仿生学是一门什么学科(什么是仿生学简介)

仿生学

bionics,bioinspiration,biomimetics

定义:通过研究生物系统的工作原理以寻求启发,解决工程技术上面临的类似问题的学科。

学科:生物物理学_生物控制论_仿生学

相关名词:海洋仿生学 纳米仿生学 生物转化

来源:全国科学技术名词审定委员会

什么是仿生学简介(仿生学是一门什么学科)

图片来源:视觉中国

仿生学,顾名思义就是模仿生物的学科。“师法自然”的思想自古有之,例如模仿浮木作舟,模仿鱼鳍作桨,鲁班被草叶割伤而创造锯子,诸葛亮发明木牛流马等。模仿鸟儿飞天的梦想更是贯穿古今中外,从希腊神话的代达罗斯、伊卡洛斯用蜡和羽毛作羽翼飞离克里特岛,到《墨子》中“公输子削竹木以为鹊,成而飞之,三日不下”,再到达芬奇手稿中模仿鸟儿的扑翼飞行器,仿生的思想无处不在。

1960年,美国空军召开了第一届仿生学讨论会,标志着现代仿生学的诞生。会上,斯蒂尔(Jack Ellwood Steel)少校将这一学科命名为Bionics,前缀“bio-”表示“生命的”,后缀“-ics”表示“科学”。1963年,我国将Bionics译为“仿生学”。

斯蒂尔认为,仿生学是研究以模仿生物系统的方式,或是以具有生物系统特征的方式、亦或是以类似于生物系统方式工作的系统的学科。大家可以理解为:仿生学是通过研究生物系统的工作原理以寻求启发,从而解决工程技术上面临的类似问题的学科。它研究的是生物体的结构、功能、行为及其调控机制,解决的是工程技术中的设计理念、工作原理和系统构成。

仿生学是生命科学与机械、材料、信息、能源等工程技术学科相结合的交叉学科,是生物和工程技术的“桥梁”。仿生学的标志十分有趣而形象:一个积分符号,把解剖刀和电烙铁串在一起。这一标志既体现了过程——积分的上下限代表了起点和终点,即从解剖刀(生命科学)到电烙铁(工程技术),又体现了结果——积分后的结果就是仿生学,充分表现了仿生学交叉融合的特点。

仿生学的研究内容非常丰富。从研究对象上可以分为:结构仿生,如贝壳、龟壳内部的微结构和“鸟巢”、悉尼歌剧院的宏观结构;运动仿生,如仿人或动物的走跑跳飞游等运动;功能仿生,如蝙蝠定位、蛇热成像、信鸽导航等各种功能;控制仿生,如人工神经网络。此外,从交叉学科上也可以分为物理学(包括力热声光电磁)、化学(生物体内的化学反应)、信息和控制科学(人类的神经系统)等。

物竞天择,适者生存。自然万物经过数十亿年进化得到的先进的结构与功能是我们仿生的基石和道标,仿生学的发展也趋于综合化、多样化与智能化,这门学科已经并且还会继续对我们的生产和生活作出积极的、重大的贡献。

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