仿生学的应用科学.PPTVIP

* 研究和模拟的是生物机体外部形态和内部结构的力学原理。研究最多的是植物的茎、叶及动物体形、肌肉、骨骼的结构力学（structural mechanics）原理，以及动物的飞行、游泳、血液循环系统的流体力学（hydromechanics）原理。 第5节 力学仿生学 1、事例 .生物与航海 .生物与航空 .生物与建筑 第5节 力学仿生学 2、生物与航海----轮船对海洋生物体形的模仿 模仿鳕鱼、鲇(nian)鱼外形建造的“复仇号”帆船 第5节 力学仿生学 3、生物与航海----轮船对海洋生物体形的模仿 第5节 力学仿生学 4、生物与航海----轮船对海洋生物体形的模仿 俄罗斯海军新型核潜艇 第5节 力学仿生学 5、生物与航海----轮船对海洋生物结构的模仿 模仿鲸的胸鳍(qi)给船装上了船鳍 第5节 力学仿生学 6、生物与航海----轮船对海洋生物结构的模仿 模仿鱼和鲸体表粘液合成了几种人工粘液，以减小湍流 第5节 力学仿生学 7、生物与航海----轮船对海洋生物结构的模仿 潜水艇在航行时会造成巨大的湍(tuan)流 海豚游泳时身边的湍(tuan)流很小 第5节 力学仿生学 人造海豚皮构造图 8、生物与航海----轮船对海洋生物结构的模仿 海豚皮肤构造模式图 第5节 力学仿生学 鹰击长空 啸傲云天 9、生物与航空 第5节 力学仿生学 10、生物与航空----飞鸟与飞机 达芬奇设计的扑翼飞机 第5节 力学仿生学 飞机在滑进飞行时与飞鸟飞行时的体形和翅膀极为相似。 11、生物与航空----飞鸟与飞机 第5节 力学仿生学 12、生物与航空----昆虫与飞机 现代先进的飞机能够模仿昆虫在空中作各种花样演习 第5节 力学仿生学 13、生物与航空----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。 第5节 力学仿生学 14、生物与航空----昆虫与飞机 飞机仿造蜻蜓的翅膀配重防止振颤 第5节 力学仿生学 艺术珍品——— 澳大利亚悉尼歌剧院 15、生物与建筑　　薄壳结构：薄而耐压，省材而强度大，同时外观美丽 第5节 力学仿生学 东京中银舱体楼 16、生物与建筑 　　舱体结构:模仿植物叶片空间配置,利于采光。 第5节 力学仿生学 17、生物与建筑 　　圆顶屋：外形美观，光线明亮，空气流通，结构完整，节省材料。 美国佛罗里达的 [未来世界]博物馆 第5节 力学仿生学 研究和模拟的是生物体中的各类化学反应,包括酶学(enzymology)原理、选择性生物膜(biomembrane)、生物结构的能量转化、生物发光(bioluminescence)、生物发电（bioelectricity）等。 第6节 化学仿生学 1、事例 .人工嗅觉（电子鼻） .仿生物膜(人工膜) 药物等化学物质的仿生合成 人工昆虫信息激素 第6节 化学仿生学 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。 2、动物嗅觉----狗的嗅觉过程 第6节 化学仿生学 3、人工嗅觉----嗅敏检测仪，俗称“电子鼻” 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：一类以SnO2（氧化锡）为主体的金属半导体，它是一种表面效应很强的材料。 第6节 化学仿生学 4、生物膜的选择吸收----细胞膜的结构特点(S. Jon Singer和Garth Nicolson提出液态镶嵌模型，Singer-Nicolson fluid mosaic membrane model) 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。 第6节 化学仿生学 5、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）。 第6节 化学仿生学 第7节 医学仿生学 研究的是人工脏器、生物医学的图象识别以及医学信号的分析与处理。 自动化机器人从月球土壤中提取气体 1、智能机器人----自动化机器 第8节 整体仿生学 2、智能机器人----智能计算机组成 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