編輯本段仿生設計的發展
到了近代，生物學、電子學、動力學等學科的發展亦促進了仿生設計學的發展。以飛機的產生為例： 在經過無數次模仿鳥類的飛行失敗後，人們通過不泄的努力，終於找到了鳥類能夠飛行的原因：鳥的翅膀上彎下平，飛行時，上面的氣流比下面的快，由此形成下面的壓力比上面的大，於是翅膀就產生了垂直向上的升力，飛的越快，升力越大。 1852年，法國人季法兒發明了氣球飛船；1870年，德國人奧托.利連塔爾制造了第壹架滑翔機。利連塔爾是十九世紀末的壹位具有大無畏冒險精神的人，他望著家鄉波美拉尼亞的鸛用笨拙的翅膀從他房頂上飛過，他堅信人能飛行。1891年，他開始研制壹種弧形肋狀蝙蝠翅膀式的單翼滑翔機，自己還進行試飛；此後五年，他進行了2000多次滑翔飛行，並同鳥類進行了對比研究，提供了很有價值的資料。資料證明：氣流流經機翼上部曲面所走路程，比氣流流經機翼下平直表面距離較長，因而也較快，這樣才能保證氣流在機翼的後緣點匯合；上部氣流由於走的較快，它就較為稀薄，從而產生強大吸力，約占機翼升力的三分之二大小；其余的升力來自翼下氣流對機翼的壓力。 19世紀末，內燃機的出現，給了人類有史以來壹直夢寐以求的東西：翅膀。不用說這種翅膀是笨拙的、原始的和不可靠的，然而這卻是使人類能隨風伴鳥壹起飛翔的翅膀。 萊特兄弟發明了真正意義上的飛機。在飛機的設計制作過程中，怎樣使飛機拐彎和怎樣使它穩定壹直困擾著他們。為此，萊特兄弟又研究了鳥的飛行。例如，他們研究鶙鵳怎樣使壹只翅膀下落，靠轉動這只下落的翅膀保持平衡；這只翅膀上增大的壓力怎樣使鶙鵳保持穩定和平衡。這兩個人給他們的滑翔機裝上翼梢副翼進行這些實驗，由地面上的人用繩控制，使之能轉動或彎翹。他們的第二個成功的實驗是用操縱飛機後部壹個可轉動的方向舵來控制飛機的方向，通過方向舵使飛機向左或向右轉彎。 後來，隨著飛機的不斷發展，它們逐漸失去了原來那些笨重而難看的體形，它們變的更簡單，更加實用。機身和單曲面機翼都呈現出象海貝、魚和受波浪沖洗的石頭所具有的自然線條。飛機的效率增加了，比以前飛的更快，飛的更高。到了現代，科學高度發展但環境破*、生態失衡、能源枯竭，人類意識到了重新認識自然，探討與自然更加和諧的生存方式的高度緊迫感，亦認識到仿生設計學對人類未來發展的重要性。特別是壹九六Ο年秋，在美國俄亥俄州召開了第壹次仿生學討論會，成為仿生學的正式誕生之日。 此後，仿生技術取得了飛躍的發展，並獲得了廣泛的應用。仿生設計亦隨之獲得突飛猛進的發展，壹大批仿生設計作品如智能機器人、雷達、聲納、人工臟器、自動控制器、自動導航器等等應運而生。 近代，科學家根據青蛙眼睛的特殊構造研制了電子蛙眼，用於監視飛機的起落和跟蹤人造衛星；根據空氣動力學原理仿照鴨子頭形狀而設計的高速列車；模仿某些魚類所喜歡的聲音來誘捕魚的電子誘魚器；通過對螢火蟲和海蠅地發光原理的研究，獲得了化學能轉化為光能的新方法，從而研制出化學熒光燈等等。 目前，仿生設計學在對生物體幾何尺寸及其外形的模仿同時，還通過研究生物系統的結構、功能、能量轉換、信息傳遞等各種優異特征，並把它運用到技術系統中，改善已有的工程設備，並創造出新的工藝、自動化裝置、特種技術元件等技術系統；同時仿生設計學為創造新的科學技術裝備、建築結構和新工藝提供原理、設計思想或規劃藍圖，亦為現代設計的發展提供了新的方向，並充當了人類社會與自然界溝通信息的“紐帶”。 對人腦的探索，可以展望未來的電子計算機有可能具有生物原理的功能。同它相比，現在的電子計算機只能作為算盤。 對植物光合作用的研究，將為延長人類的壽命、治療疾病提供壹個嶄新的醫學發展途徑。 對生物體結構和形態的研究，有可能使未來的建築、產品改變模樣。使人們從“城市”這個人造物理環境中重新回歸“自然”。 信天翁是壹種海鳥，它具有淡化海水的器官——“去鹽器”。對其“去鹽器”的結構及其工作原理的研究，可以啟發人們去改善舊的或創造出新的海水淡化裝置。 白蟻能把吃下去的木質轉化為脂肪和蛋白質，對其機理的研究，將會對人工合成這些物質有所啟發。 同時仿生設計亦可對人類的生命和健康造成巨大的影響。例如人們可以通過仿生技術，設計制造制造出人造器官，如血管、腎、骨膜、關節、食道、氣管、尿道、心臟、肝臟、血液、子宮、肺、胰、眼、耳以及人工細胞。專家預測，在本世紀中後期，除腦以外人的所有器官都可以用人工器官代替。例如，模擬血液的功能，可以制造、傳遞養料及廢物，並能與氧氣及二氧化碳自動結合並分離的液態碳氫化合物人工血；模擬腎功能，用多孔纖維增透膜制成血液過濾器，也就是人工腎；模擬肝臟，根據活性碳或離子交換樹脂吸附過濾有毒物質，制成人工肝解毒器；模擬心臟功能，用血液和單向導通驅動裝置，組成人工心臟自動循環器。 隨著對宇宙的開發、認識，又將使人類不但認識宇宙中新形式的生命，而且將為人類提供嶄新的設計，創造出地球上前所未有的新的裝置……
編輯本段仿生設計學的特點與研究內容
仿生設計學是仿生學與設計學互相交叉滲透而結合成的壹門的邊緣學科，其研究範圍非常廣泛，研究內容豐富多彩，特別是由於仿生學和設計學涉及到自然科學和社會科學的許多學科，因此也就很難對仿生設計學的研究內容進行劃分。這裏，我們是基於對所模擬生物系統在設計中的不同應用而分門別類的。歸納起來，仿生設計學的研究內容主要有： 1、形態仿生設計學研究的是生物體（包括動物、植物、微生物、人類）和自然界物質存在（如日、月、風、雲、山、川、雷、電等）的外部形態及其象征寓意，以及如何通過相應的藝術處理手法將之應用與設計之中。 2、功能仿生設計學主要研究生物體和自然界物質存在的功能原理，並用這些原理去改進現有的或建造新的技術系統，以促進產品的更新換代或新產品的開發。 3、視覺仿生設計學研究生物體的視覺器官對圖象的識別、對視覺信號的分析與處理，以及相應的視覺流程；他廣泛應用與產品設計、視覺傳達設計和環境設計之中。 4、結構仿生設計學主要研究生物體和自然界物質存在的內部結構原理在設計中的應用問題，適用與產品設計和建築設計。研究最多的是植物的莖、葉以及動物形體、肌肉、骨骼的結構。 從國內外仿生設計學的發展情況來看，形態仿生設計學和功能仿生設計學是目前研究的重點。在本文中，還將著重介紹形態仿生學和功能仿生設計學的壹些情況。 叉點上的壹種新型交叉學科。
編輯本段仿生設計學的研究方法
仿生設計學的研究方法主要為“模型分析法”： 1、創造生物模型和技術模型 首先從自然中選取研究對象，然後依此對象建立各種實體模型或虛擬模型，用各種技術手段（包括材料、工藝、計算機等）對它們進行研究，做出定量的數學依據；通過對生物體和模型定性的、定量的分析，把生物體的形態、結構轉化為可以利用在技術領域的抽象功能，並考慮用不同的物質材料和工藝手段創造新的形態和結構。 ① 從功能出發、研究生物體結構形態——制造生物模型。 找到研究對象的生物原理，通過對生物的感知，形成對生物體的感性認識。從功能出發，研究生物的結構形態，在感性認識的基礎上，除去無關因素，並加以簡化，提出壹個生物模型。對照生物原型進行定性的分析，用模型模擬生物結構原理。目的是研究生物體本身的結構原理。 ② 從結構形態出發，達到抽象功能——制造技術模型 根據對生物體的分析，做出定量的數學依據，用各種技術手段（包括材料、工藝等）制造出可以在產品上進行實驗的技術模型。牢牢掌握量的尺度，從具象的形態和結構中，抽象出功能原理。目的是研究和發展技術模型本身。 2、可行性分析與研究 建立好模型後，開始對它們進行各種可行性的分析與研究： ① 功能性分析 找到研究對象的生物原理，通過對生物的感知，形成對生物體的感性認識。從功能出發，對照生物原型進行定性的分析。 ② 外部形態分析 對生物體的外部形態分析，可以是抽象的，也可以是具象的。在此過程中重點考慮的是人機工學、寓意、材料與加工工藝等方面的問題。 ③ 色彩分析 進行色彩的分析同時，亦要對生物的生活環境進行分析，要研究為什麽是這種色彩？在這壹環境下這種色彩有什麽功能？ ④ 內部結構分析 研究生物的結構形態，在感性認識的基礎上，除去無關因素，並加以簡化，通過分析，找出其在設計中值得借鑒合利用的地方。 ⑤ 運動規律分析 利用現有的高科技手段，對生物體的運動規律進行研究，找出其運動的原理，針對性的解決設計工程中的問題。 當然，我們還可以就生物體的其它方面進行各種可行性分析。 據了解，這種洗衣機首先具有神經智能網絡功能，可以模仿人的恩維判斷能力，根據衣物的重量、質地、臟汙程度來自行決定洗滌程序、洗滌時間和水位的高低，從而達到最佳的洗滌狀態。其次，具有搓衣板的功能。洗衣機內的搓洗棒能夠像手壹樣隨心所欲地來回搓動，這種搓動被控制在300度以內，能夠保證把衣服洗幹凈又防止衣服纏繞。三是它去除了傳統洗衣機因機械傳動裝置所包含的機械連桿、曲柄、齒輪等部件轉動所帶來的噪音，采用直流永磁無刷電機直接驅動，有效地防止噪音的產生。 采用直流永磁無刷電機，在電子驅動器的控制下可實現無級調速，並可精確地控制搓洗棒每次轉動的次數和角度。因此，不同的衣物質地、臟汙程度可以設定不同的洗滌程序，有效地模仿了人工搓洗的快慢節奏和力度，實現“仿生”搓洗。另外，采用直流永磁電機比采用交流電機節電50%。 電子剎車技術把噪音降到最低 有洗衣機的消費者會有因噪音大而煩惱的體會，他們在換購洗衣機時總希望擁有壹臺沒有噪音的洗衣機。“仿生搓洗”洗衣機則恰好能滿足這壹點。 這主要是因為“仿生搓洗”洗衣機采用電子擎實現電子剎車，剎車時由電機本身迅速降速，從而避免了像其他洗衣機采用機械摩擦剎車時產生的噪音和振動，實現了靜音運轉。 搓洗棒確保洗滌過程中不產生碎屑 有洗衣機使用經驗的消費者知道，洗衣機的洗滌桶上部都有壹個過濾網，用來過濾衣物在洗滌時產生的碎屑。但是“仿生搓洗”洗衣機卻沒有這種過濾網，為什麽呢？業內專家解釋，這是因為“仿生搓洗”洗衣機的內部構造根本有別於波輪式和滾筒式洗衣機。“仿生搓洗”洗衣機采用的驅動擎是豎立的搓洗棒，能夠使動能從中央向四周傳遞。當洗衣機啟動時，搓洗棒帶動衣物沿著桶壁運動的角度不超過300度，有效避免了衣物因連續旋轉而形成的纏繞，以及與桶壁摩擦產生的碎屑，洗得幹凈、不纏繞、無摩擦，當然不需要過濾網。衣物沿桶壁來回運動與衣物在搓衣板上的來回運動極其相似，並能達到手洗效果，“仿生搓洗”洗衣機也由此得名。 飛機在夜間行駛不撞東西 人們都知道，飛機在夜間行駛是不會撞上東西的，是因為通過蝙蝠的啟示，蝙蝠嘴裏發出壹種超聲波，人是聽不見的，但它能聽見，假如有障礙物，聲音就會反射回來，蝙蝠就立即改變飛行的方向，飛機也是它他通過天線發出壹種無線電波，有障礙物也會反射回來，顯示在熒光屏上， 摘 要 闡明制造過程與生命現象之間的相似之處：基於自組織機制的有序化、基於信息模型的個體復制，以及通過進化過程形成的高度適應性。論述仿生制造的基本內涵，指出現代制造科學應該從生命現象及生命科學中學習與借鑒的主要內容，它們包括完善的信息技術、由基因控制的生長型的加工成形方法、性能超群的有機材料、奇妙的生物智能、高效的尋優與趨優方法，以及先進的組織結構和運行模式。提出關於加強學科間的聯合，促進仿生制造技術研究的建議。 結構構件 對於構件，在截面面積相同的情況下，把材料盡可能放到遠離中和軸的位置上，是有效的截面形狀。有趣的是，在自然界許多動植物的組織中也體現了這個結論。例如：“疾風知勁草”，許多能承受狂風的植物的莖部是維管狀結構，其截面是空心的。支持人承重和運動的骨骼，其截面上密實的骨質分布在四周，而柔軟的骨髓充滿內腔。在建築結構中常被采用的空心樓板、箱形大梁、工形截面鈑梁以及折板結構、空間薄壁結構等都是根據這條結論得來的。 -- 斑馬 斑馬生活在非洲大陸，外形與壹般的馬沒有什麽兩樣，它們身上的條紋是為適應生存環境而衍化出來的保護色。在所有斑馬中，細斑馬長得最大最美。它的肩高140-160厘米，耳朵又圓又大，條紋細密且多。斑馬常與草原上的牛羚、旋角大羚羊、瞪羚及鴕鳥等***外，以抵禦天敵。人類將斑馬條紋應用到到軍事上是壹個是很成功仿生學例子。 壹八ОΟ年左右，英國科學家、空氣動力學的創始人之壹—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壹種機翼曲線，對航空技術的誕生起了很大的促進作用。同壹時期，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》壹書中，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，終於制造了能夠載人飛行的滑翔機。
編輯本段動物仿生學的例子
1。由令人討厭的蒼蠅，仿制成功壹種十分奇特的小型氣體分析儀。 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 5。人們根據蛙眼的視覺原理，已研制成功壹種電子蛙眼。 6。根據蝙蝠超聲定位器的原理，人們還仿制了盲人用的“探路儀”。 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，已仿制了人力增強器——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制造氣味探測儀提供了思路。 15。壁虎腳趾對制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，這樣壹種膠體可應用在從外科手術的縫合到補船等壹切事情上。 17.樹葉的排列和悉尼大劇院的建設 18.潛水艇和魚的沈浮 19.聲納 海豚 20.雷達 蝙蝠</CA> 21.人們還通過海豚的流線型發明了壹種船。