Ⅰ 有關於從動物和植物的啟示做一次小發明500字
你自己用這些資料寫吧
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。由令人討厭的蒼蠅,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?
Ⅱ 科學家怎樣模仿動物發明的
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。由令人討厭的蒼蠅,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。
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,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。
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...要抄死我啊!
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。
蝙蝠 雷達
鯨魚 潛艇
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
Ⅲ 科學家從什麼得到啟示發明了什麼
鳥和飛機
魚和潛水艇
蝙蝠和雷達
海豚和聲納
下面是我查到的資料
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在我國,早就有著模仿生物的事例。相傳在公元前三千多年,我們的祖先有巢氏模仿鳥類在樹上營巢,以防禦猛獸的傷害;四千多年前,我們的祖先「見飛蓬轉而知為車」,即見到隨風旋轉的飛蓬草而發明輪子,做有裝成輪子的車。古代廟宇中大殿之前的山門的建造,就其建築結構來看,頗有點像大象的架勢,柱子又圓又粗,彷彿像大象的腿。
我國古代勤勞勇敢的勞動人民對於絢麗的天空、翱翔的蒼鷹早就有著各種美妙的幻想。根據秦漢時期史書記載,兩千多年前,我國人民就發明了風箏,並且應用於軍事聯絡。春秋戰國時代,魯國匠人魯班,本名公輸般,首先開始研製能飛的木鳥;並且他從一種能劃破皮膚的帶齒的草葉得到啟示而發明了鋸子。據《杜陽雜編》記載,唐朝有個韓志和,「善雕木作鸞、鶴、鴉、鵲之狀,飲啄動靜與真無異,以關戾置於腹內,發之則凌雲奮飛,可高達三丈至一二百步外,始卻下。」西漢時期,有人用鳥的羽毛做成翅膀,從高台上飛下來,企圖模仿鳥的飛行。以上幾例,足以說明我國古代勞動人民對鳥類的撲翼和飛行,進行了細致的觀察和研究,這也是最早的仿生設計活動之一。明代發明的一種火箭武器「神火飛鴉」,也反映了人們向鳥類借鑒的願望。
我國古代勞動人民對水生動物——魚類的模仿也卓有成效。通過對水中生活的魚類的模仿,古人伐木鑿船,用木材做成魚形的船體,仿照魚的胸鰭和尾鰭製成雙槳和單櫓,由此取得水上運輸的自由。後來隨製作水平提高而出現的龍船,多少受到了不少動物外形的影響。古代水戰中使用的火箭武器 「火龍出水」,多少有點模仿動物的意思。以上事例說明,我國古代勞動人民早期的仿生設計活動,為開發我國光輝燦爛的古代文明,創造了非凡的業績。
外國的文明史上,大致也經歷了相似的過程。在包含了豐富生產知識的古希臘神話中,有人用羽毛和蠟做成翅膀,逃出迷宮;還有泰爾發明了鋸子,傳說這是從魚背骨和蛇的齶骨的形狀受到啟示而創造出來的。十五世紀時,德國的天文學家米勒製造了一隻鐵蒼蠅和一隻機械鷹,並進行了飛行表演。
一八ОΟ年左右,英國科學家、空氣動力學的創始人之一—凱利,模仿鱒魚和山鷸的紡錘形,找到阻力小的流線型結構。凱利還模仿鳥翅設計了一種機翼曲線,對航空技術的誕生起了很大的促進作用。同一時期,法國生理學家馬雷,對鳥的飛行進行了仔細的研究,在他的著作《動物的機器》一書中,介紹了鳥類的體重與翅膀面積的關系。德國人亥姆霍茲也從研究飛行動物中,發現飛行動物的體重與身體的線度的立方成正比。亥姆霍茲的研究指出了飛行物體身體大小的局限。人們通過對鳥類飛行器官的詳細研究和認真的模仿,根據鳥類飛行機構的原理,終於製造了能夠載人飛行的滑翔機。
後來,設計師又根據鶴的體態設計出了掘土機的懸臂,在一戰期間,人們從毒氣戰倖存的野豬身上中獲得啟示,模仿野豬的鼻子設計出了防毒面具。在海洋中浮沉靈活的潛水艇又是運用了哪些原理?雖然我們無據考察潛艇設計師在設計潛艇時是否請教了生物界,但是不難設想,設計師一定懂得魚鰾是魚類用來改變身體同水的比重,使之能在水中沉浮的重要器官。青蛙是水陸兩棲動物,體育工作者就是認真研究了青蛙在水中的運動姿勢,總結出一套既省力、又快速的游泳動作——蛙泳。另外,為潛水員製作的蹼,幾乎完全按照青蛙的後肢形狀做成,這就大大提高了潛水員在水中的活動能力
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,根據蒼蠅嗅覺器的結構和功能,仿製成功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
「燕子低飛行將雨,蟬鳴雨中天放晴。」生物的行為與天氣的變化有一定關系。沿海漁民都知道,生活在沿岸的魚和水母成批地游向大海,就預示著風暴即將來臨。
水母,又叫海蜇,是一種古老的腔腸動物,早在5億年前,它就漂浮在海洋里了。這種低等動物有預測風暴的本能,每當風暴來臨前,它就游向大海避難去了。
原來,在藍色的海洋上,由空氣和波浪摩擦而產生的次聲波 (頻率為每秒8—13次),總是風暴來臨的前奏曲。這種次聲波人耳無法聽到,小小的水母卻很敏感。仿生學家發現,水母的耳朵的共振腔里長著一個細柄,柄上有個小球,球內有塊小小的聽石,當風暴前的次聲波沖擊水母耳中的聽石時,聽石就剌激球壁上的神經感受器,於是水母就聽到了正在來臨的風暴的隆隆聲。
仿生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。把這種儀器安裝在艦船的前甲板上,當接受到風暴的次聲波時,可令旋轉360°的喇叭自行停止旋轉,它所指的方向,就是風暴前進的方向;指示器上的讀數即可告知風暴的強度。這種預測儀能提前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。
蝙蝠的超聲波,發明雷達
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。
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,並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。
為了研究滑翔飛行和碰撞的空氣動力學以及其飛行的效率,一個四葉驅動,用遠程水平儀控制的機動機翼(翅膀)模型被研製,並第一次在風洞內測試了各項飛行參數。
第二個模型試圖安裝一個以更快頻率飛行的翅膀,達到每秒18次震動的速度。有特色的是,這個模型採用了可變可調節前後兩對機翼之間相差的裝置。
研究的中心和長遠目標,是要研究使用「翅膀」驅動的飛機表現,以及與傳統的螺旋推動器驅動的飛機效率的比較等等。
蒼蠅與仿生
家蠅的特別之處在於它的快速的飛行技術,這使得它很難被人類抓住。即使在它的後面也很難接近它。它設想到了每一種情況,非常小心,並能快速移動。那麼,它是怎麼做到的呢?
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,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
Ⅳ 老婆專用椅子,造型奇葩至極,日本人發明的老婆專用椅子究竟是怎樣的
老婆專用椅子就像自行車車座一樣。
可以說,這個椅子受到了很多熱烈的討論。產品設計不會佔用太多空間,主要是為了減輕妻子在家做飯時的負擔,但是椅子真的太小了。雖然是為了妻子在家做飯以減輕一些負擔,但使用後的畫面確實有些尷尬。這是因為椅子太難看了。盡管高腳椅坐起來很方便,但坐墊太小,坐起來也不舒服。為了方便移動,椅子細長且給人顫抖的感覺。家庭主婦必須小心地坐在她的腿上,以免跌倒。我要說的是,日本確實在處理各種奇怪事件和各種事件方面非常有才華,而且我不知道這個國家的人們每天都在想什麼。
Ⅳ 戒掉手機癮的方法
1、遠離手機,將手機放在自己看不見的地方,規定隔幾個小時看一次手機,主要看有沒有人聯系你讓做什麼重要的事。2、給自己充電,讓自己忙碌起來,多看書多鍛煉,真正投入進去,你壓根就會忘了手機。3、找人監督自己,讓他督促你遠離手機控。4、當然,這一切,主要還看你的自製力與執行力。要循序漸進,切不可操之過急。
Ⅵ 一個發明家發明的一個女孩機器人,那個女孩機器,然後回到了20年,那個發明家年輕的時候,然後他們戀愛
《我的機器人女友》即使是過生日,也沒有任何人會送來祝福的大學生次郎(小出惠介 飾)一直過著寂寞的獨身生活。20歲生日那天,次郎去百貨商場給自己買生日禮物,無意間看到一個著裝奇特的漂亮女孩(綾瀨遙 飾)「她」也微笑地看著次郎,隨後好奇的次郎「鬼鬼祟祟」地跟在「她」的後面。當「她」在百貨商場里乘店員不注意偷偷換了件新衣裳,再次出現在次郎視線,這時「她」也發現躲在服裝假人模特的次郎,俏皮地徑直向次郎走去,次郎被「她」的魅力所征服,「她」沒有付錢就揚長而去。不久,次郎出了商場,發現「她」並沒有離去,與之前不同的是「她」穿了雙新鞋子,隔著街對面不停地對次郎Show著「她」的新鞋,後來次郎進入一家餐廳正在用餐時「她」又一次出現在面前,隨後便與這個來歷不明的神秘的女孩一起過生日。她的言行大膽,而且不可預測,吃完飯不付錢,次郎與這個神秘的女孩為了不被身後的警察抓到,拚命地奔跑著。與「她」度過了次郎有生以來最有趣難忘的晚上。雖然次郎的心中充滿疑惑,他卻身不由己地被「她」深深吸引著。但是,那晚以後,「她」卻再也沒出現了。對次郎來說,20歲生日那晚與「她」的邂逅,已經成為他人生中最美麗的時刻,他將永生難忘。一年後,次郎再次去了那家商場給自己買生日禮物又再次來到這家餐廳,希望能次遇到她的出現,她又出現在了一個人過生日的次郎面前,次郎過與她過了有生以來第二次難忘的生日。雖然,她還是原來的樣子,但次郎感覺她與去年有點不一樣。就在次郎對她身上微妙的不協調感充滿疑惑的時候,一個男人拿著槍向次郎他們吃飯的料理店掃射著,就在次郎即將被那名男子打中的時候,她出手救了次郎,對此次郎非常吃驚。後來,次郎知道了事情的真相。原來她是未來的次郎為了保護現在的次郎,送給現在的次郎的一個機器人(准確來說,是「生化人」。就是外部完全是由蛋白質構成,跟生物一樣,但內部則是機器)。因為一年前的那一天,那個女孩的出現,對次郎來說簡直是命運的相遇,未來的治郎也一直沒有忘記那一天。為了改變自己不幸的人生,未來的次郎製作了一個與那天的她一模一樣的機器人,送給了現在的次郎。並且,現在的次郎如果能努力與「她」相處的話,可以為這個機器人編寫下情感程序。現在她只是一個沒有靈魂的機器人,他與她不可思議的共同生活已經慢慢展開了。她開始跟著次郎一起到大學上課,無論做什麼事,都是兩個人一起,而且她總是盡可能地發揮一個機器人所擁有的神奇力量,還帶著次郎回到「過去」進行「時間旅行」,每天都會將次郎從各種小小的危機中拯救出來。次郎與她在一起的日子每天都非常快樂,漸漸地治郎愛上了她。但是,次郎開始疑惑她是不是一個沒有人類情感的機器人。次郎總是不能了解到她的所思所想,他對她的愛好象隨時都會破碎。而另一方面,她似乎能感覺得到次郎的溫柔,但是治郎的心裡究竟是怎樣想的,她也因自己不能理解他的心情而苦惱著。次郎打算引起她的嫉妒之心,於是與當她面其他的女孩開始約會,可是,她一點也不了解次郎所說的嫉妒是怎樣一種情感。次郎非常絕望,將她趕走了並告訴她不要出現在自己面前,然而當失去她次郎才發現她在自己心中地位有多麼重要,開始懊悔自己為什麼這樣做,失去她時才漸漸意識到她的溫柔。一天,次郎的家突然崩塌了,那裡發生了從未有過的大地震。街道、樓房全部都倒塌了,就在次郎即將遇到生命危險時,她不顧一切出現在次郎面前用身體保護了次郎,倒塌的建築都壓在她身上。她帶著次郎不停奔跑著,試圖逃離這場災難,就在這時有輛時空卡車沖向他們,她把次郎拋開自己承受了撞擊……而次郎的命運已經來到了死亡的邊緣,她因被卡車撞損無法繼續帶次郎逃離地震區,她躲不開了,推開次郎自己被倒塌的建築給壓倒。……為了再次拯救在餘震中遭到危險的次郎,她試圖從廢墟中爬出,可是坍塌的建築緊緊壓在了她下半身不能動彈,緊急關頭她自截肢身體,救出次郎。她最後的心聲:「我...,能感受到你的心,感受到了。快去——不要回頭看——不要看我——不想讓你看到我這樣子——撤退。」最後她被地震帶來的傷害結束了「生命」,次郎在廢墟用了3天時間找到了被壓在廢墟下殘缺的她,次郎忍不住內心的悲傷,獨自抱著她在下著大雨的晚上泣不成聲。超過半個世紀的時間將她完全修復,她雖然很痛苦傷心,但記憶還是跟以前一樣沒變。陪伴著次郎度過了幾年歲月,在一次夕陽下與她的陪伴到了最後,她握著次郎手一直守護在身旁直到使用期限結束。最終被人們發現,送到博物館進行展覽,2133年,一個去參觀的女學生發現與她的同學長得一模一樣,後來那位長得一模一樣的女孩在拍賣會買了下來。得知機器人的記憶後被感動,並把記憶變成活生生自己的記憶。她非常想要見一下次郎,她到了記憶開始之前,2007年11月22日,在機器人出現的前一年。她第一眼見到次郎的時候就愛上了他,但是她在那裡呆的時間很短,很快就悲傷地離開了。大地震後,她又回到了過去,看見次郎抱著殘缺的103抽泣著,決定與那時的次郎一起生活。最終跨越時空的戀情圓滿的結束。
Ⅶ 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。由令人討厭的蒼蠅,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。