仿生学主要是观察,研究和模拟自然界生物各种各样的特殊本领,包括生物本身结构,原理,行为,各种器官功能,体内的物理和化学过程,能量的供给,记忆与传递等.从而为科学技术中利用这些原理,提供新的设计思想,工作原理和系统架构的技术科学.
以响尾蛇来举例,红外线在军事应用很普遍,最出名的就是响尾蛇热追踪飞弹,自动导航,太空飞行等.响尾蛇的眼睛下方和鼻孔之间有特殊的热感受器,叫做「颊窝」,这裏的神经末梢可以把侦测到的长波红外线传给大脑,进而对猎物「热定位」.
颊窝对长波红外线的敏感度非常高,只要辐射表面的一点点温差就可以被辨别,就算是在黑暗无光的夜晚,响尾蛇也可以精准的判定猎物的方位和距离.也因此只要有小动物在旁边经过,响尾蛇就能马上就发现,悄悄地爬过去,并且准确地判断出猎物的方向和距离,冲过去就把它咬住了.曾经有人实验过,全瞎的响尾蛇在颊窝的协助下,出击猎物的命中率仍然有办法高达98%,但是如果你把颊窝给遮住,命中率就会掉到27%,因此可以证明,感热颊窝对响尾蛇的猎捕能力影响非常大呢!!
颊窝内层空气受到外层红外线接收细胞温度上升的影响,吸收热量后产生微小的压力,这个变化会刺激末梢神经,再把此一讯息传递给脑部分析辨识,大家耳熟能详的响尾蛇空中导弹,就是模仿响尾蛇的颊窝热感应原理,利用红外线导引的方式,侦测敌机机尾喷管产生的红外线热辐射,不断地修正方向,而达到摧毁的目的!!如果大大在电子显微镜下观察蛇的头,就可以发现颊窝感热的神经细胞跟人造红外线的天线,它们有很类似的奈米结构,所以响尾蛇是仿生的一个好例子.

莲花叶表面结构这些突起的小颗粒 ( papillose epidermal cells ) ,正是 Lotus Effect (莲花效应)的成因.由於Lotus Effect有绝佳的抗污性 (self-cleaning properties )和抗水性 (water repellent ),现在许多科技产品,包括防水底片,防水喷雾剂;外衣,鞋子,车子的外壳,反光镜,安全帽镜片,厨具,瓦斯炉等容易脏污的器具表面,甚至飞机的表面;以及具有Self-cleaning性质的建筑材料等,都是来自莲花的抗污性原理(Self-cleaning).
达尔文曾赞叹蜜蜂的巢房是自然界最令人惊讶的神奇建筑.1712年瑞士数学家Samuel Konig 在博物学家Reaumur的请托下,证明出:给订正六角柱,底部由三个全等菱形组成,最省材料的做法.最后发现蜜蜂巢室底部的菱形两邻角分别是109 28' 和70 32',和Samuel Konig的理论证明结果仅差2'而已.
1999年9月加拿大『环球邮报』科学记者德服林撰文报导说:「蜂窝的优美形状,是自然界最有效经济的建筑代表.」蜂巢夹芯板是由表层材料,蜂巢夹芯材料及胶粘剂粘合而成的一种轻质,刚性大,断热性佳,轻量化,平整性好的复合材料,此外也由於此构造之面板大大减少了镙钉之打孔作业,使其具备卓越的经济性,由於其优良的受力性能及结构的合理性,故长期应用於航空,航天领域.近年来由於技术日趋成熟及生产效率不断提高,成本不断下降,目前已广泛应用於民用工业,在建筑,整流,电子通信和装饰行业的应用尤为突出.
仿生学的研究内容主要有:
A. 力学仿生学:
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.
B. 功能仿生学:
主要研究生物体和自然界物质存在的功能原理,并用这些原理去改进现有的或建造新的技术系统,以促进产品的更新换代或新产品的开发.
C. 信息与控制仿生:
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.例如根据象鼻虫视动反应制成的"自相关测速仪"可测定飞机著陆速度.
D. 结构仿生学:
主要研究生物体和自然界物质存在的内部结构原理在设计中的应用问题,适用与产品设计和建筑设计.研究最多的是植物的茎,叶以及动物形体,肌肉,骨骼的结构.
E. 分子仿生学:
研究与模拟生物体中脢的催化作用,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.
F. 能量仿生学:
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.
仿生学对於人类生活的影响非常大且深远,仿生学作为人类科技发明活动与自然界的锲合点.然而,由於生物系统的复杂性,搞清某种生物系统的机制需要相当长的研究周期,而且解决实际问题需要多学科长时间的密切合作,这是限制仿生学发展速度的主要原因.

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