《生命科学技术选讲》PPT课件

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1、生命科学纵横理学院生命科学与生物工程研究院生命科学技术选讲本章内容仿生学现代生物材料——开启新技术的钥匙仿生学目录前言信息仿生控制仿生拟态仿生力学仿生化学仿生整体仿生前言一、仿生学简介二、仿生学研究中国古汉文中的仿生思想前言一、仿生学简介仿生学之起源凤蓬草轮子鱼尾船橹人眼晶状体透镜生物电电池鸟飞机生活中的仿生学前言仿生学（Bionics）模仿生物系统的原理以建造技术系统，或者使人造技术系统具有生物系统特征或类似特征的科学。仿生学的概念前言二.仿生学研究仿生学是一门建立在多学科边缘上的综合性学科，包括生理学、神经学、医学、化学、数学、电子学、信息学等学科。前言生物体生物模型数学模

2、型技术模型技术装置仿生学的研究方法前言一、青蛙与电子蛙眼二、水母与电子耳信息仿生青蛙与电子蛙眼神经节细胞有4种：“边缘侦察器”“昆虫侦察器”“事件侦察器”“光强减弱感受器”青蛙的视觉系统信息仿生青蛙与电子蛙眼由透镜（晶状体）在视网膜上形成光学图像后，经过视细胞、双极细胞、输出细胞（神经节细胞）而送往大脑中枢青蛙的视觉系统信息仿生“水母耳”风暴预测仪水母耳与电子耳信息仿生一、蛇的红外探测二、蝙蝠与超声波三、蛾的反雷达技术四、动物的天然导航控制仿生蛇田鼠热血动物身体向外散热蛇通过感受器探测到热源蛇的红外探测控制仿生颊窝颊窝是一个红外感受器，对周围温度变化极为敏感，能感受0.001℃

3、的温度变化。这类蛇能在夜间准确判断周围恒温动物的位置。蛇的红外探测控制仿生飞行中的蝙蝠超声波声音反射波蛾蝙蝠的捕食蝙蝠与超声波控制仿生蝙蝠的回声定位超声信号被反射蝙蝠与超声波控制仿生蝙蝠与超声波蝙蝠的声纳处理脑参考波刺激接受器载有信息的超声波发出的超声波控制仿生夜蛾的反雷达技术反雷达技术使夜蛾死里逃生控制仿生夜蛾的反雷达技术鼓膜器鼓膜器振动器胸神经节神经纤维气囊听觉细胞感受器鼓膜角质皱折非听觉细胞听觉系统控制仿生千里迁徙万里洄游动物的天然导航控制仿生动物的天然导航一些动物利用日月星辰导航，也有些动物利用海流、海水成分、地磁场、重力场等进行导航，为研制通讯设备和新型导航仪器提供启

4、迪。控制仿生定义：生物界中普遍存在着拟态，现将拟态用于工程技术中去就叫拟态仿生。拟态仿生拟态仿生动物的拟态与保护色拟态仿生拟态仿生坦克的迷彩着装拟态仿生三色迷彩的德国“豹”I坦克在电视成像下的效果拟态仿生坦克的迷彩着装拟态仿生一、生物与造船二、生物与飞机三、生物与建筑力学仿生生物与造船模仿鳕鱼、鲇鱼外形建造的“复仇号”帆船体形的模仿力学仿生生物与造船体形的模仿力学仿生生物与造船体形的模仿俄罗斯海军新型核潜艇力学仿生生物与造船模仿鲸的胸鳍给船装上了船鳍结构的模仿力学仿生生物与造船结构的模仿模仿鱼和鲸体表粘液合成了几种人工粘液，以减小湍流。力学仿生生物与造船结构的模仿潜水艇在航行时

5、会造成巨大的湍流海豚游泳时身边的水流很小力学仿生鹰击长空啸傲云天生物与飞机力学仿生生物与飞机达芬奇设计的扑翼飞机飞鸟与飞机力学仿生生物与飞机飞鸟与飞机力学仿生飞鸟的体形和翅膀在滑进飞行时与飞机的飞行极为相似生物与飞机昆虫与飞机昆虫翅膀的运动力学仿生昆虫飞行时翅膀的运动很复杂，其角度的变化控制比目前的飞行自动驾驶仪还好。生物与飞机昆虫与飞机飞机仿造蜻蜓的翅膀配重防止振颤力学仿生薄壳结构艺术珍品—澳大利亚悉尼歌剧院生物与建筑力学仿生东京中银舱体楼生物与建筑舱体结构力学仿生生物与建筑圆顶屋美国佛罗里达的未来世界博物馆力学仿生一、人工嗅觉二、仿生物膜化学仿生狗的嗅觉过程狗的嗅觉狗的鼻子

6、里的雾受一种蛋白质的控制，将气味分子浓缩后传送给鼻子里的气味感受器上的气味辨别蛋白，当气味辨别蛋白将不同的气味辨别后，被辨别出的特定的气味信号，立即被嗅觉细胞传递给大脑，大脑便知道了所闻到的是一种什么气味。人工嗅觉化学仿生人工嗅觉嗅敏检测仪采集系统嗅敏元件放大系统报警系统报警系统电源嗅敏电阻是一类以SnO2为主体的金属半导体，它是一种表面效应很强的材料。化学仿生细胞膜的结构特点仿生物膜蛋白分子磷脂分子镶嵌蛋白跨膜蛋白(形成通道)跨膜蛋白细胞膜的流动镶嵌模型：(1)脂双层形成框架；(2)蛋白质镶嵌其中；(3)具有动态特点。化学仿生仿生物膜人工膜人工膜的特点化学组成和厚度与天然膜相

7、似：能有效地分开两种不同的水相；具有结构和化学两侧不对称性，易于操作，能用来研究膜的向量功能（如传递等）。化学仿生自动化机器自动化机器人从月球土壤中提取气体智能机器人整体仿生智能机器人自然语言语音图形图像信息知识库管理软件求解问题推理软件智能接口软件内核软件（智能操作系统、编译系统等）并行处理体系结构知识库硬件推理机硬件智能接口硬件智能计算机组成人机接口软件硬件整体仿生智能机器人生物计算机生物计算机的特点：能制成超高密度的线路。能使生物本身固有的自我修复机能得到发挥，即使芯片中出了故障