传说古人看见风吹蓬草而发明了车轮;被带齿的叶子划伤了皮肤而发明了锯;达·芬奇模仿飞鸟而设计了扑翼机,自然界中的生灵给我们带来了丰富的想象力。一种研究模拟生物的方法在1960年产生了,这就是仿生学。40多年来,我们借助仿生技术已经能够遥测60亿光年远的天体,下探万米深的洋底,细窥原子的秘密……而且最新的发现又让我们对仿生学大为惊叹!
仿生学前沿——研究龙虾嗅觉
像龙虾这样的甲壳类动物在水中是用触角代替鼻子的功能去寻找食物和嗅出身边危险的。这是一个试验,我们看到的是气味流动的图像,每当龙虾摆动一下触角,就表明它嗅了一次,龙虾的触角随时分析这些水的成分和所含物质的浓度,从而判断周围的环境,目前研究人员正在进一步研究龙虾触角是如何分析水的成分的,将来利用龙虾嗅觉的仿生学原理,可以研究新型的水下化学成分传感器,更好地探测河流、海洋受化学污染的情况。
仿生学就是研究某些生物的特征,制造出具有这些生物特征的人工系统,简单的说就是临摹自然的优点,地球上大多数的生物都经过了20亿年的进化,它们所具有的适应大自然的丰富经验,给科学家带来了许多灵感。
研究小昆虫制造仿生机器人
苍蝇灵活自如的飞行技巧,全得益于它的翅膀结构。科学家用不锈钢薄片复制苍蝇的翅膀模拟它的运动模式,制造出微型飞行器,它在灾难救援、电子侦察等勘探领域大显身手。不只是苍蝇,就连蟑螂也能给科学家提供设计的灵感,科学家们发现,蟑螂在高速运动时,每次只有三条腿着地,一边两条,一边一条,循环反复,根据这个原理,仿生学家制造出机械蟑螂,它不仅每秒能够前进三米,而且平衡性非常好,能够适应各种恶劣环境,不远的将来,太空探索或排除地雷,就是它的用武之地。
仿生学前沿——仿生视网膜,给盲人带来光明
仿生学,不只是局限于对动植物的研究,人类本身的生理特征也可以成为研究的对象。最近,科学家通过研究人的视网膜而制造出一种仿生视网膜,这种人造视网膜的直径只有2毫米,但上面却覆盖有4000多个微型感光器。医生把人造视网膜植入患者眼球的背面,直接和眼球上的视神经相连。人造视网膜受到光线的刺激,会将光能转化为微弱的电脉冲,刺激视网膜上的视神经,这也许能帮助盲人实现见到光明的愿望。
仿生神经原,刺激肌肉恢复活力
科学家的想象力一下子从仿生视网膜中得到拓展,仿生神经元接踵而至,这让偏瘫或肌肉无力患者有了恢复行动自由的可能。这个仿生神经元其实就是一个微型电子装置,把它植入患者的肌肉后,它能与人的神经系统一道工作,代替因中风而受损的神经元,执行感知和运动功能,并发出电流刺激患者已经萎缩的肌肉。研究人员希望,将来仿生神经元还可以帮助瘫痪的患者重新站起来。仿生技术在医疗领域已崭露头角,相信不久的将来它会更好地造福于人类。
人虽是万物之灵,但地球上很多生物所具有的适应大自然的丰富经验和技能,却是人类不可比拟的。模仿它们的优点,开启我们的智慧,博大深邃的大自然永远是我们的良师益友。
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