『壹』 老師要求我們從一些小動物身上得到啟示發明一種東西,誰能幫幫我.(自己發明）
蝙蝠-雷達
小鳥-飛機
青蛙-電子蛙眼
鯊魚-潛水艇
變色龍-便衣
鯨魚-提高輪船速度
蜻蜓-讓飛機的機翼不會破碎
長頸鹿-抗荷服
海母-暴雨檢查器
螢火蟲-人工冷光
龍蝦-氣味探測儀
1。由令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。船槳模仿的是魚的鰭。
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。
有名的例子很多，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.另一方面,我們還可以從自然的規律中得到啟迪,利用其原理進行設計(包括設計演算法),這就是智能計算的思想
鳥類對仿生學的貢獻
從始祖鳥的出現到現在，在這億萬年的漫長進化過程中，鳥類形成了許多卓有成效的導航、識別、計算、能量轉換等系統，其靈敏性、高效性、准確性、抗乾旱性都另人驚嘆不已。人們研究這些結構和功能原理並加以模擬，用來改善現有的或創造新的機械、儀器、工藝，這就是仿生學研究的一項重要內容。
鳥類有高超的飛行本領，當然現代的飛機在很多性能上都遠遠超過鳥類，可是在節約能源上，在靈巧性上就相形見絀了。如一隻鳥連續在海洋上空飛行4000多公里，體重減輕0.06公斤；小巧的蜂鳥不僅能垂直起落，而且在吮吸花蜜時能取直立姿勢，懸在空中進退自如，靈活異常。對這些特殊功能的研究利用，將會使飛機的性能進一步得到改進。
如野鴨能悠然自得地飛行在9500米的半高空，而人在登上4500米時呼吸已經感到很困難了。研究鳥為什麼會在空氣稀薄的條件下腦血管依然暢通，可對人類在供氧不足的環境中正常生活和延長生命有重要意義。
鴿子在仿生學方面有很大的貢獻。它的腿上有一個小巧而靈敏的感受地震的特殊結構，人們根據它的原理仿製出一種新的地震儀，使地震預報更加准確。它的眼睛有著特殊的識別本領，這是由於它的視網膜上有6種功能專一的神經節細胞：葉亮度檢測器、普通邊檢測器、凸邊檢測器、方向檢測器、垂直邊檢測器、水平檢測器，人們模仿它視網膜上的細胞結構製成的鴿眼電子模型，雖結構還不及它的復雜和完善，但安裝在警戒雷達上、應用於電子計算機處理有關數據方面已有廣闊的前景。
地球上海水占總水量的97％。而海水的人工淡化器目前設備龐大、結構復雜、耗能量高。但海鷗、信天翁這些海鳥卻可以通過眼睛附近一條鹽腺把喝下去的海水中的鹽分排出，一旦完成這個功能的模擬，人類利用海洋的前景將會更加廣闊。
此外，人們根據鷹眼的結構正在研製鷹眼系統導彈，這種導彈在飛臨打擊目標上空時就能自動尋找、識別目標而跟蹤攻擊。
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/h。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，是建築及製造太空梭、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大量研究，英國一飛機製造公司從其垂直起跳的方式受到啟發，成功製造出了一種幾乎能垂直起落的鷂式飛機。現代電視技術根據昆蟲單復眼的構造特點，造出了大屏幕彩電，又可將一台台小彩電熒光屏組成一個大畫面，且可在同一屏幕上任意位置框出某幾個特定的小畫面，既可播映相同的畫面，又可播映不同的畫面。科學家根據昆蟲復眼的結構特點研製成功的多孔徑光學系統裝置，更易於搜索到目標，已在國外一些重要武器系統中應用。根據某些水生昆蟲的組成復眼的單眼之間相互抑制的原理，製成的側抑制電子模型，用於各類攝影系統，拍出的照片可增強圖像邊緣反差和突出輪廓，還可用來提高雷達的顯示靈敏度，也可用於文字和圖片識別系統的預處理工作。美國利用昆蟲復眼加工信息及定向導航原理，研製了具有很大實用價值的仿昆蟲復眼尋的末制導導引頭的工程模型。日本利用昆蟲形態及特性開發研製了六足機器人等工學機器和建築物的新構造方式。
-- 未來展望
昆蟲在億萬年的進化過程中，隨著環境的變遷而逐漸進化，都在不同程度地發展著各自的生存本領。隨著社會的發展，人們對昆蟲的各種生命活動掌握得越來越多，越來越意識到昆蟲對人類的重要性，再加上信息技術特別是計算機新一代生物電子技術在昆蟲學上的應用，模擬昆蟲的感應能力而研製的檢測物質種類和濃度的生物感測器，參照昆蟲神經結構開發的能夠模仿大腦活動的計算機等等一系列的生物技術工程，將會由科學家的設想變為現實，並進入各個領域，昆蟲將會為人類做出更大的貢獻。
-- 昆蟲知多少
對人類危害最大的昆蟲是蚊子，它們每年使300萬人死於其傳染的瘧疾、黃熱病、登革熱等疾病。
螞蟻是力氣最大的昆蟲，它可支撐其體重300倍的重物。
跳蚤是跳高冠軍，它一跳就是其體長的200倍。這相當於人跳400m高。
蝗蟲是飛行能力最強的昆蟲，它可以連續不停地飛行9個小時。
食量最大的天蛾幼蟲，它在出生一個月內可吃掉比其體重重80000倍的東西。
一頭桑蠶可紡出長達一公里多長的單條纖維。
移動最快的昆蟲是熱帶蟑螂，每秒鍾可移動40～43倍體長的距離，相當於人每秒前進130m。
小蚋是翅振速率最快的昆蟲，每秒鍾可拍打60000萬次。
反差最大的昆蟲是產於非洲的一種鳳蝶，美不勝收，但其臭無比，而且有劇毒。
天蛾是嗅覺歸靈敏的昆蟲，其雄蛾可以在十幾公里以外嗅到雌蛾散發出的氣味。雖然雌蛾釋放的信息素只有0.0001mg。
眼睛最多的昆蟲是晴蜓，它的一隻復眼由28000個單眼組成。
最勤勞的昆蟲是蜜蜂，它一生不辭勞苦地到處尋覓花粉、花蜜，直到死亡。
蜂巢中，由40g蠟築出的蜜室可以承載2kg重蜂蜜。
蜜蜂要採集2000朵花的花蜜才能生產出一茶匙的蜂蜜。
螢火蟲是光能轉換率最好的昆蟲，它們可將90%的能量轉換成光能。我們平時用的燈泡能量轉換率只有5.5%。
最小的昆蟲是北美的一種小蟲，身長僅0.25mm，可直接穿過一個針眼。
最大的昆蟲是產於印度尼西亞的大竹節蟲，其翼間寬33cm，另一種印度大蠶蛾，翅展開寬度亦有30cm。
外表形態最原始的昆蟲是蟑螂，2.5億年來它們幾乎完全沒變。
白蟻含有60%的蛋白質，而牛排只含15%，所以以昆蟲作食物的人越來越多，可以預料白蟻將是人類未來重要的蛋白質來源之一。
最美麗的昆蟲是鞘翅目中的一種花金龜，其鞘翅上有金色、寶藍、煙黑、檸檬黃、桃紅和豆綠等色，還有發亮的紫色觸角，而且極協調。據說每隻可售到五萬美元。
種類最多的昆蟲是鞘翅目昆蟲，科學家預計地球上可能有三百萬種以上，而目前有記錄的已近五十萬種，幾乎占已知動物總類的30%和昆蟲種類的一半。
從仿生學角度來看，被人類研究得最多的昆蟲是蒼蠅，其眼、足、平衡棒、舐吸式口器、免疫能力、飛行技巧等諸多方面的仿生成果以應用到人類生活的許多方面。
炮蟲（步甲科屁步甲屬）會自行噴出溫度約100℃、由過氧化氫和氫醌混合腐蝕性氣體來驅趕進犯者。它像槍一樣地連續射20次，射程為5cm，為其體長的4倍。這種甲蟲不會受熱或腐蝕性氣體的傷害。
智商最高的昆蟲是蜜蜂，一美科學家在按1、2、4、8、16、32……的規律往地上白方塊上加糖，在其加完32正准備到64位方塊時，那兒已經有許多蜜蜂在等候了，該科學家沮喪地說：「也不知是我在拿它們做試驗，還是它們在拿我在做試驗！」。這一發現證明了有些動物也有抽象思維能力。
昆蟲中最殘酷且規模最大的戰爭發生在螞蟻中，本人曾親睹過這樣一件事。在一近一平方米的范圍內全是我們常見的螞蟻，它們在激戰，死傷無數。據說南美的蟻戰規模還有大得多。這種戰爭場面不太容易看得到。
-- 昆蟲與仿生學
被稱為「仿生蒼蠅」的一種機器人可能會引起戰場外科的一場革命。它將是第一種在戰場上那能被帶領到負傷軍人那裡和給他們作緊急處理的機器人，在那裡，由外科醫生操作太危險了。
以前的外科醫生機器人局限性很大，因為它們依靠受傷的軍人攜帶。
「仿生蒼蠅」找到傷員後，就展開它的馬達驅動的手臂，執行外科手術，由可能在數百英里遠的醫生來引導。這種新的機器人是第一次使用兩只手臂來進行遙控外科操作。
這種機器人將於本周稍後在海牙的國際醫學模擬和教育會議上展示。
遠程外科醫生用視頻照相機, 3D視頻圖像，立體聲和遠程工具和力量反饋來控制機器人。當外科醫生移動工具，仿生蒼蠅的手臂就進行模仿。當機器人碰到軟組織，外科醫生就通過力量反饋感到有阻力。
它已經被美國軍醫使用，作為訓練幫助，並且在動物身上進行一些復雜的操作。
-- 蜜 蜂
蜂有許多種。有些蜂生活在由12隻左右的蜂組成的群體之中，還有些則獨居。最具有社會性的是蜜蜂，在一個蜂巢內可以有多達8萬只的蜜蜂。
蜂巢最具特色的地方在於蜂室，許多蜂室連在一起形成蜂房。每個蜂室都呈六角形，這是一種結構堅固的形狀。與建造其他形狀相比，它既省蠟又省力。
一部分蜂室用來貯藏食物，即蜜蜂從花中採集來的那些花粉和花蜜。花蜜會在蜂室中變成蜂蜜。所有的卵都是由蜂後產下的，它在每個蜂室中產下一隻卵。接下來，這些卵將由雌性工蜂來照料。
每個蜂室都是由蜜蜂體內分泌出的蠟製成的。蜜蜂會用嘴和前腿把蠟揉軟以便加工。
當一隻工蜂在花間飛來飛去時，它會把採集到的花粉貯藏在後腿的花粉藍中。
一間蜂房有許多蜂室，其牆的厚度都是相同的。建造蜂房的工蜂會用它們的觸角刺牆，看究竟刺進去多少，以此來判斷牆的厚度。
-- 發現螞蟻「吸血鬼」 解開螞蟻進化之謎
在馬達加斯加發現了一種食肉蟻群落。據科學家周二的介紹說，螞蟻是這個世界上進化得最成功的昆蟲物種，而這次發現的食肉蟻對於解開螞蟻進化之謎將起到非常重要的作用。
這種螞蟻長相非常可怕，發現它的人給它取名為「Dracula」蟻，它們在飢餓時會吸取它們自己幼蟲體內的汁液來補充營養，這種行為被認為是螞蟻與黃蜂之間在數百萬年前進行的一種進化行為。
來自美國加州科學院的布來恩-費舍(Brian Fisher)在馬達加斯加首都安塔那那利弗(Antananarivo)郊外55英里處的一個爛樹樁內發現了這些食肉螞蟻。
在人類已經了解的昆蟲種類中，螞蟻雖然很弱小，但它們在地球上分布最廣，並且在數量上超過地球上任何種類的生物。研究人員想知道到底是什因素使螞蟻進化得如此成功。
馬達加斯加，是非洲東南部海域的一個島國，由於其相對與世隔絕的生態環境，缺少新物種的競爭，部分較老或者可以說是「遺跡「物種在這里能夠倖存下來，所以這個島國已經被人們看成是一塊富有生物信息的珍寶之地。
「Dracula」蟻是1993年首次在馬達加斯加發現的，但這次費舍的發現是首次對這種螞蟻生活群落的發現。這將允許科學家們了解到更多的螞蟻進化細節。費舍認為「Dracula」蟻與早期的黃蜂之間有些必然聯系。
在這種螞蟻群落中，蟻後和工蟻在飢餓的時候，會到洞內的幼蟻室，在它們的幼蟲身上打出一個洞，吸取它們的體液，獲取養料。
費舍解釋說，這就是為什麼他會給這種螞蟻起名為「Dracula」的原因，「Dracula」指的一種吸血鬼。他說：「我們認為這是一種非常殘忍的自相殘殺行為。」
他認為，以後對於「Dracula」蟻的研究可以使科學家們掌握更多螞蟻行為的發展線索。最終使科學家可以重新考慮他們對於螞蟻進化過程的所有設想。「這些最初的發現告訴我們，目前人們對螞蟻進化過程的設想是不準確的。這次發現，最重要的事情不是我們找到了一個新物種，而是它對於幫助我們解開生命進化之謎非常重要。」
-- 從蝴蝶翅膀到防偽紙幣
在一般人看來，蝴蝶翅膀與防偽紙幣或防偽信用卡本是南其轅北其轍互不著邊的兩個事物，根本沒有什麼聯系，可是，只要你耐心讀完這不到千字的小文，你就會明白這其中確有某些因緣，而且，你還會看到仿生學這個學科的又一個妙用。請繼續往下讀！
所謂仿生學，它是研究如何模仿生物的結構和功能，來製造設備或物件以造福人類的學科。日前發表在英國《自然》雜志上的關於一種生活在印度尼西亞的蝴蝶翅膀的顏色的形成問題的報告，不僅向我們展示了大自然的奧妙，也為我們研製更新的、壞人再也無法偽造的防偽紙幣打開了一條仿生學的思路。
英國埃克塞特（Exeter）大學薄膜光子實驗室的物理學家烏維西克（Vuvisic）和另外兩名同事，由於一個偶然的機遇，在幾年前開始研究一種名叫大鳳蝶的蝴蝶翅膀，這個蝴蝶的翅膀顏色本來是有黃有藍，但是在人眼裡就成為閃閃發光的綠色。他們用顯微鏡觀察大鳳蝶翅膀發現，蝴蝶翅膀上竟然布滿了下凹的小坑，這些小坑太小，尺寸只有大約萬分之四厘米，小坑底是黃色，而坑的斜坡是蘭色的。烏維西克用如下方式來解釋為什麼在人看來大鳳蝶的翅膀是綠色的：當光線照射到坑底時，它被反射而呈黃色，而照射到小坑一個斜坡的光線也被反射，但此反射光線又入射到另一斜坡再被反射，此時，由於小坑太小，人眼無法將從坑底反射的黃色光與周圍兩次反射的蘭色光區分開來，從而感覺到的是綠色。另外，他們還發現，這兩次反射也改變了光的極化方向，人眼無法區別這一改變，但是蜜蜂等昆蟲卻能察覺。要解釋光的極化方向還真需要點專門知識，淺顯但不太精確的解釋就是光子在電磁場中振動的方向。
換了我們常人，發現這些奧妙，大概也無非是擊掌贊嘆造化的神奇，此外就不在做什麼了。然而烏維西克等人卻想到假幣。他們目前正在研究如何仿照大鳳蝶翅膀的結構，在紙幣或信用卡上也不滿小坑，這樣無論製造偽鈔者將假幣印製得在外表上多麼與真幣相似，他們絕沒有技術也在假幣上布滿分布和大小都與真幣一樣的小坑，只要用專門的光學設備發出極化光一照，看看反射光的極化方向，就會真假立現，我們辛辛苦苦掙來的那點血汗錢也就再不會被騙子騙走了。你看，蝴蝶翅膀與防偽紙幣有沒有關系？
-- 蠶:未來理想的「昆蟲工廠」
蠶，原產地在中國，它產下的蠶絲是最好的天然纖維，用其生產出的絲綢為美化人類生活作出了不可磨滅的貢獻。隨著生物技術的高度發展，它有可能在21世紀成為生產高級醫葯品等有用物質的「昆蟲工廠」，為人類再立新功。
日本農林省建在築波科學城內的蠶絲和昆蟲農業技術研究所，正在從事利用蠶建立「昆蟲工廠」的研究。這里的科學家以家蠶為對象，已基本上開發出「昆蟲工廠」所必需的各種「設備」和工藝，如生產有用物質的轉基因蠶、自動化養蠶系統及凍結融解體液採取法等。
例如，該所田村俊樹領導的遺傳工程研究室通過植入DNA（脫氧核糖核酸），把水母的綠色熒光蛋白質基因作為標記植入家蠶染色體中，已成功培育出了發光蠶。該成果意味著，如果把綠色熒光蛋白質基因置換為其它有用物質的基因，那麼，蠶將能夠成為這種物質的「製造廠」。
作為生產高級醫葯品等的「昆蟲工廠」，轉基因蠶的飼養環境必須保持高度清潔。為此，該所開發出了一套全自動飼料製造和供給系統。它由人工飼料製造裝置、多級循環型轉基因蠶飼養裝置和飼料供給裝置等構成。全部過程也都由電腦控制，電腦可對室內的溫度、濕度和空氣等進行自動調節。由於實現了無人化操作，外界的雜物、細菌和病毒等都不會進入室內。這套自動化系統可飼養2萬條蠶，「昆蟲工廠」的生產規模相當可觀。
與大腸桿菌、螞蟻等相比，家蠶體積相對龐大。但它畢竟是一種昆蟲，一隻蠶所能生產的有用物質是極少量的。怎樣高效地從轉基因蠶體內把有用物質提取出來，也成為 「昆蟲工廠」技術開發的課題之一。科學家宮澤光博利用凍結的幼蟲（主要是鱗翅目昆蟲）溶解後體積收縮的現象，開發成功了「凍結溶解體液採取法」。該方法是把處於麻醉狀態的轉基因蠶放在濃度為70％的乙醇里，在零下30攝氏度下加以凍結。在這種狀態下把蠶的腹腳切除，然後移至置有防黑色素化劑的緩沖液中進行融解，有用體液就會由於融解過程中產生的收縮而從被切除腹腳的地方直接流出。這一方法優點是不需專用設備，也不要繁雜的程序，而且冷凍能把所產的有用物質長期保存在蠶體內。這位科學家曾用該方法從500條蠶體內抽取了370毫升的體液，效率頗高。他的這個液體採集法已申請了國際專利。
該所負責人、農學博士北村實彬告訴記者，「利用昆蟲功能」是該所的主要研究領域之一，各科室正在對大約50種昆蟲，如蜻蜓、螞蟻、蝗蟲、椿象、蜜蜂、白薯天蛾、獨角仙、美洲大蠊和斜紋夜蛾等進行研究，目的是利用它們特有的組織結構與腦神經系統、生殖功能和運動功能等製造新材料（如氨基酸分離膜、人工皮膚、抗血凝材料、骨結合材料、抗菌性蛋白質、抗血栓葯物、免疫活性物質等）和發展仿生技術（如製造生物感測器、生物晶元、微型機械以及害蟲、家畜、漁類的行為控制技術等）。使用蠶建立「昆蟲工廠」，是其中的重點之一。
北村認為，蠶非常適合用做 「昆蟲工廠」。理由是蠶體格較大，並有大量製造蛋白質的器官——絹絲腺。迄今，科學家們已從生理學、生化學和遺傳學等各個角度對蠶進行了研究，因此技術開發比較容易。另外，家蠶不會飛，容易進行隔離和管理，安全性高。到目前為止，世界上還沒有應用轉基因技術對蠶進行技術改造和利用的先例，日本科學家的研究是開創性的。 魚鰓=水下呼吸機=水藤（諾莫瑞根 水元素出）
鳥翅膀=滑翔機=降落傘披風（工程學圖紙）
獵豹加速能力=渦輪壓縮機=地精火箭靴（工程學圖紙）
『貳』 水資源污染的監測
(1)無機污染的監測
被無機鹽污染的水，由於離子濃度增高，使其電阻率降低。一般來說，地下電阻率與介質孔隙的連通性、孔隙中是否有液體以及液體的電阻率有關。如果孔隙的大小和連通性基本不變，而液體的電阻率只和污染有關，用電法就可以確定污染的范圍和程度，通過電測深和時間域電磁法可以確定污染的垂向分布，而通過電剖面法和頻率域電磁法可以確定污染的橫向范圍，用電(磁)測量比只用鑽探成本低、效率高。此外，電(磁)測井也是一種輔助手段。
應用地面電法監測污染的基本條件是:污染水與非污染水電阻率有明顯差別，埋藏不太深，污染水體有一定的厚度，地表物質電性比較均勻。工作時可先用電測深或時域電磁法確定污染水體頂底板深度，然後按一定系統進行固定極距的電剖面或固定裝置和頻率的頻域電磁測量。電法一般都要與少量監測井互相配合，解釋時利用地質、鑽探和其他地球物理資料。對工礦廢水污染的監測是受到廣泛關注的問題，利用地球物理方法對工礦廢水進行污染監測有許多成功的實例。
圖9.1用電法監測工廠廢水對岩溶的加速作用
工廠的廢水排入地下，不僅污染水源，而且在某些地區還加速地下岩溶的發育過程。例如在蘇聯的奧卡河沿岸有一個大的化工廠生產硫酸，酸性廢水滲入地下，溶蝕了石膏質的岩石，在這些岩石中形成了岩溶洞穴，老洞穴不斷加大、新洞穴不斷出現，連續成地下通道，沿著這些通道，溶解的物質流入奧卡河，造成河水污染。通過地面電法測量和河水電阻率測量可以圈定岩溶水的通道位置，並且評價岩溶作用隨時間的變化。從圖9.1中時間t1和t2兩次觀測的視電阻率曲線可以看出，低電阻率的范圍加寬，是溶洞變寬的結果。河水電阻率測量表明，被溶解物質的流入量明顯增加(低電阻率面積擴大)。通過上述測量確定了廢水污染的范圍和程度，以便採取必要的措施。
礦山和油田廢水也是水資源的重要污染源，例如在美國有成千上萬口已經廢棄的、封閉不好的油氣井，由於二次回採而使產油層產生過壓，這些井會使注入油田的鹵水沿鑽孔向上運移而進入淺部的飲用水含水層。在俄克拉荷馬州林肯縣產油的普魯砂層附近曾利用可控源音頻大地電磁法來圈定鹵水的污染。從 20 世紀 30 年代就開始從普魯砂層採油，從 50 年代開始注入鹵水來提高回採率。瓦穆薩組是該區飲水的主要水源層，淡水層的底部深度變化於 40 ～ 135m 之間，固溶物總量低於 500mg/L。1979 年所打的試驗井表明在油田上含水層的鹵水含量異常高。在該區選出的一些部位按一定網格開展了可控源音頻大地電磁法，圖 9. 2 是一口廢井附近典型的視電阻率擬剖面，它表明深部的良導物質向地表運移，其他一些測線上也檢測到另外一些污染體。根據地球物理結果所打的兩口試驗井的 Br/Cl 比值表明，瓦穆薩組的污染源確實是普魯砂層的鹵水。
圖 9. 2 廢注水井附近的視電阻率等值線圖
(2)有機污染的監測
地下水有機污染的種類較多，其物性特徵不盡相同，探測難度較大。來自煉油廠、化肥廠、制葯廠等排放的廢液多為有機污染，它們在自然環境下不易降解，化學需氧量(COD)、總有機碳(TOD)等指標較高。多數情況下有機污染物與水是非混溶的。輕非水相液體污染物(LNPAL)集中在地下水的表層，而重非水相液體(DNPAL)污染物集中在地下水的底部，這使地下水不同程度地混雜了有機雜質，引起地下水在物理性質和化學性質上的變化。這樣可以根據不同的物理性質(化學性質)選取不同的地球物理方法。
20世紀90年代加拿大和美國的學者在加拿大安大略省開展了一項針對乙烯(C2Cl4)的試驗研究。乙烯用於服裝乾洗和金屬清洗，僅1986年美國就生產乙烯12×108L。乙烯的特點是密度大，在水中下沉，不太受地下水橫向流動的影響。雖然乙烯的溶解度(200mg/L)低，但仍然比世界衛生組織規定的飲水標准(0.01mg/L)高幾個數量級，每排放1L乙烯最終可污染1000×104L的地下水。試驗場地面積9m×9m，周圍用鋼板打入地下，穿過3.3m厚的地表含水層進入下伏半隔水層，有效地隔斷場地內外的水力聯系。通過鑽孔向場地內注入770L乙烯，在圍繞注入孔的9個監測孔內進行中子、密度和感應測井，還定期測地面和井地電阻率。探地雷達工作頻率200MHz，300MHz，500MHz，900MHz，沿測線進行測量。地球物理監測開始於注液前幾天，注液延續了3d，注液後觀測38d，第一個星期每8h觀測一次，以後時間逐漸加長。隨後採用表面活化劑清除乙烯，再監測清除的過程。在中子測井曲線上，由於氯俘獲中子，出現明顯的負峰，如圖9.3(a)所示，從電阻率異常的變化上則可以看出乙烯隨時間的運移，如圖9.3(b)所示。探地雷達測量表明，注入的乙烯先在注入點下1m深左右的界面上匯聚，然後沿該界面向兩側擴散。
圖9.3注乙烯後參數變化
地面加油站儲油罐和地下儲油設施普遍存在腐蝕和泄漏現象，難以發現。北京、沈陽、西安、成都均發生過此類事故。發生在北京地區某加油站的一次漏油事故中，由於污染區面積較大，致使自來水廠停水和地下施工停工。國外此類事故更多，據報道美國對21萬個加油站調查發現，在20世紀70年代以前建設的加油站幾乎都有滲漏，其中1.8萬個已對地下水造成污染。油氣滲漏的檢測技術較多，其中烴類檢測技術(油離烴)、探地雷達技術，能現場實時給出檢測結果，且快速、方便;吸收烴乙烷、熒光光譜法探測精度高、結果可靠。圖9.4和圖9.5分別是北京市某加油站滲漏污染范圍的游離烴CH4和吸附烴C2H4檢測效果圖。
圖9.4北京某加油站滲漏污染范圍的游離烴CH4檢測效果圖
圖9.5北京某加油站滲漏污染范圍的吸附烴C2H4檢測效果圖
石油污染頗為常見，已有許多利用地球物理方法探測石油污染的實例。例如利用探地雷達探測石油污染、用常規的直流電法和電磁法有可能探測石油污染。石油進入地下介質的孔隙系統後可使其電阻率明顯增高。研究人員利用地面低頻電磁或電阻率成像方法追索到幾十至幾百米深處的石油污染。例如在美國俄克拉荷馬城的Carlswell空軍基地，利用鑽孔EM測量數據作出地下電阻率三維分布圖像，推斷出石油污染的位置，據此所打的鑽孔證實了高阻區域與油污染吻合。
圖9.6屏蔽體法的室內試驗和數學模擬結果
浮在潛水面上的高阻油層對電法測量來說會產生屏蔽作用，因此研究人員提出了「屏蔽體」法(SB)。屏蔽體法是一種井地電法，一個供電電極置於污染層之下，用於確定污染層的范圍。室內模擬和數學模擬的結果如圖9.6所示。圖(a)為室內測得石油污染帶上的電位值V(mV);圖(b)為數學模擬計算的電位值V(mV);圖(c)為數學模擬計算的電位梯度ΔV(mV/m)。室內模擬在電解質槽內進行，數學模擬採用有限元法。在野外試驗中採用了電測深和屏蔽法兩種方法，其目的是確定石油污染的范圍，污染層厚度0.2m，深5.7m，賦存於7m厚的第四系礫－砂沉積中，下伏不滲透的白堊系沉積。電測深AB/2最大為50m，在AB/2=15m時沿一些測線出現了電阻率的升高，為污染帶的響應，但最高異常值僅達背景值的15%，難於斷定污染帶的橫向范圍，而屏蔽法顯示了污染帶的范圍比電測深要清晰得多，地球物理野外測量結果已被監測孔證實。
澳大利亞CoffeyPartners公司曾提出，用探地雷達和低頻電磁法探測石油污染有一定的困難，只有頻率在30kHz～5MHz間的電磁波法效果最好。當頻率為1.2MHz時，通過土壤和風化岩石的最大探測深度約30m。在南澳的一個大型柴油機車加油站發現在終端泵站和加油點之間有明顯漏油。開始用EM31電磁儀作剖面測量和探地雷達探測均未奏效，後改用GRC－2儀器作無線電波剖面法，其垂直發射線圈和水平接收線圈沿剖面移動，兩者保持零耦合狀態，測量垂直磁場強度，線圈距在工作期間保持不變。結果在柴油污染范圍內測出明顯垂直磁場強度低值異常，並經鑽探和槽探證實。
總之，地下水有機污染濃度較低，物理化學性質上的變化較小，監測難度大，必須採用高解析度、高密度的方法以及應用地球物理的綜合解釋方法技術。
(3)地下水污染路徑的動態監測
以河北滄州為例。河北滄州地處濱海平原，該區以沖積－湖積的粉細砂鬆散岩層為主，並夾有多層海積層。自上而下共有五組含水層，且咸、淡水交替出現，地下水含氟量較高(2～7mg/L)，地下水補、經、排條件差，地下水循環交替作用緩慢，垂向補給逐漸被側向補給所代替。由於集中開采地下水，使得滄州地下水失衡而形成巨大的地下水漏斗(圖9.7)。
圖9.7滄州漏斗Q2含水組水位下降剖面圖
滄州漏斗的形成給地下水資源的開發、利用帶來了嚴重的問題，尤其是地下水嚴重污染。由於漏斗的形成，加速了地面污水向地下水的倒灌，使地下水造成污染，同時稠密的機井給地表(淺層)污水、鹹水和淡水層形成的污染通道，使所利用的含水層遭受不同程度的污染。利用地球物理方法，如用直流電法和探地雷達，在地面監(遙)測地下水漏斗的動態變化、監測地面上工業和生活污水向漏斗遷移的路徑，從污染源和污染路徑上卡住污染物對地下水的污染。
(4)井中多個含水層之間交叉污染的監測
已經廢棄的工業用井和供水用井，以及一些設計得不適當的監測井穿過多個含水帶，使得地下水流系統「短路」。如果其中有的含水層已被污染，便會產生水層之間的交叉污染。美國地質調查所和美國環境保護署合作在賓夕法尼亞州東南部三疊紀斯托克頓組地層中利用地球物理方法研究了廢棄井中多個含水層之間的交叉污染，測量了井內的垂向水流，取樣並分析了井中的液體。所使用的地球物理方法包括井徑測井、液體電阻率測井、液體溫度測井、自然伽馬測井和單點電阻測井。在16個鑽孔的45～143之間進行，用以劃分岩性、地層，圈定了含水裂隙和井液垂向運移帶，測量了垂向液流，確定了井液的運移方向和速度。
(5)地表水污染治理中的地球物理工作
在杭州西湖換水過程中曾經成功地應用了地球物理方法。西湖由於常年污染，湖水的水質和透明度日益變差，市政府決定開鑿隧道引錢塘江水更換西湖湖水。為了解江水進入西湖的運移和分布情況、換水的進度和效果，利用電阻率法在換水過程中及其前後進行了動態和靜態觀測(圖9.8)。
在換水之前對江水和湖水的電阻率進行了測量，江水的電阻率變化范圍為81～93Ω·m，平均為88Ω·m。西湖由五個相互連通的湖泊組成，其中電阻率最低的變化范圍為55～60Ω·m，平均為57Ω·m，最高的變化范圍為69.5～75Ω·m，平均為72Ω·m。這是利用電阻率法監測換水過程的基礎。水電阻率觀測比例尺為1∶5000，線距200～400m，整個湖面均勻發布20條測線。觀測儀器為測井全自動記錄儀，安裝在電瓶驅動船上，用七心電纜連接電源、探測器和自動記錄儀。探測器為井液流體電極系，固定在水深約70cm處，換水期間每天沿各測線連續探測水的電阻率一次。根據觀測結果，可以得出江水進入西湖後逐日的擴散范圍、水流的主要方向，指導了換水工作的進行。同時發現了一些原來未發現的污染源。
(6)地下水污染防護中的地球物理工作
地球物理方法也可用來監測有機化合物污染的治理過程。美國能源部執行了一項「非乾旱區土壤和地下水易揮發有機化合物綜合示範計劃(VOC-NAS)」，向地下注入甲烷與空氣的混合物，作為新陳代謝的碳源，以繁殖一種微生物，使三氯乙烯降解。混合物注入地下後，在運移的途徑上，由於置換了地層水，使電阻率升高，因而可以通過地下(井間)電阻率層析使運移的途徑成像。電阻率層析是在5個鑽孔之間進行的，每一孔內有21個電極，從地面到61m深度等距發布，兩孔之間的地面有4個電極。結果發現，注入氣體流動途徑為復雜的三維通道網，有些通道延伸到距注入井30m以外，這些通道在幾個月過程中並不穩定，不斷有新通道出現，氣體注入通道的電阻率隨時間而增大。影響微生物繁殖的其他因素還包括大氣降水和來自地表的水溶養分。所以，在另一組試驗中，水從地面滲入地下並作出滲入前和滲入過程中某一瞬間電阻率差值的圖像，這些圖像表明，水的入滲也是限於具有三維結構的狹窄通道，水流受地層滲透率變化(砂和泥的分布)的控制，不過水流通道隨時間的變化小。這些通道在圖像上表現為低阻帶。
圖9.8西湖初次換水混合流推進圖
美國桑迪亞國家實驗室提出一種不盡相同的治理方案，並在南卡羅萊納州的一個場地進行了試驗。該場地也被揮發性的三氯乙烯和四氯乙烯污染。為了治理污染，打了兩口水平井，由潛水面以下的井注入空氣，而由上面的另一口井抽取污染物，當空氣通過地下孔隙時溶解揮發性污染物，再被上面的井抽出。空氣在地下的分布會直接影響治理的范圍並且影響如何對注入氣流進行調節。因此，桑迪亞實驗室利用監測井井間地震數據，根據注入氣體飽和度變化引起的地震波速變化了解空氣的分布。為能提高解析度，選用井間地震層析成像方法，既減少近地表雜訊的影響及與近地表物質有關的衰減，又使震源和檢波器更接近目標，減少高頻波的能量損耗，高頻波波長短而具有更高的空間解析度。為此，在空氣注入前後都作了S波和P波層析。S波震源為頻率掃描氣動可控震源，用井中三分量檢波器。震源和檢波孔相距27.4m，孔內測點垂向距離1m。
捷克的一家發電廠也進行過類似的監測，他們為了檢查粉煤灰堆放池的施工質量，在未敷設防滲層之前先在池底埋設若干條平行長導線作為檢測用的供電電極，然後在其上敷設防滲層。施工結束後向池內放水，將設置在防滲層下的長導線作為供電線路的一個極，另外一個極置於無窮遠，在小船上用單電位電極進行測量，在池邊用經緯儀測量定位。如果測到高電位異常，即為防滲層破漏處，發現率為94%。
『叄』 無人機氣體檢測儀可以監測多少指標
無人機氣體檢測儀可以檢測多少指標？無人機氣體檢測儀可以檢測很多種氣體指標的。