1. 什麼是仿生眼,會給人類生活帶來怎樣的改變
仿生眼,是通過仿造生物眼球,把攝像機捕抓的畫面通過轉化為電極信號的方式傳遞給神經的人造眼珠。它們可以讓一些失明的人重獲光明,也可以讓一些視力障礙的人恢復視力,甚至有一些比較特殊工作的人,還可以通過特殊的仿生眼更好地開展工作。
長期從事電焊工作的人,由於電焊光強烈的刺激,對眼睛造成了很大的影響,視力也非常容易出現問題。如果有了仿生眼,就可以像相機鏡頭一樣,補充對應的保護措施,即可避免受到視力傷害。而一些需要從事視頻偵查工作的從業者,也可以藉助仿生眼,更好更快地對視頻信息進行記錄、查看、檢索……
當然,如果是警察的話,還可以結合資料庫的信息,一起看看到的人物進行搜索,非常快速地進行身份確認。
2. 哪些平板有ai人工智慧
人工智慧(ArTIficial Intelligence),英文縮寫為AI。它是研究、開發用於模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學。
人工智慧是計算機科學的一個分支,它企圖了解智能的實質,並生產出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應的智能機器,該領域的研究包括機器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統等。人工智慧從誕生以來,理論和技術日益成熟,應用領域也不斷擴大,可以設想,未來人工智慧帶來的科技產品,將會是人類智慧的「容器」。人工智慧可以對人的意識、思維的信息過程的模擬。人工智慧不是人的智能,但能像人那樣思考、也可能超過人的智能。
人工智慧是一門極富挑戰性的科學,從事這項工作的人必須懂得計算機知識,心理學和哲學。人工智慧是包括十分廣泛的科學,它由不同的領域組成,如機器學習,計算機視覺等等,總的說來,人工智慧研究的一個主要目標是使機器能夠勝任一些通常需要人類智能才能完成的復雜工作。但不同的時代、不同的人對這種「復雜工作」的理解是不同的。
人工智慧產品有哪些
人工智慧一般是作為輔助人類工作的工具出現的,掃地機器人、醫療機器人、服務員機器人等是最常見的人工智慧形態。事實上,人工智慧並不只有機器人一種形態,從領域上來看,包括機器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統等。今天我們就來看下,除了機器人,人工智慧的產品還有哪些。
谷歌人工智慧項目DeepMind
谷歌位於倫敦的研發部門DeepMind已經開發出能夠自主玩視頻游戲的人工智慧技術。以DeepMind技術為基礎的計算機系統,能以驚人的速度學習,快速掌握游戲玩法,精通游戲獲勝方法。此前,團隊稱之為深度Q-network學習網路,僅需觀察游戲畫面以及游戲得分的變化情況,即可分析獲得「通關技巧」以及獲得高分的玩法及演算法,能夠達到專業級人類玩家的水平。
目前這個系統在相同演算法,網路架構以及參數的設定下已經經過49個游戲的測試,目前已經能夠熟練22種游戲(包括上述的Space Invaders),達到專家級的游戲水平。這套系統進一步證明人工智慧可以通過深度學習,從而掌握游戲技巧,並獲得和人類一樣的操控力,甚至在某些方面超過人類。
IBM Watson
去年,IBM發布了Watson AnalyTIcs。Watson AnalyTIcs實現了基於自然語言的認知服務,可以為商務人士即時提供預測和可視化分析工具。Watson AnalyTIcs將於本年末推出基於雲服務的免費增值應用版本(Freemium Version),可在電腦及移動設備上使用。
Watson Analytics可提供自助式分析功能,包括數據訪問、數據清洗、數據倉庫,幫助企業用戶獲取和准備數據,並基於此進行分析、實現結果可視化,為使用者採取有效行動和開展進一步交互提供基礎和便利。
微軟人工智慧Torque中文版
今年2月份,微軟發布了一款為安卓平台的中國用戶度身打造、以手勢驅動並語音交互的人工智慧產品Torque中文版。作為微軟在安卓平台上的首個人工智慧產品,同時也是微軟首個針對可穿戴設備的中文產品,Torque的目標是用最小的界面把信息的傳遞做到最直接、最及時。Torque的誕生解放了安卓用戶的雙手,用戶只需要輕輕搖動手腕,然後對它說:「快樂大本營主持人」,「最近的肯德基在哪」,「打電話給張勇」等指令,就能體驗以極簡的動作輕松得到信息和完成更多任務——這也正是微軟對移動互聯時代,移動生產力和效率的理解。
據微軟表示,Torque和小冰、小娜等微軟人工智慧產品一樣,都採用了必應大數據平台作為底層引擎,用來處理每個用戶通過手機和移動互聯網上傳到雲里的語音命令;而微軟(亞洲)互聯網工程院的人工智慧產品團隊,針對中國用戶的偏好和習慣,在功能上做了特殊設計和本地化開發。
Youtube自動字幕
2009年時Google便已經利用他們的語音識別技術,在YouTube上提供實時的「自動字幕(Automatic Captions)」功能,除了讓用戶可以在避免干擾到他人以不開啟喇叭的狀況下,觀賞網路上成千上萬的各種影片內容。
YouTube調用Google的自動語音識別技術(ASR)給YouTube視頻加入字幕,這個技術來自於Google Voice。當然生成的字幕不可能100%准確,但起碼可以幫助你提高聽力來理解視頻內容,而且Google會一直改進自動語音識別技術的。這項技術支持英語、日語、韓語、西班牙語、德語、義大利語、法語、葡萄牙語、俄語、荷蘭的自動字幕。
除了自動字幕功能以外,YouTube還針對給視頻製作字幕的朋友添加了字幕時間和自動時間的功能,使大家可以更輕松的自己動手做字幕。你只需要創建一個簡單的文本文件,裡面寫上所有視頻里說的單詞,然後Google利用自動語音識別技術可以將文本里的這些話與自己識別出的話做對應,這樣准確率就提高了,而且你還不必花太多時間去一句一句的配字幕。
人工智慧仿生眼
英國曼徹斯特皇家眼科醫院已經成功實施了世界首例人工仿生機器眼移植治療老年性視網膜黃斑變性(AMD)所導致失明的手術。這個人工智慧仿生眼裝置被稱為Argus II,由兩部分組成:體內植入部分和體外病人必須穿戴的部分。植入設備將植入到病人的視網膜上,設備中含有電極陣列,電池和一個無線天線。外部設備包含一副眼鏡,內置前向的攝像頭和無線電發射器以及一個視頻處理單元。
攝像頭會捕捉到植入體正對面的畫面,將信號發送到視頻處理器上等待處理。經處理後的信號又被發送回眼鏡上,信號通過眼鏡被植入設備的天線所接收。最終,視頻被「輸出」到電極陣列上,電極陣列起到視神經模擬的作用。電極陣列的解析度達到60像素水平,這已經足夠讓植入設備追蹤物體運動的軌跡,看清基本的圖案和形狀,或者緩慢閱讀較大的文字。Argus II所提供的畫面是黑白的,但Argus的開發團隊正在努力對電極大腦刺激進行編譯,希望盡快能讓大腦接收彩色信號。
患者在手術後,恢復後已經能夠識別出垂直或水平的線條,能夠辨識出人臉,不需要放大鏡閱讀報紙。更有趣的是,通過這項手術,患者即使閉上眼睛也能夠看到眼睛的景象,這就讓人感到有一些有趣了。
此外,美國開發人工智慧眼球的公司--第二視覺公司開發的人工智慧眼球也已獲准上市,該產品可以讓完全失明的盲人重新恢復視力。
新聞寫作機器人
美聯社去年夏天起用Wordsmith平台自動撰寫財經新聞。按照美聯社商業新聞主管Lou Ferrara的說法,採用基於演算法的機器新聞寫作後,在無須增加新的人手的情況下,美聯社的商業新聞中關於企業季度經營狀況的報道量,將增加10多倍,即從原先每季度300篇上升到4400篇,而與此同時將能把之前用於此類報道的記者「解放」出來,讓其可以從事更具有創造性和挑戰性的新聞策劃和新聞源拓展工作。該系統剛上線時,尚需由人工審稿並對平台加以調整,三個月後已完全不需要人為干預。
康奈爾大學開發的鳥臉識別技術
康奈爾大學與VIsipedia研究計劃小組共同開發了Merlin Bird Photo ID軟體,可以藉助計算機視覺識別技術和深度機器學習來識別各種圖片中出現的鳥類種類。這對於入門的賞鳥人士和鳥類愛好者來說,是個非常不錯的軟體。通過深度機器學習,這個程序能夠在數秒內提供識別結果,前三種識別結果准確率已經達到了90%以上。
用戶可以通過上傳不知道種類的鳥類圖片,並且用方框框出需要識別的鳥類圖像縮小識別范圍。軟體能夠從數萬張圖片中指出已知種類的鳥,目前資料庫已經包含在北美常見的400多種鳥類。隨著用戶使用次數,和深度機器學習,准確度會日漸提高。康奈爾大學的教授Serge Belongie說:「計算機可以比人類更有效地處理圖片,它們能夠分類、建立索引、處理大量的圖形細節特徵來識別結果」。
Skype實時翻譯工具
微軟的實時翻譯工具Skype Translator將語音識別技術和微軟所謂的「深度神經網路及微軟已得到證明的靜態機器翻譯技術」結合在一起。能自動翻譯不同語言的語音通話和即時通信消息。
目前支持英語、西班牙語、義大利語和漢語普通話。此外,即時通信消息的翻譯已支持50種語言,包括法語、日語、阿拉伯語、威爾士語,甚至克林貢語。
由於這款翻譯工具集成了機器翻譯、語音識別、機器學習、大數據等先進技術,因此被廣泛看好。據了解,Skype中文實時口譯所需的語音識別技術,由微軟中國和美國的研究人員聯合開發
。
人工智慧所涉及的范圍
人工智慧涉及的學科比較多,生活中的方方面面都有人工智慧的實際應用, 主要涉及哲學和認知科學,數學,神經生理學,心理學,計算機科學,資訊理論,控制論,不定性論,仿生學等學科
研究范疇 :自然語言處理,知識表現,智能搜索,推理,規劃,機器學習,知識獲取,組合調度問題,感知問題,模式識別,邏輯程序設計,軟計算,不精確和不確定的管理,人工生命,神經網路,復雜系統,遺傳演算法 人類思維方式
應用領域: 智能控制,專家系統,機器人學,語言和圖像理解,遺傳編程 機器人工廠
實際應用 :機器視覺:指紋識別,人臉識別,視網膜識別,虹膜識別,掌紋識別,專家系統,智能搜索,定理證明,博弈,自動程序設計,還有航天應用等.
3. 中國的哪幾所大學有仿生學仿生機械學機器人學
人腦有意識,電腦有意識嗎?在科學極其發展的今天,電腦是否會超越人腦,人是否會成為電腦的奴隸?哲學不能不對這一問題做出回答。
人工智慧是20世紀中葉科學技術所取得的重大成果之一。它的誕生與發展對人類文明產生了巨大的影響和效益。同時也引起了哲學意識與人工智慧的理論探討。
人工智慧是相對於人類智能而言的。它是指用機械和電子裝置來模擬和代替人類的某些智能。人工智慧也稱「機器智能」或「智能模擬」。當今人工智慧主要是利用電子技術成果和仿生學方法,從大腦的結構方面模擬人腦的活動,即結構模擬。
人腦是智能活動的物質基礎,是由上百億個神經元組成的復雜系統。結構模擬是從單個神經元入手的,先用電子元件製成神經元模型,然後把神經元模型連接成神經網路(腦模型) ,以完成某種功能,模擬人的某些智能。如1957年美國康乃爾大學羅森布萊特等人設計的「感知機」;1975年日本的福島設計的「認知機」(自組織多層神經網路) 。
電子計算機是智能模擬的物質技術工具。它是一種自動、高速處理信息的電子機器。它採用五個與大腦功能相似的部件組成了電腦,來模擬人腦的相應功能。這五個部件是:(1) 輸入設備,模擬人的感受器(眼、耳、鼻等) ,用以接受外來的信息。人通過輸入設備將需要計算機完成的任務、課題、運算步驟和原始數據採用機器所能接受的形式告訴計算機,並經輸入設備把這些存放到存貯器中。(2) 存貯器,模擬人腦的記憶功能, 將輸入的信息存儲起來,供隨時提取使用,是電子計算機的記憶裝置。(3) 運算器,模擬人腦的計算、判斷和選擇功能,能進行加減乘除等算術運算和邏輯運算。(4) 控制器,人腦的分析綜合活動以及通過思維活動對各個協調工作的控制功能,根據存貯器內的程序,控制計算機的各個部分協調工作。它是電腦的神經中樞。 (5)輸出設備,模擬人腦的思維結果和對外界刺激的反映,把計算的結果報告給操作人員或與外部設備聯系,指揮別的機器動作。
以上五部分組成的電腦是電子模擬計算機的基本部分,稱為硬體。只有硬體還不能有效地模擬和代替人腦的某些功能,還必須有相應的軟體或軟設備。所謂軟體就是一套又一套事先編好的程序系統。
人工智慧的產生是人類科學技術進步的結果,是機器進化的結果。人類的發展史是人們利用各種生產工具有目的地改造第一自然( 自然造成的環境,如江河湖海、山脈森林等) ,創造第二自然( 即人化自然,如人造房屋、車輛機器等) 的歷史。人類為了解決生理機能與勞動對象之間的矛盾,生產更多的財富,就要使其生產工具不斷向前發展。人工智慧,是隨著科學技術的發展,在人們創造了各種復雜的機器設備,大大延伸了自己的手腳功能之後,為了解決迫切要延伸思維器官和放大智力功能的要求而產生和發展起來的。
從哲學上看,物質世界不僅在本原上是統一的,而且在規律上也是相通的。不論是機器、動物和人,都存在著共同的信息與控制規律,都是信息轉換系統,其活動都表現為一定信息輸入與信息輸出。人們認識世界與在實踐中獲取和處理信息的過程相聯系,改造世界與依據已有的信息對外界對象進行控制的過程相聯系。總之,一切系統都能通過信息交換與反饋進行自我調節,以抵抗干擾和保持自身的穩定。因此,可以由電子計算機運用信息與控制原理來模擬人的某些智能活動。
從其它科學上來說,控制論與資訊理論就是運用系統方法,從功能上揭示了機器、動物、人等不同系統所具有的共同規律。以此把實際的描述形式化,即為現象和行為建立一個數學模型;把求解問題的方式機械化,即根據數學模型,制定某種演算法和規則,以便機械地執行;把解決問題的過程自動化,即用符號語言把演算法和規則編成程序,交給知識智能機器執行某種任務,使電子計算機模擬人的某些思維活動。所以,控制論、資訊理論是"智能模擬"的科學依據,「智能模擬」是控制論、資訊理論在實踐中的最重要的實踐結果。
人工智慧是人類智能的必要補充,但是人工智慧與人類智能仍存在著本質的區別:
1 、人工智慧是機械的物理過程,不是生物過程。它不具備世界觀、人生觀、情感、意志、興趣、愛好等心理活動所構成的主觀世界。而人類智能則是在人腦生理活動基礎上產生的心理活動,使人形成一個主觀世界。因此,電腦與人腦雖然在信息的輸入和輸出的行為和功能上有共同之處,但在這方面兩者的差別是十分明顯的。從信息的輸入看,同一件事,對於兩個智能機具有相同的信息量,而對於兩個不同的人從中獲取的信息量卻大不相同。「行家看門道,外行看熱鬧」就是這個道理。從信息的輸出方面看,兩台機器輸出的同一信息,其信息量相等。而同一句話,對於飽於風霜的老人和天真幼稚的兒童,所說的意義卻大不相同。
2 、人工智慧在解決問題時,不會意識到這是什麼問題,它有什麼意義,會帶來什麼後果。電腦沒有自覺性,是靠人的操作完成其機械的運行機能;而人腦智能,人的意識都有目的性,可控性,人腦的思維活動是自覺的,能動的。
3 、電腦必須接受人腦的指令,按預定的程序進行工作。它不能輸出末經輸入的任何東西。所謂結論,只不過是輸入程序和輸入數據的邏輯結果。它不能自主地提出問題,創造性地解決問題,在遇到沒有列入程序的「意外」情況時,就束手無策或中斷工作。人工智慧沒有創造性。而人腦功能則能在反映規律的基礎上,提出新概念,作出新判斷,創造新表象,具有豐富的想像力和創造性。
4 、人工機器沒有社會性。作為社會存在物的人,其腦功能是適應社會生活的需要而產生和發展的。人們的社會需要遠遠超出了直接生理需要的有限目的,是由社會的物質文明與精神文明的發展程序所決定的。因此,作為人腦功能的思維能力,是通過社會的教育和訓練,通過對歷史上積累下來的文化的吸收逐漸形成的。人的內心世界所以豐富多采,是由於人的社會聯系是豐富的和多方面的,人類智能具有社會性。所以要把人腦功能全面模擬下來,就需要再現人的思想發展的整個歷史邏輯。這是無論多麼「聰明」的電腦都做不到的。隨著科學技術的發展,思維模擬范圍的不斷擴大,電腦在功能上會不斷向人腦接近。但從本質上看,它們之間只能是一條漸近線,它們之間的界限是不會清除的。模擬是近似而不能是等同。
人工智慧與人腦在功能上是局部超過,整體上不及。由於人工智慧是由人造機器而產生的,因此,人工智慧永遠也不會趕上和超過人類智能。所謂「機器人將超過人奴役人」、「人將成為計算機思想家的玩物或害蟲,…… 保存在將來的動物園」的「預言」是不能成立的。因為,它抹煞了人與機器的本質差別與根本界限。
人工智慧充實和演化了辯證唯物主義的意識論。它進一步表明了意識是人腦的機能,物質的屬性。電腦對人腦的功能的模擬,表明了意識並不是神秘的不可捉摸的東西,不是游離於肉體內外脫離人腦的靈魂,也不是人腦分泌出來的特殊物質形態,而是人腦的機能屬性。這就進一步證明了意識本質的原理。
人工智慧的出現深化了意識對物質的反作用的原理。人工智慧是人類意識自我認識的產物。電腦的出現,意昧著人類意識已能部分地從人腦中分化出來,物化為物質的機械運動。這不僅延長了意識的器官,也說明意識能反過來創造"人腦"。這是意識對人腦的巨大的反作用。從意識與人腦的相互關系中進一步深化了意識對物質形態進步的反作用,意識作為最高的物質屬性對於物質運動發展的反作用。
人工智慧引起了意識結構的變化,擴大了意識論的研究領域。電腦作為一種新形態的機器而進入了意識器官的行列。它不僅能完成人腦的一部分意識活動,而且在某種功能上還優於人腦。如人腦處理信息和採取行動的速度不如電腦,記憶和動作的准確性不如電腦。因此,在現代科學認識活動中,沒有人工智慧,就不會有人類認識能力的突破性發展和認識范圍的不斷擴大。電腦不僅依賴於人,人也依賴於電腦。這就使得在意識論結構上增加了對人工智慧的探討以及對人機互補的關系的探討。同時思維模擬,也把思維形式在思維中的作用問題突出出來,為意識論的研究提出了一個重要課題。
4. 有哪些儀器,機械運用了仿生學原理
仿生學是研究生物系統的結構和性質以及工程技術提供新的設計思想及工作原理的科學例子:蒼蠅,是細菌的傳播者,誰都討厭它。可是蒼蠅的楫翅(又叫平衡棒)是「天然導航儀」,人們模仿它製成了「振動陀螺儀」。這種儀器目前已經應用在火箭和高速飛機上,實現了自動駕駛。蒼蠅的眼睛是一種「復眼」,由3000多隻小眼組成,人們模仿它製成了「蠅眼透鏡」。「蠅眼透鏡」是用幾百或者幾千塊小透鏡整齊排列組合而成的,用它作鏡頭可以製成「蠅眼照相機」,一次就能照出千百張相同的相片。這種照相機已經用於印刷製版和大量復制電子計算機的微小電路,大大提高了工效和質量。「蠅眼透鏡」是一種新型光學元件,它的用途很多。蒼蠅與宇宙飛船
令人討厭的蒼蠅,與宏偉的航天事業似乎風馬牛不相及,但仿生學卻把它們緊密地聯系起來了。
蒼蠅是聲名狼藉的「逐臭之夫」,凡是腥臭污穢的地方,都有它們的蹤跡。蒼蠅的嗅覺特別靈敏,遠在幾千米外的氣味也能嗅到。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」只有一個「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沖,送往大腦。大腦根據不同氣味物質所產生的神經電脈沖的不同,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,根據蒼蠅嗅覺器官的結構和功能,仿製成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信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信號,便能發出警報。這種儀器已經被安裝在宇宙飛船的座艙里,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,有沒有隻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,它們都含有熒光素和熒光酶兩種物質。在熒光酶的作用下,熒光素在細胞內水分的參與下,與氧化合便發出熒光。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熒光素,後來又分離出了熒光酶,接著,又用化學方法人工合成了熒光素。由熒光素、熒光酶、ATP(三磷酸腺苷)和水混合而成的生物光源,可在充滿爆炸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哪裡?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。電鰻的發電器呈棱形,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,位於皮膚與肌肉之間,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
在自然界中,水母,早在5億多年前,它們就以經在海水裡生活了。「但是,水母跟順風耳又有什麼關系呢?」人們肯定會問這樣一個問題.因為,水母在風暴來臨之前,就會成群結隊地游向大海,就預示風暴既將來臨.但是,這又與「順風耳」有什麼關系呢?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8~13赫),是風暴來臨之前的預告.這種次聲波,人耳是聽不到的,而對水母來說卻是易如反掌.科學家經過研究發現,水母的耳朵里長著一個細柄,柄上有個小球,球內有塊小小的聽石.
科學家仿照水母耳朵的結構和功能,設計了水母耳風暴預測儀,相當精確地模擬了水母感受次聲波的器官.
技能訓練長頸鹿與宇航員失重現象
長頸鹿之所以能將血液通過長長的頸輸送到頭部,是由於長頸鹿的血壓很高。據測定,長頸鹿的血壓比人的正常血壓高出2倍。這樣高的血壓為什麼不會使長頸鹿患腦溢血而死亡呢?這與長頸鹿身體的結構有關。首先,長頸鹿血管周圍的肌肉非常發達,能壓縮血管,控制血流量;同時長頸鹿腿部及全身的皮膚和筋膜綳得很緊,利於下肢的血液向上迴流。科學家由此受到啟示,在訓練宇航員對,設置一種特殊器械,讓宇航員利用這種器械每天鍛煉幾小時,以防止宇航員血管周圍肌肉退化;在宇宙飛船升空時,科學家根據長頸鹿利用緊綳的皮膚可控制血管壓力的原理,研製了飛行服——「抗荷服」。抗荷服上安有充氣裝置,隨著飛船速度的增高,抗荷服可以充入一定量的氣體,從而對血管產生一定的壓力,使宇航員的血壓保持正常。同時,宇航員腹部以下部位是套入抽去空氣的密封裝置中的,這樣可以減小宇航員腿部的血壓,利於身體上部的血液向下肢輸送。
蛋殼與薄殼建築
蛋殼呈拱形,跨度大,包括許多力學原理。雖然它只有2 mm的厚度,但使用鐵錘敲砸也很難破壞它。建築學家模仿它進行了薄殼建築設計。這類建築有許多優點:用料少,跨度大,堅固耐用。薄殼建築也並非都是拱形,舉世聞名的悉尼歌劇院則像一組泊港的群帆。
-- 結構構件
對於構件,在截面面積相同的情況下,把材料盡可能放到遠離中和軸的位置上,是有效的截面形狀。有趣的是,在自然界許多動植物的組織中也體現了這個結論。例如:「疾風知勁草」,許多能承受狂風的植物的莖部是維管狀結構,其截面是空心的。支持人承重和運動的骨骼,其截面上密實的骨質分布在四周,而柔軟的骨髓充滿內腔。在建築結構中常被採用的空心樓板、箱形大梁、工形截面鈑梁以及折板結構、空間薄壁結構等都是根據這條結論得來的。
-- 斑馬
斑馬生活在非洲大陸,外形與一般的馬沒有什麼兩樣,它們身上的條紋是為適應生存環境而衍化出來的保護色。在所有斑馬中,細斑馬長得最大最美。它的肩高140-160厘米,耳朵又圓又大,條紋細密且多。斑馬常與草原上的牛羚、旋角大羚羊、瞪羚及鴕鳥等共外,以抵禦天敵。人類將斑馬條紋應用到軍事上是一個是很成功仿生學例子。
昆蟲與仿生
昆蟲個體小,種類和數量龐大,占現存動物的75%以上,遍布全世界。它們有各自的生存絕技,有些技能連人類也自嘆不如。人們對自然資源的利用范圍越來越廣泛,特別是仿生學方面的任何成就,都來自生物的某種特性,本文簡要介紹昆蟲與仿生學。(右為家蠅的眼睛)
蝴蝶與仿生五彩的蝴蝶錦色粲然,如重月紋鳳蝶,褐脈金斑蝶等,尤其是螢光翼鳳蝶,其後翅在陽光下時而金黃,時而翠綠,有時還由紫變藍。科學家通過對蝴 蝶色彩的研究,為軍事防禦帶來了極大的裨益。在二戰期間,德軍包圍了列寧格勒,企圖用轟炸機摧毀其軍事目標和其他防禦設施。蘇聯昆蟲學家施萬維奇根據當時 人們對偽裝缺乏認識的情況,提出利用蝴蝶的色彩在花叢中不易被發現的道理,在軍事設施上覆蓋蝴蝶花紋般的偽裝。因此,盡管德軍費盡心機,但列寧格勒的軍事 基地仍安然無惹,為贏得最後的勝利奠定了堅實的基礎。根據同樣的原理,後來人們還生產出了迷彩服,大大減少了戰斗中的傷亡。
人造衛星在太空中由於位 置的不斷變化可引起溫度驟然變化,有時溫差可高達兩、三網路,嚴重影響許多儀器的正常工作。科學家們受蝴蝶身上的鱗片會隨陽光的照射方向自動變換角度而調 節體溫的啟發,將人造衛星的控溫系統製成了葉片正反兩面輻射、散熱能力相差很大的百葉窗樣式,在每扇窗的轉動位置安裝有對溫度敏感的金屬絲,隨溫度變化可 調節窗的開合,從而保持了人造衛星內部溫度的恆定,解決了航天事業中的一大難題。
甲蟲與仿生屁步甲炮蟲自衛時,可噴射出具有惡臭的高溫液體 「炮彈」,以迷惑、刺激和驚嚇敵害。科學家將其解剖後發現甲蟲體內有3個小室,分別儲有二元酚溶液、雙氧水和生物酶。二元酚和雙氧水流到第三小室與生物酶 混合發生化學反應,瞬間就成為100℃的毒液,並迅速射出。這種原理目前已應用於軍事技術中。二戰期間,德國納粹為了戰爭的需要,據此機理製造出了一種功 率極大且性能安全可靠的新型發動機,安裝在飛航式導彈上,使之飛行速度加快,安全穩定,命中率提高,英國倫敦在受其轟炸時損失慘重。美國軍事專家受甲蟲噴 射原理的啟發研製出了先進的二元化武器。這種武器將兩種或多種能產生毒劑的化學物質分裝在兩個隔開的容器中,炮彈發射後隔膜破裂,兩種毒劑中間體在彈體飛 行的8—10秒內混合並發生反應,在到達目標的瞬間生成致命的毒劑以殺傷敵人。它們易於生產、儲存、運輸,安全且不易失效。螢火蟲可將化學能直接轉變成光 能,且轉化效率達100%,而普通電燈的發光效率只有6%。人們模仿螢火蟲的發光原理製成的冷光源可將發光效率提高十幾倍,大大節約了能量。另外,根據甲 蟲的視動反應機制研製成功的空對地速度計已成功地應用於航空事業中。
蜻蜓與仿生
蜻蜒通過翅膀振動可產生不同於周圍大氣的局部不穩定氣流,井 利用氣流產生的渦流來使自己上升。蜻蜒能在很小的推力下翱翔,不但可向前飛行,還能向後和左右兩側飛行,其向前飛行速度可達72km/小時。此外,蜻蜒的 飛行行為簡單,僅靠兩對翅膀不停地拍打。科學家據此結構基礎研製成功了直升飛機。飛機在高速飛行時,常會引起劇烈振動,甚至有時會折斷機翼而引起飛機失 事。蜻蜒依靠加重的翅痣在高速飛行時安然無恙,於是人們仿效蜻蜒在飛機的兩翼加上了平衡重錘,解決了因高速飛行而引起振動這個令人棘手的問題。
蒼蠅與仿生昆蟲學家研究發現,蒼蠅的後翅退化成一對平衡棒。當它飛行時,平衡棒以一定的頻率進行機械振動,可以調節翅膀的運動方向,是保持蒼蠅身體平 衡的導航儀。科學家據此原理研製成一代新型導航儀——振動陀螺儀,大大改進了飛機的飛行性能LlJ,可使飛機自動停止危險的滾翻飛行,在機體強烈傾斜時還 能自動恢復平衡,即使是飛機在最復雜的急轉彎時也萬無一失。蒼蠅的復眼包含4000個可獨立成像的單眼,能看清幾乎360。范圍內的物體。在蠅眼的啟示 下,人們製成了由1329塊小透鏡組成的一次可拍1329張高解析度照片的蠅眼照像機,在軍事、醫學、航空、航天上被廣泛應用。蒼蠅的嗅覺特別靈敏並能對 數十種氣味進行快速分析且可立即作出反應。科學家根據蒼蠅嗅覺器官的結構,把各種化學反應轉變成電脈沖的方式,製成了十分靈敏的小型氣體分析儀,目前已廣 泛應用於宇宙飛船、潛艇和礦井等場所來檢測氣體成分,使科研、生產的安全系數更為准確、可靠。
蜂類與仿生蜂巢由一個個排列整齊的六稜柱形小 蜂房組成,每個小蜂房的底部由3個相同的菱形組成,這些結構與近代數學家精確計算出來的——菱形鈍角109。28』,銳角70。32』完全相同,是最節省 材料的結構,且容量大、極堅固,令許多專家贊嘆不止。人們仿其構造用各種材料製成蜂巢式夾層結構板,強度大、重量輕、不易傳導聲和熱,是建築及製造航天飛 機、宇宙飛船、人造衛星等的理想材料。蜜蜂復眼的每個單眼中相鄰地排列著對偏振光方向十分敏感的偏振片,可利用太陽准確定位。科學家據此原理研製成功了偏 振光導航儀,早已廣泛用於航海事業中。
其它昆蟲與仿生
跳蚤的跳躍本領十分高強,航空專家對此進行了
生物學家通過對蛛絲的研究製造出高級絲線,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。
響尾蛇導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武器。
火箭升空利用的是水母、墨魚反沖原理。
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武器—一塊干膠炮彈。
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,借鑒陸地動物的皮毛結構,設計出一種KEG保溫面料,並具有防風和導濕的功能。
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導彈。人類還利用蛙跳的原理設計了蛤蟆夯。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。
仿生學是人類一直使用的方法,如模仿海豚皮而構造的"海豚皮游泳衣"、科學家研究鯨魚的皮膚時,發現其上有溝漕的結構,於是有個科學家就依照鯨魚皮構造,造成一個薄膜蒙在飛機的表面,據實驗可節約能源3%,若全國的飛機都蒙上這樣的表面,每年可節約幾十億。又如有科學家研究蜘蛛,發現蜘蛛的腿上沒有肌肉,有腳的動物會走,主要是靠肌肉的收縮,現在蜘蛛沒有肌肉為什麼會走路?經研究蜘蛛不是靠肌肉的收縮進行走路的,而是靠其中的"液壓"的結構進行走路,據此人們發明了液壓步行機……總之,從自然界得到啟迪,模仿其結構進行發明創造.這就是仿生學. 這是我們向自然界學習的一個方面。
附(仿生學現象簡表):
1。從令人討厭的蒼蠅身上,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里,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,設計了水母耳風暴預測儀,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,准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准確地識別出特定形狀的飛機、艦船和導彈等。特別是能夠區別真假導彈,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」。這種探路儀內裝一個超聲波發射器,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。船槳模仿的是鴨的蹼。
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復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。
16.樹葉的排列和悉尼大劇院的建設。
17.潛水艇和魚的沉浮。
18.響尾蛇和空對空響尾蛇導彈。
19.人們根據章魚發明煙霧彈。
20.根據蛋殼發現拱形的承受力量。
21.飛機飛行時產生的劇烈抖動是根據蜻蜓改善的。
22.變色衣服是學習蝴蝶上的鱗片。
23.防水衣服是仿荷葉造的。
24.滑鼠是仿老鼠的。
都是網路搜的 希望可以幫你解決。。
5. 3d仿生眼什麼時間問世
據外媒報道,美國明尼蘇達大學的研究團隊近日成功利用3D列印技術,研發出一款能模仿視網膜功能、可感應光線變化的「仿生眼」。經改良後,這項新發明或可讓視力障礙人士重見光明。研究人員把玻璃制的半球體放進3D列印機中,列印機將含有銀粒的墨水均勻地印在半球體上。待墨水干透後,研究人員把光電二極體裝在半球體上。光電二極體能感應光線、把眼前的影像轉為電脈沖,並把它們傳送到視網膜細胞中。最後,視網膜細胞把信息傳到大腦,令視障者「看見」眼前影像。麥卡爾平博士承認,暫時無法確定這款仿生眼何時可推出市面,團隊目前仍在嘗試把更多感光零件安裝在義眼上,並且希望能用一種更柔軟的材料製作,讓它可以更安全地植入人類的眼窩中。
6. 再裝一個眼睛變楊戩如何仿生眼是不是給盲人和機器人朋友帶來福音呢
人眼是一種復雜的儀器,圖像通過球體前面的一個彎曲的透鏡進入,並通過其粘稠的玻璃體液體,然後到達感光視網膜,視網膜將信號傳遞給視神經,視神經將圖像傳送到大腦。
為了解決這個問題,香港科學技術大學的研究者將軟鋁箔變形成半球形。然後他們用電化學方法處理這種金屬,將其轉化為一種叫做氧化鋁的絕緣體。這個過程也使這種材料布滿了納米級的孔隙。結果,研究人員得到了一個彎曲的半球體,這個半球體上有密集聚集的孔,他們可以在其中“生長”鈣鈦礦納米線。納米線的密度非常高,它實際上甚至比人類眼睛中感光細胞的密度還要高。
7. 各種眼病患者都有救,首個人造軟性視網膜問世
一名英國的研究人員研發了世界上第一個人造的視網膜軟組織。因為它不包含任何堅硬的材料,所以這個組織可以避開目前的機械植入物所造成的問題,成功植入人體。
眼睛不再是一個難題
大家都知道,當眼睫毛或是一點點灰塵,以及哪怕是最微小的異物進入眼睛,都將會引起疼痛。雖然這種程度的敏感性對於保護我們的眼睛,讓它們能正常工作是必不可少的,但對於視網膜的植入,這確實是一個很嚴重的問題。
視網膜是眼睛後面的一層敏感組織,在視力中起了重要的作用,若是視網膜損害則會導致眼睛失明。在過去的幾年裡,植入了視網膜的患者們在恢復的過程中都會遇到各樣問題,但這些問題都是機械性設備的植入所引起的,它們會給已經損壞的眼睛帶來巨大的傷害。
牛津大學的研究人員Vanessa Restrepo-Schild在大學新聞發布會上表示:「人類的眼睛是非常敏感的,這就是為什麼像金屬視網膜這樣的異物在植入後,會導致炎症或是留下疤痕。」為了解決這一難題,她帶領她的團隊,創造出了世界上第一個人工合成的視網膜軟組織。
8. 機器人仿生
「仿生機器人」是指模仿生物、從事生物特點工作的機器人。
首先,模仿某些昆蟲而製造出來的機器人並非簡單。比如,國外有的科學家觀察發現,螞蟻的大腦很小,視力極差,但它的導航能力高超:當螞蟻發現食物源後回去召喚同伴時,是把這一食物的映像始終存儲在它的大腦里,並利用大腦里的映像與眼前真實的景像相匹配的方法,循原路返回。科學家認為,模仿螞蟻這一功能,可使機器人在陌生的環境中具有高超的探路能力。其次,過去、現在甚至未來,對仿生機械(器)的研究,都是多方面的,也就是既要發展模仿人的機器人,又要發展模仿其他生物的機械(器)。機器人未問世之前,人們除研究製造自動偶人外,對機械動物非常感興趣,如傳說諸葛亮製造木牛流馬,現代計算機先驅巴貝吉設計的雞與羊玩具,法國著名工程師鮑堪松製造的鳧水的鐵鴨子等,都非常有名。在機器人向智能機器人發展的時程中,就有人提出「反對機器人必須先會思考才能做事」的觀點,並認為,用許多簡單的機器人也可以完成復雜的任務。20世紀90年代初,美國麻省理工學院的教授布魯克斯在學生的幫助下,製造出一批蚊型機器人,取名昆蟲機器人,這些小東西的習慣和蟑螂十分相近。它們不會思考,只能按照人編制的程序動作。幾年前,科技工作者為聖地亞哥市動物園製造電子機器鳥,它能模仿母兀鷹,准時給小兀鷹餵食;日本和俄羅斯製造了一種電子機器蟹,能進行深海控測,採集岩樣,捕捉海底生物,進行海下電焊等作業。美國研製出一條名叫查理的機器金槍魚,長1.32米,由2843個零件組成。通過擺動軀體和尾巴,能像真的魚一樣游動,速度為7.2千米/小時。可以利用它在海下連續工作數個月,由它測繪海洋地圖和檢測水下污染,也可以用它來拍攝生物,因為它模仿金槍魚惟妙惟肖。有的科學家正在設計金槍魚潛艇,其實就是金槍魚機器人,行駛速度可達20節,是名副其實的水下游動機器。它的靈活性遠遠高於現有的潛艇,幾乎可以達到水下任何區域,由人遙控,它可輕而易舉地進入海底深處的海溝和洞穴,悄悄地溜進敵方的港口,進行偵察而不被發覺。作為軍用偵察和科學探索工具,其發展和應用的前景十分廣闊。同樣,研究製造昆蟲機器人,其前景也是非常美好的。例如,有人研製一種有彈性腿的機器昆蟲,大小隻有一張信用卡的1/3左右,可以像蟋蟀一樣輕松地跳過障礙,一小時幾乎可前進37米。這種機器昆蟲最特殊的地方是突破了「牽動關節必須加發動機」的觀念。發明家用的新方法是:由鉛、鋯仿生機器人
、鈦等金屬條構成一個雙壓電晶片調節器。當充電時,調節器彎曲,充完電了它又彈回原狀,反復充電,它就成了振動條。在振動條上裝有昆蟲肢體,振動條振動就成了機器昆蟲的動力,每次振動都會使這種爬行昆蟲前進2毫米。通過一隻「蟲王」就可以控制一大群機器昆蟲,由它以接力形式把控制指令傳送給每個機器昆蟲。應用這種機器昆蟲可以在戰場上完成偵察、運送物品,或在其他星球進行探路
9. 仿生學的機器
1.蒼蠅與航天
令人討厭的蒼蠅,與宏偉的航天事業似乎風馬牛不相及,但仿生學卻把它們緊密地聯系起來了。
蒼蠅是聲名狼藉的「逐臭之夫」,凡是腥臭污穢的地方,都有它們的蹤跡。蒼蠅的嗅覺特別靈敏,遠在幾千米外的氣味也能嗅到。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」只有一個「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沖,送往大腦。大腦根據不同氣味物質所產生的神經電脈沖的不同,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信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信號,便能發出警報。這種儀器已經被安裝在宇宙飛船的座艙里,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。
2.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,有沒有隻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,它們都含有熒光素和熒光酶兩種物質。在熒光酶的作用下,熒光素在細胞內水分的參與下,與氧化合便發出熒光。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熒光素,後來又分離出了熒光酶,接著,又用化學方法人工合成了熒光素。由熒光素、熒光酶、ATP(三磷酸腺苷)和水混合而成的生物光源,可在充滿爆炸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。
3.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哪裡?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。電鰻的發電器呈棱形,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,位於皮膚與肌肉之間,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。
令人討厭的蒼蠅,與宏偉的航天事業似乎風馬牛不相及,但仿生學卻把它們緊密地聯系起來了。
蒼蠅是聲名狼藉的「逐臭之夫」,凡是腥臭污穢的地方,都有它們的蹤跡。蒼蠅的嗅覺特別靈敏,遠在幾千米外的氣味也能嗅到。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」只有一個「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沖,送往大腦。大腦根據不同氣味物質所產生的神經電脈沖的不同,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信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信號,便能發出警報。這種儀器已經被安裝在宇宙飛船的座艙里,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。