈设在身体中线两侧,共有200万块电板;电鲶的发电器根源于某种腺体,位于皮肤与肌肉之间,约有500万块电板.单个电板发生的电压很微小,但由于电板很多,发生的电压就很大了. 电鱼这种特殊的身手,惹起了人们极大的兴味.19世纪初,意大利物理学家伏特,以电鱼发电器官为模型,想象出世界上最早的伏打电池.由于这种电池是依据电鱼的自然发电器想象的,所以把它叫做“天然电器官”.对电鱼的研讨,还给人们这样的启示：假设能胜利地模拟电鱼的发电器官,那么,船舶和潜水艇等的动力效果便能失掉很好的处置. 水母的迎风耳 “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肯定联系.内地渔民都知道,生活在沿岸的鱼和水母成批地游向大海,就预示着风暴即未降临. 水母,又叫海蜇,是一种新鲜的腔肠植物,早在5亿年前,它就漂浮在陆地里了.这种高等植物有预测风暴的天赋,每当风暴降临前,它就游向大海避难去了. 原本,在蓝色的陆地上,由气氛和波浪抵触而发生的次声波 (频次为每秒8—13次),总是风暴降临的前奏曲.这种次声波人耳无法听到,小小的水母却很愚钝.仿生学家觉察,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,听石就抚慰球壁上的神经感受器,于是水母就听到了正在降临的风暴的隆隆声. 仿生学家仿照水母耳朵的构造和功用,想象了水母耳风暴预测仪,相当准确地模拟了水母感受次声波的器官.把这种仪器装置在舰船的前甲板上,当接遭到风暴的次声波时,可令旋转360°的喇叭自行中止旋转,它所指的方向,就是风暴行进的方向；指示器上的读数即可告知风暴的强度.这种预测仪能提早15小时对风暴作出预告,对航海和渔业的平安都有主要意义. -- 构造构件 关于构件,在截面面积相同的状况下,把资料尽可能放到远离中和轴的位置上,是有效的截面外形.幽默的是,在自然界许多动植物的组织中也表现了这个结论.例如：“疾风知劲草”,许多能接受狂风的植物的茎部是维管状构造,其截面是空心的.支持人承重和活动的骨骼,其截面上密实的骨质散布在周围,而稳固的骨髓充溢内腔.在修建构造中常被采用的空心楼板、箱形大梁、工形截面钣梁以及折板构造、空间薄壁构造等都是依据这条结论得来的. -- 斑马 斑马生活在非洲海洋,外形与一般的马没有什么两样,它们身上的条纹是为顺应生活环境而衍化进去的维护色.在一切斑马中,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.人类将斑马条纹运用到军事上是一个是很胜利仿生学例子. 补充（ 最新开展）： 仿生学与遗传学的整合是系统生物工程（systems bio-engineering）的理念,也就是开展遗传工程的仿生学.野生基因重组、转基因技术是自然重组、基因转移的模拟,还自然药物分子、生物高分子的野生合成是分子水平的仿生,野生神经元、神经网络、细胞自效果是细胞系统水平的仿生,跟随单基因遗传学、单基因转移开展到多基因系统调控研讨的系统遗传学（system genetics）、多基因转基因的合成生物学（synthetic biology）,以及纳米生物技术（nano-biotechnology）、生物计算（bio - .putation、DNA计算机技术的系统生物工程开展,仿生学曾经片面开展到一个从分子、细胞到器官的野生生物系统（artificial biosystem）开拓的时期. 人类的创造——来自植物的灵感迷信家依据火野猪的鼻子测毒的奇特身手制成了世界上第一批防毒面具.火箭升空应用的是水母、墨鱼反冲原理.科研人员经过研讨变色龙的变色身手,为部队研制出了不少军事伪装装备.迷信家研讨青蛙的眼睛,创造了电子蛙眼.美国空军经过毒蛇的“热眼”功用,研讨开拓出了微型热传感器.人类还应用蛙跳的原梦想象了蛤蟆夯(hang).人类模拟警犬的高灵敏嗅觉制成了用于侦缉的“电子警犬”. 仿生与高科技 迷信家经过对海豚游泳阻力小的研讨创造了能提高鱼雷航速的野生海豚皮；以及模拟袋鼠在沙漠活动方式的无轮汽车(腾跃机)等. 前苏联迷信院植物研讨所的迷信家在企鹅王的启示下,他们想象了一种新型汽车－－“企鹅王”牌极地越野汽车.这种汽车的开阔的底部,直接贴在雪面上,用轮勺撑动着行进,行驶速度可达50公里／小时. 迷信家模拟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经过对几种昆虫的研讨,曾经研制出一个小型的导航和飞行掌握装置.这种装置可以用来装备用于火星调查的小型飞行器. 英国迷信家在仿生学启示下,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运用了被称为“象鼻致动器”的装置.“象鼻”由一组用薄而稳固的资料做成的软管组成,模拟肌肉活动,推进鳍的活动.这种新式潜艇可以充任水底扫雷潜艇,用来凑合最细微的声响或搅扰便会引爆的水雷.
2011-10-24 11:20:57