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大天然手抄报内容

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  大天然手抄报内容 大天然手抄报内容材料 苍蝇,是细菌的者,谁都厌恶它。可是苍蝇的楫翅(又叫均衡棒) 是“天然仪”,人们仿照它制成了“振动陀螺仪”。这种仪器目前曾经 使用正在火箭和高速飞机上, 实现了从动驾驶。 苍蝇的眼睛是一种“复眼”, 由 30o0 多只小眼构成,人们仿照它制成了“蝇眼透镜”。“蝇眼透镜”是 用几百或者几千块小透镜划一陈列组合而成的,用它做镜头能够制成 “蝇眼机”, 一次就能照出千百张不异的相片。 这种机曾经用于 印刷制版和大量复制电子计较机的细小电,大大提高了工效和质量。 “蝇眼透镜”是一种新型光学元件,它的用处良多。 天然界五花八门的生物,都有着如何的奇异本事?它们的各种本事, 给了人类哪些?仿照这些本事,人类又能够制出什么样的机械? 这里要引见的一门新兴科学——仿生学。 鸟儿展翅可正在空中翱翔。据《韩非子》记录鲁班用竹木做鸟“成而 飞之,三日不下”。然而人们更但愿仿制鸟儿的双翅使本人也翱翔正在空 中。早正在四百多年前,意大利人利奥那多· 达· 芬奇和他的帮手对鸟类进 行细心的剖解,研究鸟的身体布局并认实察看鸟类的飞翔。设想和制 制了一架扑翼机,这是世界上第一架人制飞翔器。 以上这些仿照生物构制和功能的发现取测验考试,能够认为是人类仿生的 ,也是仿生学的萌芽。 【的对比】 人类仿生的行为虽然早有雏型,可是正在 20 世纪 40 年代以前,人们并 没有盲目地把生物做为设想思惟和创制发现的源泉。科学家对于生物 学的研究也只逗留正在描述生物体精巧的布局和完满的功能上。而工程 手艺人员更多的依赖于他们杰出的聪慧,辛辛苦苦的勤奋,进行着人 工发现。他们很少无意识的向生物界进修。可是,以下几个现实能够 申明:人们正在手艺上碰到的某些难题,生物界早正在千百万年前就曾出 现,并且正在进化过程中就已处理了,然而人类却没有从生物界获得应 有的。 起首是对生物原型的研究。按照出产现实提出的具体课题,将研究所 得的生物材料予以简化,接收敌手艺要求无益的内容,打消取出产技 术要求无关的要素,获得一个生物模子;第二阶段是将生物模子供给 的材料进行数学阐发,并使其内正在的联系笼统化,用数学的言语把生 物模子“翻译”成具有必然意义的数学模子; 最初数学模子制制出可正在工 程手艺长进行尝试的实物模子。当然正在生物的模仿过程中,不只仅是 简单的仿生,更主要的是正在仿生中有立异。颠末实践——认识——再实 践的多次反复,才能使模仿出来的工具越来越合适出产的需要。如许 模仿的成果,使最终建成的机械设备将取生物原型分歧,正在某些方面 甚上跨越生物原型的能力。例现在天的飞机正在很多方面都跨越了鸟类 的飞翔能力,电子计较机正在复杂的计较中要比人的计较能力敏捷而可 靠。 仿生学的根基研究方式使它正在生物学的研究中表示出一个凸起的特点, 就是全体性。从仿生学的全体来看,它把生物当作是一个能取表里环 境进行联系和节制的复杂系统。它的使命就是研究复杂系统内各部门 之间的彼此关系以及整个系统的行为和形态。生物最根基的特征就是 生物的更新和复制,它们取的联系是密不成分的。生物 从中获得物质和能量,才能进行发展和繁衍;生物从中接管 消息,不竭地调整和分析,才能顺应和进化。持久的进化过程使生物 获得布局和功能的同一,局部取全体的协调取同一。仿生学要研究生 物体取刺激(输入消息)之间的定量关系,即着沉于数量关系的 同一性,才能进行模仿。为达到此目标,采用任何局部的方式都不克不及 获得对劲的结果。因而,仿生学的研究方式必需着沉于全体。 仿生学的研究内容是极其丰硕多彩的,由于生物界本身就包含着成千 上万的品种,它们具有各类优异的布局和功能供各行业来研究。自从 仿生学问世以来的二十几年内,仿生学的研究获得敏捷的成长,且取 得了很大的。就其研究范畴可包罗电子仿生、机械仿生、建建仿 生、化学仿生等。跟着现代工程手艺的成长,学科分支繁多,正在仿生 学中响应地开展对口的手艺仿生研究。例如:帆海部分对水活泼物运 动的流体力学的研究;航空部分对鸟类、虫豸飞翔的模仿、动物的定 位取;工程建建对生物力学的模仿;无线电手艺部分对于人神经 细胞、感受器宫和神经收集的模仿;计较机手艺对于脑的模仿似及人 工智能的研究等。正在第一届仿生学会议上颁发的比力典型的课题有: “人制神经元有什么特点”、“设想生物计较机中的问题”、“用机械识别 图像”、“进修的机械”等。从中能够看出以电子仿生的研究比力普遍。 仿生学的研究课题多集中正在以下三种生物原型的研究,即动物的感受 器官、神经元、神经系统的全体感化。当前正在机械仿生和化学仿生方 面的研究也随之开展起来, 近些年又呈现新的分支, 如人体的仿生学、 仿生学和仿生学等。 总之,仿生学的研究内容,从模仿微不雅世界的仿生学到宏不雅的宇 宙仿生学包罗了更为普遍的内容。而当今的科学手艺恰是处于一个各 种天然科学高度分析和互订交叉、渗入的新时代,仿生学通 过模仿的方式把对生命的研究和实践连系起来,同时对生物学的成长 也起了极大的推进感化。正在其它学科的渗入和影响下,使生物科学的 研究正在方式上发生了底子的改变;正在内容上也从描述和阐发的程度向 着切确和定量的标的目的深化。生物科学的成长又是以仿生学为渠道向各 种天然科学和手艺科学输送贵重的材料和丰硕的养分,加快科学的发 展。闪此,仿生学的科研显示出无限的生命力,它的成长和成绩将为 推进世界全体科学手艺的成长做出庞大的贡献。 【仿生学的研究范畴】 仿生学的研究范畴次要包罗:力学仿生、仿生、能量仿生、消息 取节制仿生等。 ◇力学仿生,是研究并仿照生物体大体布局取精细布局的静力学性质, 以及生物体各构成部门正在体内相对活动和生物体正在中活动的动力 学性质。例如,建建上仿照贝壳修制的大跨度薄壳建建,仿照股骨结 建立制的立柱,既消弭应力出格集中的区域,又可用起码的建材承受 最大的载荷。军事上仿照海豚皮肤的沟槽布局,把人工海豚皮包敷正在 船舰外壳上,可削减航行揣流,提高航速; ◇仿生, 是研究取模仿生物体中酶的催化感化、 生物膜的选择性、 通透性、生物大或其雷同物的阐发和合成等。例如,正在搞清丛林 害虫舞毒蛾性诱惑激素的化学布局后,合成了一品种似无机化合物, 正在田间捕虫笼顶用万万分之一微克,便可诱杀雄虫; ◇能量仿生,是研究取仿照生物电器官生物发光、肌肉间接把化学能 转换成机械能等生物体中的能量转换过程; ◇消息取节制仿生,是研究取模仿感受器官、神经元取神经收集、以 及高级中枢的智能勾当等方面生物体中的消息处置过程。例如,按照象 鼻虫视动反映制成的“自相关测速仪”可测定飞机着陆速度。 按照鲎复眼 视网膜侧收集的工做道理, 研制成功可加强图像轮廓、 提高反差、 从而有帮于恍惚方针检测的—些安拆。已成立的神经元模子达 100 种 以上,并正在此根本上构制出新型计较机。 仿照人类进修过程, 制制出一种称为“机”的机械, 它能够通过锻炼, 改变元件之间联系的权沉来进行进修,从而能实现模式识别。此外, 它还研究取模仿体内稳态,活动节制、动物的定向取等生物系统 中的节制机制,以及人-机系统的仿生学方面。 某些文献中,把仿生取能量仿生的部门内容称为化学仿生,而把 消息和节制仿生的部门内容称为神经仿生。 仿生学的范畴很广,消息取节制仿生是一个次要范畴。一方面因为自 动化向智能节制成长的需要,另一方面是因为生物科学已成长到如许 一个阶段,使研究大脑已成为对神经科学最大的挑和。人工智能和智 能机械人研究的仿生学方面——生物模式识此外研究, 大脑进修回忆和 思维过程的研究取模仿, 生物体中节制的靠得住性和协调问题等——是仿 生学研究的从攻方面。 节制取消息仿生和生物节制论关系亲近。两者都研究生物系统中的控 制和消息过程,都使用生物系统的模子。但前者的目标次要是构制实 用人制硬件系统;而生物节制论则从节制论的一般道理,从手艺科学 的理论出发,为生物行为寻求注释。 最普遍地使用类比、模仿和模子方式是仿生学研究方式的凸起特点。 其目标不正在于间接复制每一个细节,而是要理解生物系统的工做道理, 以实现特定功能为核心目标。—般认为,正在仿生学研究中存鄙人列三 个相关的方面:生物原型、数学模子和硬件模子。前者是根本,后者 是目标,而数学模子则是两者之间必不成少的桥梁。 因为生物系统的复杂性,搞清某种生物系统的机制需要相当长的研究 周期,并且处理现实问题需要多学科长时间的亲近协做,这是仿 生学成长速度的次要缘由。 【仿生学的现象】 苍蝇取飞船 令人厌恶的苍蝇,取雄伟的航天事业似乎风马不接,但仿生学却 把它们慎密地联系起来了。 苍蝇是臭名远扬的“逐臭之夫”, 凡是腥臭的处所, 都有它们的踪迹。 苍蝇的嗅觉出格活络,远正在几千米外的气息也能嗅到。可是苍蝇并没 有“鼻子”,它靠什么来充任嗅觉的呢?本来,苍蝇的“鼻子”——嗅觉感 受器分布正在头部的一对触角上。 每个“鼻子”只要一个“鼻孔”取相通,内含上百个嗅觉神经细胞。若 有气息进入“鼻孔”, 这些神经当即把气息刺激改变成神经电脉冲, 送往 大脑。大脑按照分歧气息物质所发生的神经电脉冲的分歧,就可区别 出分歧气息的物质。因而,苍蝇的触角像是一台活络的气体阐发仪。 仿生学家由此获得,按照苍蝇嗅觉器的布局和功能,仿制成功一 种十分奇异的小型气体阐发仪。 这种仪器的“探头”不是金属, 而是活的 苍蝇。就是把很是纤细的微电极插到苍蝇的嗅觉神经上,将指导出来 的神经电信号经电子线放大后,送给阐发器;阐发器一经发觉气息 物质的信号,便能发出警报。这种仪器曾经被安拆正在飞船的座舱 里,用来检测舱内气体的成分。 这种小型气体阐发仪,也可丈量潜水艇和矿井里的无害气体。操纵这 种道理,还可用来改良计较机的输入安拆和相关气体色层阐发仪的结 构道理中。 从萤火虫到人工寒光 自从人 类发了然电灯,糊口变得便利、丰硕多了。但电灯只能将电能的很少 一部门改变成可见光,其余大部门都以热能的形式华侈掉了,并且电 灯的热射线无害于人眼。那么,有没有只发光不发烧的光源呢?人类又 把目光投向了大天然。 正在天然界中,有很多生物都能发光,如细菌、实菌、蠕虫、软体动物、 甲壳动物、虫豸和鱼类等,并且这些动物发出的光都不发生热,所以 又被称为“寒光”。 正在浩繁的发光动物中, 萤火虫是此中的一类。 萤火虫约有 1500 种,它们 发出的寒光的颜色有黄绿色、橙色,光的亮度也各不不异。萤火虫发 出寒光不只具有很高的发光效率,并且发出的寒光一般都很温和,很 适合人类的眼睛,光的强度也比力高。因而,生物光是一种人类抱负 的光。 科学家研究发觉,萤火虫的发光器位于腹部。这个发光器由发光层、 通明层和反射层三部门构成。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物质。正在荧光酶的感化下,荧光素正在细胞内水 分的参取下,取氧化合便发出荧光。萤火虫的发光,本色上是把化学 能改变成光能的过程。 早正在 40 年代,人们按照对萤火虫的研究,创制了日光灯,使人类的照 明光源发生了很大变化。近年来,科学家先是从萤火虫的发光器平分 离出了纯荧光素,后来又分手出了荧光酶,接着,又用化学方式人工 合成了荧光素。由荧光素、荧光酶、 atp(三磷酸腺苷)和水夹杂而成的 生物光源,可正在充满爆炸性瓦斯的矿井中当闪光灯。因为这种光没有电 源,不会发生,因此能够正在生物光源的照明下,做断根磁性水雷 等工做。 现正在,人们已能用掺和某些化学物质的方式获得雷同生物光的寒光, 做为平安照明用。 电鱼取伏特电池 天然界中有很多生物都能发生电,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”。 各类电鱼放电的本事各不不异。 放电能力最强的是电鳐、 电鲶和电鳗。 中等大小的电鳐能发生 70 伏摆布的电压,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动物。 电鱼放电的奥妙事实正在哪里?颠末对电鱼的剖解研究,终究发觉正在电鱼 体内有一种奇异的发电器官。这些发电器是由很多叫电板或电盘的半 通明的盘形细胞形成的。因为电鱼的品种分歧,所以发电器的外形、 、电板数都纷歧样。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净,陈列正在身体中线 万块电板;电鲶的发电器发源于某种腺体,位于皮肤取肌肉之间,约 有 500 万块电板。单个电板发生的电压很微弱,但因为电板良多,产 生的电压就很大了。 电鱼这种不凡的本事,惹起了人们极大的乐趣。19 世纪初,意大利物 理学家伏特, 以电鱼发电器官为模子, 设想出生避世界上最早的伏打电池。 由于这种电池是按照电鱼的天然发电器设想的 ,所以把它叫做“人制电 器官”。对电鱼的研究,还给人们如许的:若是能成功地仿照电鱼 的发电器官, 那么, 船舶和潜水艇等的动力问题便能获得很好的处理。 水母的顺风耳 “燕子低飞翔将雨, 蝉鸣雨中天放晴。 ”生物的行为取气候的变化有必然 关系。沿海渔平易近都晓得,糊口正在沿岸的鱼和水母成批地逛向大海,就 预示着风暴即将到临。 水母,又叫海蜇,是一种陈旧的腔肠动物,早正在 5 亿年前,它就漂浮正在 海洋里了。这种低等动物有预测风暴的天性,每当风暴到临前,它就 逛向大海出亡去了。 本来,正在蓝色的海洋上,由空气和海浪摩擦而发生的次声波(频次为每 秒 8—13 次),老是风暴到临的前奏曲。这种次声波人耳无法听到,小 小的水母却很。仿生学家发觉,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,听石就剌激球壁上的神经感触感染器,于是水母就听 到了正正在到临的风暴的隆隆声。 仿生学家模仿水母耳朵的布局和功能,设想了水母耳风暴预测仪,相 当切确地模仿了水母感触感染次声波的器官。把这种仪器安拆正在舰船的前 船面上,当接遭到风暴的次声波时,可令扭转 360°的喇叭自行遏制旋 转,它所指的标的目的,就是风暴前进的标的目的;器上的读数即可奉告风 暴的强度。这种预测仪能提前 15 小时对风暴做出预告,对帆海和渔业 的平安都有主要意义。

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