爱华网仿生学简介
乍听仿生学这一名词，相信许多人都无法理解它的科学含义。但是相信绝大多数的人都知道我国最早的仿生师鲁班以及他的故事。在一次上山砍树时，鲁班不小心被一棵小草划破了手，他好奇地摘下草叶观察，发现叶子的边缘有许多锋利的小齿，于是突发奇想，把铁片磨上细齿用来割断木头，从而发明了常用的伐木工具——锯。锯的发明是鲁班从带齿的叶片得到的启发。
仿生学作为一门独立的学科，形成于20世纪60年代，它是研究生物系统的结构性质、能量转换和信息加工的处理过程，用来改善现有的或创造出崭新的机械、仪器、建筑结构和工艺过程的边缘学科。仿生学的研究范围主要包括：力学仿生、分子仿生、能量仿生、信息与控制仿生等。
力学仿生，是研究并模仿生物体大体结构与精细结构的静力学性质，以及生物体各组成部分在体内相对运动和生物体在环境中运动的动力学性质。例如，建筑上模仿贝壳修造的大跨度薄壳建筑，模仿股骨结构建造的立柱，既消除应力特别集中的区域，又可用最少的建材承受最大的载荷。军事上模仿海豚皮肤的沟槽结构，把人工海豚皮包敷在船舰外壳上，可减少航行揣流，提高航速。
分子仿生，是研究与模拟生物体中酶的催化作用、生物膜的选择性、通透性、生物大分子或其类似物的分析和合成等。例如，在搞清森林害虫舞毒蛾性引诱激素的化学结构后，合成了一种类似有机化合物，在田间捕虫笼中用千万分之一微克，便可诱杀雄虫。
能量仿生，是研究与模仿生物电器官生物发光、肌肉直接把化学能转换成机械能等生物体中的能量转换过程。人工冷光是能量仿生的一个典型例子。自从人类发明了电灯，生活变得方便、丰富多了。但电灯只能将电能的很少一部分转变成可见光，其余大部分都以热能的形式浪费掉了，而且电灯的热射线有害于人眼。那么，有没有只发光不发热的光源呢?
在自然界中，有许多生物都能发光，如细菌、真菌、蠕虫、软体动物、甲壳动物、昆虫和鱼类等，而且这些动物发出的光都不产生热，所以又被称为“冷光”。在众多的发光动物中，萤火虫是其中的一类。萤火虫约有1 500种,它们发出的冷光的颜色有黄绿色、橙色，光的亮度也各不相同。萤火虫发出冷光不仅具有很高的发光效率，而且发出的冷光一般都很柔和，很适合人类的眼睛，光的强度也比较高。因此，生物光是一种人类理想的光。
科学家研究发现，萤火虫的发光器位于腹部。这个发光器由发光层、透明层和反射层三部分组成。发光层拥有几千个发光细胞，它们都含有荧光素和荧光酶两种物质。在荧光酶的作用下，荧光素在细胞内水分的参与下，与氧化合便发出荧光。萤火虫的发光，实质上是把化学能转变成光能的过程。早在40年代，人们根据对萤火虫的研究，创造了日光灯，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中分离出了纯荧光素，后来又分离出了荧光酶，接着，又用化学方法人工合成了荧光素。由荧光素、荧光酶、ATP(三磷酸腺苷)和水混合而成的生物光源,可在充满爆炸性瓦斯的矿井中当闪光灯。由于这种光没有电源，不会产生磁场，因而可以在生物光源的照明下，做清除磁性水雷等工作。现在，人们已能用掺和某些化学物质的方法得到类似生物光的冷光，作为安全照明用。
信息与控制仿生，是研究与模拟感觉器官、神经元与神经网络、以及高级中枢的智能活动等方面生物体中的信息处理过程。说到这里，相信大家都想起了一种动物－－蝙蝠。
蝙蝠善于夜飞。尽管是漆黑的夜晚，它照样忽上忽下，急剧地变换着飞行方向和速度，捕捉飞虫作食物，从不会撞到什么东西。原来，蝙蝠是用耳朵“看清”外界一切的。如果把蝙蝠的眼睛蒙起来，它仍然能正常飞行；如果把蝙蝠的双耳塞住，它在飞行中却到处碰壁；如取下塞耳物，蝙蝠又开始正常飞行了。科学测量发现，蝙蝠是用超声波定位器来确定方位的，在飞行过程中，蝙蝠的喉内产生一种超声波，通过嘴或鼻孔发射出来。遇到物体时，超声波便被反射回来，由蝙蝠的耳朵接收回来，判定目标和距离。若是食物便捕捉，是障碍物便躲开。人们把这种根据回声探测目标的方法，称为“回声定位”。蝙蝠的回声定位器是非常精致的导航仪器，所以能在拉紧的细铁丝间飞来飞去。蝙蝠的分辨能力也是惊人的。如有一种在热带生活、专吃鱼的食鱼蝠，常常在水面上飞行觅食。当它在水面上飞过时，就向水里发射超声波。尽管超声波遇到鱼体反射回来的信号非常微弱，但食鱼蝠仍能听到回声，并迅速降落到水面把鱼抓住。食鱼蝠的探测本领，引起了军事科学家的注意，他们想仿制出一种能在飞机上发现潜水艇的雷达，以准确地击中潜水艇。现在已经知道，许多农业害虫一听到蝙蝠的呼叫就会仓皇逃命，于是人们便模仿蝙蝠的声音驱赶害虫。根据蝙蝠超声定位器的原理，人们还仿制了盲人用的“探路仪”。这种探路仪内装一个超声波发射器，盲人带着它可以发现电杆、台阶、桥上的人等。如今，有类似作用的“超声眼镜”也已制成。
某些文献中，把分子仿生与能量仿生的部分内容称为化学仿生，而把信息和控制仿生的部分内容称为神经仿生。
关于仿生学，还有以下一些值得一提的例子：生物学家通过对蛛丝的研究制造出高级丝线，抗撕断裂降落伞与临时吊桥用的高强度缆索；船和潜艇来自人们对鱼类和海豚的模仿；响尾蛇导弹等就是科学家模仿蛇的“热眼”功能和其舌上排列着一种似照相机装置的天然红外线感知能力的原理，研制开发出来的现代化武器；火箭升空利用的是水母、墨鱼反冲原理；科研人员通过研究变色龙的变色本领，为部队研制出了不少军事伪装装备；科学家研究青蛙的眼睛，发明了电子蛙眼；白蚁不仅使用胶粘剂建筑它们的土堆，还可以通过头部的小管向敌人喷射胶粘剂。于是人们按照同样的原理制造了工作的武器—一块干胶炮弹；美国空军通过毒蛇的“热眼”功能，研究开发出了微型热传感器；我国纺织科技人员利用仿生学原理，借鉴陆地动物的皮毛结构，设计出一种KEG保温面料，并具有防风和导湿的功能；根据响尾蛇的颊窝能感觉到0.001℃的温度变化的原理，人类发明了跟踪追击的响尾蛇导弹。人类还利用蛙跳的原理设计了蛤蟆夯。人类模仿警犬的高灵敏嗅觉制成了用于侦缉的“电子警犬”。科学家根据野猪的鼻子测毒的奇特本领制成了世界上第一批防毒面具。
可见，仿生学作为一门科学，在军事﹑科技﹑社会﹑以及人们的日常生活等各个领域都发挥了巨大的作用，推动了人类社会的发展和文明的进步。目前，对生物神经系统和感觉器官的研究和模拟，占整个仿生学研究的80%左右。而今后在这方面发展的方向是要创造出更加完善的“人工智能机”，使它能模仿人和动物神经系统对环境的适应能力，根据环境的变化，通过“学习”改变机器的动作，完成相应的工作。动物的定向与导航，对于研制新的航空和航海导航仪有很大的帮助。酶学仿生也是人们研究的重点。已发现某些蓝藻含有一种不完全的光合器，可以在一定条件下产生氢气。模拟蓝藻的不完全光合器，将设计出仿生光解水的装置，从而可获得大量的氢气。氢是无污染的能源物质，利用光合作用获得氢能源，将引起动力工业的革命。随着生产和科学技术的发展，在一些场合需要人们在有危险的环境下工作，于是，人们开始创造一种能模拟人和生物部分功能的“机器人”，用于从事危险的工作。
仿生学在人类社会今后的发展中仍然有重大的意义，它的前景是无限的。
