仿生学全面版课件.ppt

1、 向自然学习 热爱自然、保护自然、自然和谐相处，热爱自然、保护自然、自然和谐相处，我们就会从自然中获得智慧和灵感我们就会从自然中获得智慧和灵感v在在20世纪世纪60年代，年代，1960年年9月月13日，在美国日，在美国召开的第一届仿生学研讨会上，斯蒂尔博士召开的第一届仿生学研讨会上，斯蒂尔博士首次提出了仿生学首次提出了仿生学(Bionics)的概念，并定义的概念，并定义仿生学是模仿生物系统的原理来建造技术系仿生学是模仿生物系统的原理来建造技术系统，或者使人造技术系统具有或类似于生物统，或者使人造技术系统具有或类似于生物系统特征的科学，简而言之，仿生学就是系统特征的科学，简而言之，仿生学就是“模

2、模仿生物的科学仿生物的科学”。v仿生学是生物学、数学和工程技术学相仿生学是生物学、数学和工程技术学相互渗透而结合成的一门模仿生物系统并互渗透而结合成的一门模仿生物系统并具有生物系统特征或类似特征的新兴边具有生物系统特征或类似特征的新兴边缘科学。缘科学。仿生学的研究主要包括三个阶段v首先是根据工程技术的目标、任务进行生物首先是根据工程技术的目标、任务进行生物相关性的基础研究或者以生物学的发现与研相关性的基础研究或者以生物学的发现与研究成果为启示和基础筛选出对其他科学技术究成果为启示和基础筛选出对其他科学技术有意义有价值的内存；有意义有价值的内存；v然后对基础研究的成果进行分析、综合，并然后对基础

3、研究的成果进行分析、综合，并提炼、概括出相关理论和概念，揭示内在规提炼、概括出相关理论和概念，揭示内在规律，建立数学模型；律，建立数学模型；v最后在前两个阶段的基础上进入具体模拟研最后在前两个阶段的基础上进入具体模拟研究、试验制造的应用研究阶段，最终创造出究、试验制造的应用研究阶段，最终创造出人工化的成果。人工化的成果。方法方法v复制不是仿生学的研究目的，对生物系统工作原理的本质认识、理解和应用是最终目标。在这个过程中发散性地进行类比、类比、模拟和模型化模拟和模型化是仿生学研究的主要方法，数学模型是从生物原型到应用模型的关键。v但是对复杂生物系统的认识往往是一个长期的研究过程，并依赖于先进科学

4、技术的支持，需要多学科的交叉、合作，所以仿生学的研究是一个系统工程，存在相当大的难度。仿生学研究的分支 力学仿生、分子仿生、能量仿生、信息和控制仿生等 电子仿生、机械仿生、建筑仿生、化学仿生、人体的仿生、宇宙仿生等 形态仿生、形式美感仿生、功能仿生、结构仿生、机理仿生、色彩仿生、意象仿生仿生设计v仿生设计学与旧有的仿生学成果应用不同，它是以自然界万事万物的“形”、“色”、“音”、“功能”、“结构”等为研究对象，有选择地在设计过程中应用这些特征原理进行的设计，同时结合仿生学的研究成果，为设计提供新的思想、新的原理、新的方法和新的途径。v仿生设计学作为人类社会生产活动与自然界的锲合点，使人类社会与

5、自然达到了高度的统一，正逐渐成为设计发展过程中新的亮点。众所周知的例子v蝙蝠与声纳定位v鸟与飞机v船与鱼v对萤火虫和海蝇地发光原理的研究，获得了化学能转化为光能的新方法，从而研制出化学荧光灯等等。肌理与质感仿生（以纺织仿生为例）v亚马逊河流域的闪峡蝶因其翅膀的外壳和基部翅瓣中特有的周期性多层结构，使周身散发钻蓝的色彩，具有金属般的光泽。受此启发日本帝人公司开发了光显色纤维。v在研究天然蚕丝结构和性能后，成功开发了异形纤维和超细纤维等仿真丝纤维和纺织品。v肉色袜我们的服装与仿生还有哪些关系？v孔雀裙、燕尾服、荷叶领、灯笼裤 v变色龙与迷彩服v2008年奥运会上的高科技泳衣v美国华盛顿大学的研究人

6、员正在试图揭示蜘蛛吐出的水溶性蛋白质是如何变成不溶的、强度比防弹背心还要坚韧的丝的奥秘。科学家们已开始运用仿生学理论研制人造蜘蛛丝。功能仿生v水母的顺风耳，仿照水母耳朵的结构和功能，设计了水母耳风暴预测仪，能提前15小时对风暴作出预报，对航海和渔业的安全都有重要意义。可恶的苍蝇给我们的启示？v免疫力（活蝇蛆可接种于伤口之中，起杀菌清创，促进愈合之作用。）v平衡能力（飞行器的平衡）v嗅觉（传感器、捕蝇器）v棘毛的作用（减粘）v超强的生殖能力（苍蝇具有一次交配可终身产卵的生理特点，一只雌蝇一生可产卵5-6次，每次产卵数约100-150粒，最多可达300粒左右。一年内可繁殖10-12代。每只雌蝇能产

7、生2000个后代，则100只雌蝇只需经过10个世代，繁殖的总蝇数将达到2万亿亿个）由乌龟想到的？v生命力强 静寿命（生命在于运动？）v坚硬的外壳 （坦克）v中国人对乌龟的特殊意象？忍辱负重？高寿？忍垢偷生？电子蛙眼v青蛙的眼睛很奇怪，他们看活动的东西很敏锐，对静止的东西视而不见。人们从中得到启示，发明了电子蛙眼。保鲜膜结构仿生例如：食蝇草与发卡结构仿生v白蚁冢与建筑仿生白蚁冢具有良好的通风、保温、保湿功能v锯齿草 与锯（鲁班）v瑞士猎人乔治从苍耳属植物获取灵感发明了尼龙搭扣。形态仿生天鹅形的观光船 仙鹤音响剪子综合仿生v仿人机器人v肌肉和骨骼现代假肢飞机的诞生v1870年，德国人奥托.利连塔尔

8、制造了第一架滑翔机。利连塔尔是十九世纪末的一位具有大无畏冒险精神的人，他望着家乡波美拉尼亚的鹳用笨拙的翅膀从他房顶上飞过，他坚信人能飞行。1891年，他开始研制一种弧形肋状蝙蝠翅膀式的单翼滑翔机，自己还进行试飞；此后五年，他进行了2000多次滑翔飞行，并同鸟类进行了对比研究，提供了很有价值的资料。v莱特兄弟发明了真正意义上的飞机。在飞机的设计制作过程中，怎样使飞机拐弯和怎样使它稳定一直困绕着他们。为此，莱特兄弟又研究了鸟的飞行。例如，他们研究鶙鵳怎样使一只翅膀下落，靠转动这只下落的翅膀保持平衡；这只翅膀上增大的压力怎样使鶙鵳保持稳定和平衡。未来的飞机是个什么样？v太阳能v袖珍v房顶是飞机场v翅

9、膀收缩调整v可以振翅v可以俯冲空中停止如今飞机的平衡锤仿生了苍蝇的平衡棒 汽车与仿生（案例之二）v形态仿生汽车的功能仿生v螃蟹壳轻而强v一种内部高压造型技术由此诞生。将金属管置于模具中，高压状态下将液压液体或气体注入金属管两端，使金属在2400巴的高压下形成模具的形状。这一技术保证了零件精准的尺寸和形状，在充分利用空间、赢得更多轴力度和硬度的同时减轻了重量。汽车的骨架v在自然界，发泡材料出色的能量吸收性能发挥最突出的例子是猫头鹰和大象的头部，虽然象头只有几公斤，却能轻松移动几百公斤的重量。v仿制轻骨架组织发泡金属进一步研究发现，泡孔组织结构的零部件强度/密度比极佳。如果向铝模具内充气或把将要发

10、生化学反应的小颗粒注入铝模具，形成发泡铝的多孔组织，就能充分吸收能量，缓冲和降噪。小阻力的外形v宝马H2R氢燃料汽车外型和设计的灵感来自海豚、企鹅的低阻身材。圆鼓的前脸、收起的尾部，极小的正锋面，成就了其0.21的阻力系数。同样，尺寸庞大的宝马7系得益于其流线造型，阻力系数也仅为0.29。仿生机器人（案例三）v工业机器人焊接机器人机器人本体某种机械手的运动简图并联机器人未来机器人的构想v机器人是仿生的结果，它的发展一刻也离不开仿生v学习能力、决策能力、感觉能力仿生设计学的研究方法仿生设计学的研究方法 v仿生设计学的研究方法主要为“模型分析法”：1、创造生物模型和技术模型 从功能出发、研究生物体

11、结构形态制造生物模型。从结构形态出发，达到抽象功能制造技术模型 仿生设计学的研究方法仿生设计学的研究方法2、可行性分析与研究 功能性分析 找到研究对象的生物原理，通过对生物的感知，形成对生物体的感性认识。从功能出发，对照生物原型进行定性的分析。外部形态分析 对生物体的外部形态分析，可以是抽象的，也可以是具象的。在此过程中重点考虑的是人机工学、寓意、材料与加工工艺等方面的问题。仿生设计学的研究方法仿生设计学的研究方法 色彩分析 进行色彩的分析同时，亦要对生物的生活环境进行分析，要研究为什么是这种色彩？在这一环境下这种色彩有什么功能？内部结构分析 研究生物的结构形态，在感性认识的基础上，除去无关因

12、素，并加以简化，通过分析，找出其在设计中值得借鉴合利用的地方。运动规律分析 利用现有的高科技手段，对生物体的运动规律进行研究，找出其运动的原理，针对性的解决设计工程中的问题。仿生设计的基本程式v有些仿生设计是从生物概念开始到产品概念，有些仿生设计是从产品概念开始到生物概念，但都遵循如下基本程式：(1)确定仿生设计概念v根据产品设计目标与产品概念的需求，明确描述仿生的思维方式和内容方向。具体来说，是对与产品构成要素相对应的自然生物形态、功能、结构、美感、意象等特征的方向性确定与描述，并与产品概念融合形成目标产品的仿生设计概念，然后在自然生物系统中寻求搜索与仿生概念相关的仿生目标对象，通过观察、认

13、知、研究来筛选并确定对仿生设计有启迪意义的内容。(2)仿生设计发想v所谓发想是设计活动中寻求“金钥匙”的过程，是利用一定的思考技术来帮助设计师发倔解决问题的方案。仿生设计的发想在仿生设计概念的指导下，凭借设计师感性和直观的思考，以及在对具体仿生目标对象进行进一步的认识与归纳的基础上进行设计创新的探索与尝试，然后再用理性和推理的思考方式来验证这种感性和直观认识的价值并进行修正。(3)仿生设计提案v在完成前期设计发想的各种意向性草案以后，必须以产品构成要素为核心，综合产品设计的相关因素，先进行一次或多次的分析、评价，而后筛选出有发展可能与价值的草图，经过探讨和修正而得到比较符合产品概念和设计目标需

14、要的若干较为详细、完善的仿生设计方案。最后对设计方案进行预想效果的表现。作业v畅想未来的社会 计算机、飞机、机器人、交通、家居、医疗、工厂、农业、娱乐随着年岁的叠加，我们会渐渐发现：越是有智慧的人，越是谦虚，因为昂头的只是稗子，低头的才是稻子；越是富有的人，越是高贵，因为真正的富裕是灵魂上的高贵以及精神世界的富足；越是优秀的人，越是努力，因为优秀从来不是与生俱来，从来不是一蹴而就。随着沧桑的累积，我们也会慢慢懂得：成功的路，其实并不拥挤，因为能够坚持到底的人实在太少；所有优秀的人，其实就是活得很努力的人，所谓的胜利，其实最后就是自身价值观的胜利。人到中年，突然间醒悟许多，总算明白：人生，只有将

15、世间的路一一走遍，才能到尽头；生活，只有将尘世况味种种尝遍，才能熬出头。这世间，从来没有最好，只有更好。每天，总想要努力醒得比太阳还早，因为总觉得世间万物，太阳是最能赐人力量和能量的。每当面对喷薄的日出，心中的太阳随之冉冉腾起，生命之火熊熊燃烧，生活的热情就会光芒四射。我真的难以想象，那些从来不早起的人，一生到底能够看到几回日升？那些从来没有良好习惯的人，活到最后到底该是多么的遗憾与愧疚？曾国藩说：早晨不起，误一天的事；幼时不学，误一生的事。尼采也说：每一个不曾起舞的日子，都是对生命的辜负。光阴易逝，岂容我待？越是努力的人，越是没有时间抱怨，越是没有工夫颓丧。每当走在黎明的曙光里，看到那些兢兢

16、业业清洁城市的“美容师”，我就会由衷地欣赏并在心底赞叹他们，因为他们活得很努力很认真。每当看见那些奔跑在朝霞绚烂里的晨练者，我就会从心里为他们竖起大拇指，因为他们给自己力量的同时，也赠予他人能量。我总觉得：你可以不优秀，但你必须有认真的态度；你可以不成功，但你必须努力。这个世界上，从来没有谁比谁更优秀，只有谁比谁更努力。我也始终认为：一个活得很努力的人，自带光芒万丈；一个人认真的样子，比任何时候都要美好；一个能够自律自控的人，他的人生也就成功了大半。世间每一种的好，从来都只为懂得努力的人盛装而来。有时候，我真的感觉，人生的另一个名字应该叫做努力，努力了就会无悔，努力了就会无愧；生活的另一种说法

17、应该叫做煎熬，熬过了漫漫黑夜，天就亮了，熬过了萧萧冬日，春天就来了。人生不易，越努力越幸运；余生不长，越珍惜越精彩。人生，是一本太仓促的书，越认真越深刻；生命，是一条无名的河，越往前越深邃。愿你不要为已逝的年华叹息，不要为前路的茫茫而裹足不前愿你相信所有的坚持总能奏响黎明的号角，所有的努力总能孕育硕果的盛驾光临。愿你坚信越是成功的人越是不允许自己颓废散漫，越是优秀的人越是努力生活中很多时候，我们遇到一些复杂的情况，会很容易被眼前的障碍所蒙蔽，找不到解决问题的方法。这时候，如果能从当前的环境脱离出来，从一个新角度去解决问题，也许就会柳暗花明。一个土豪，每次出门都担心家中被盗，想买只狼狗栓门前护院

18、，但又不想雇人喂狗浪费银两。苦思良久后终得一法：每次出门前把WiFi修改成无密码，然后放心出门每次回来都能看到十几个人捧着手机蹲在自家门口，从此无忧。护院，未必一定要养狗换个角度想问题，结果大不同。一位大爷到菜市场买菜，挑了3个西红柿到到秤盘，摊主秤了下：“一斤半3块7。”大爷：“做汤不用那么多。”去掉了最大的西红柿。摊主:“一斤二两，3块。”正当身边人想提醒大爷注意秤时，大爷从容的掏出了七毛钱，拿起刚刚去掉的那个大的西红柿，潇洒地换种算法，独辟蹊径，你会发现解决问题的另一个方法。生活中，我们特别容易陷入非A即B的思维死角，但其实，遭遇两难困境时换个角度思考，也许就会明白：路的旁边还有路。一个

19、鱼塘新开张，钓费100块。钓了一整天没钓到鱼，老板说凡是没钓到的就送一只鸡。很多人都去了，回来的时候每人拎着一只鸡，大家都很高兴！觉得老板很够意思。后来，钓鱼场看门大爷告诉大家，老板本来就是个养鸡专业户，这鱼塘本来就没鱼。巧妙的去库存，还让顾客心甘情愿买单。新时代，做营销，必须打破传统思维。孩子不愿意做爸爸留的课外作业，于是爸爸灵机一动说：儿子，我来做作业，你来检查如何？孩子高兴的答应了，并且把爸爸的“作业”认真的检查了一遍，还列出算式给爸爸讲解了一遍不过他可能怎么也不明白为什么爸爸所有作业都做错了。巧妙转换角色，后退一步，有时候是另一种前进。一个博士群里有人提问：一滴水从很高很高的地方自由落

20、体下来，砸到人会不会砸伤？或砸死？群里一下就热闹起来，各种公式，各种假设，各种阻力，重力，加速度的计算，足足讨论了近一个小时 后来，一个不小心进错群的人默默问了一句：你们没有淋过雨吗 人们常常容易被日常思维所禁锢，而忘却了最简单也是最直接的路有两个年轻人，大学毕业后一起到广州闯天下。只要我们坚持了，就没有克服不了的困难。或许，为了将来，为了自己的发展，我们会把一件事情想得非常透彻，对自己越来越严，要求越来越高，对任何机会都不曾错过，其目的也只不过是不让自己随时陷入逆境与失去那种面对困难不曾屈服的精神。但有时，“千里之行，始于足下。”我们更需要用时间持久的用心去做一件事情，让自己其中那小小的浅浅

21、的进步，来击破打破突破自己那本以为可以高枕无忧十分舒适的区域，强迫逼迫自己一刻不停的马不停蹄的一直向前走，向前看，向前进。所有的未来，都是靠脚步去丈量。没有走，怎么知道，不可能；没有去努力，又怎么知道不能实现？幸福都是奋斗出来的。那不如，生活中、工作中，就让这“幸福都是奋斗出来的”完完全全彻彻底底的渗入我们的心灵，着心、心平气和的去体验、去察觉这一种灵魂深处的安详，侧耳聆听这仅属于我们自己生命最原始最动人的节奏。但，这种聆听，它绝不是仅限于、执着于“我”，而是观察一种生命状态能够扩展和超脱到什么程度，也就是那“幸福都是奋斗出来的”深处又会是如何？生命不止，奋斗不息！又或者，对于很多优秀的人来说

22、，我们奋斗了一辈子，拼搏了一辈子，也只是人家的起点。可是，这微不足道的进步，对于我们来说，却是幸福的，也是知足的，因为我们清清楚楚的知道自己需要的是什么，隐隐约约的感觉到自己的人生正把握在自己手中，并且这一切还是通过我们自己勤勤恳恳努力，去积极争取的!“宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来。”当我们坦然接受这人生的终局，或许，这无所皈依的心灵就有了归宿，这生命中觅寻处那真正的幸福、真正的清香也就从此真正的灿烂了我们的人生。一生有多少属于我们的时光？陌上的花，落了又开了，开了又落了。无数个岁月就这样在悄无声息的时光里静静的流逝。童年的玩伴，曾经的天真，只能在梦里回味，每回梦醒时分，总是多了很多伤感。不

23、知不觉中，走过了青春年少，走过了人世间风风雨雨。爱过了，恨过了，哭过了，笑过了，才渐渐明白，酸甜苦辣咸才是人生的真味！生老病死是自然规律。所以，面对生活中经历的一切顺境和逆境都学会了坦然承受，面对突然而至的灾难多了一份从容和冷静。这世上没有什么不能承受的，只要你有足够的坚强！这世上没有什么不能放下的，只要你有足够的胸襟！一生有多少属于我们的时光？当你为今天的落日而感伤流泪的时候，你也将错过了明日的旭日东升；当你为过去的遗憾郁郁寡欢，患得患失的时候，你也将忽略了沿途美丽的风景，淡漠了对未来美好生活的憧憬。没有十全十美的生活，没有一帆风顺的旅途。波平浪静的人生太乏味，抑郁忧伤的人生少欢乐，风雨过后

24、的彩虹最绚丽，历经磨砺的生命才丰盈而深刻。见过了各样的人生：有的轻浮，有的踏实；有的喧哗，有的落寞；有的激扬，有的低回。肉体凡胎的我们之所以苦恼或喜悦，大都是缘于生活里的际遇沉浮，走不出个人心里的藩篱。也许我们能挺得过物质生活的匮乏，却不能抵挡住内心的种种纠结。其实幸福和欢乐大多时候是对人对事对生活的一种态度，一花一世界，一树一菩提，就是一粒小小的沙子，也有自己精彩的乾坤。如果想到我们终有一天会灰飞烟灭，一切象风一样无影亦无踪，还去争个什么？还去抱怨什么？还要烦恼什么？未曾生我谁是我？生我之时我是谁？长大成人方是我，合眼朦胧又是谁？一生真的没有多少时光，何必要和生活过不去，和自己过不去呢。你在

25、与不在，太阳每天都会照常升起；你愁与不愁，生活都将要继续。时光不会因你而停留，你却会随着光阴而老去。有些事情注定会发生，有的结局早已就预见，那么就改变你可以改变的，适应你必须去适应的。面对幸与不幸，换一个角度，改变一种思维，也许心空就不再布满阴霾，头上就是一片蔚蓝的天。一生能有多少属于我们的时光，很多事情，很多人已经渐渐模糊。而能随着岁月积淀下来，在心中无法忘却的，一定是触动心灵，甚至是刻骨铭心的，无论是伤痛是欢愉。人生无论是得意还是失意，都不要错过了清早的晨曦，正午的骄阳，夕阳的绚烂，暮色中的朦胧。经历过很多世态炎凉之后，你终于能懂得：谁会在乎你？你又何必要别人去在乎？生于斯世，赤条条的来，

26、也将身无长物的离开，你在世上得到的，失去的，最终都会化作尘埃。原本就不曾带来什么，所以也谈不到失去什么，因此，对自己经历的幸与不幸都应怀有一颗平常心有一颗平常心，面对人生小小的不如意或是飞来横祸就能坦然接受，知道人有旦夕祸福，这和命运没什么关系；有一颗平常心，面对台下的鲜花掌声和头上的光环，身上的浮名都能清醒看待。花不常开，人不常在。再热闹华美的舞台也有谢幕的时候；再奢华的宴席，悠扬的乐曲，总有曲终人散的时刻。春去秋来，我们无法让季节停留；同样如同季节一样无法挽留的还有我们匆匆的人生。谁会在乎你？生养我们的父母。纵使我们有千般不是，纵使我们变成了穷光蛋，唯有父母会依然在乎！为你愁，为你笑，为你

27、牵挂，为你满足。这风云变幻的世界，除了父母，不敢在断言还会有谁会永远的在乎你！看惯太多海誓山盟的感情最后星流云散；看过太多翻云覆雨的友情灰飞烟灭。你春风得意时前呼后拥的都来锦上添花；你落寞孤寂时，曾见几人焦急赶来为你雪中送炭。其实，谁会在乎你？除了父母，只有你自己。父母待你再好，总要有离开的时日；再恩爱夫妻，有时也会劳燕分飞，孩子之于你，就如同你和父母；管鲍贫交，俞伯牙和钟子期，这样的肝胆相照，从古至今有几人？不是把世界想的太悲观，世事白云苍狗，要在纷纷扰扰的生活中，懂得爱惜自己。不羡慕如昙花一现的的流星，虽然灿烂，却是惊鸿一瞥；宁愿做一颗小小的暗淡的星子，即使不能同日月争辉，也有自己无可取代

28、的位置其实，也不该让每个人都来在乎自己，每个人的人生都是单行道，世上绝没有两片完全相同的树叶。大家生活得都不容易，都有自己方向。相识就是缘分吧，在一起的时候，要多想着能为身边的人做点什么，而不是想着去得到和索取。与人为善，以直报怨，我们就会内心多一份宁静，生活多一份和谐没有谁会在乎你的时候，要学会每时每刻的在乎自己。在不知不觉间，已经走到了人生的分水岭，回望过去生活的点滴，路也茫茫，心也茫茫。少不更事的年龄，做出了一件件现在想来啼笑皆非的事情：斜阳芳草里，故作深沉地独对晚风夕照；风萧萧兮，渴望成为一代侠客；一遍遍地唱着罗大佑的童年，期待着做那个高年级的师兄；一天天地幻想，生活能轰轰烈烈。没有刀

29、光剑影，没有死去活来，青春就在浑浑噩噩、懵懵懂懂中悄然滑过。等到发觉逝去的美好，年华的可贵，已经被无可奈何地推到了滚滚红尘。从此，青春就一去不回头。没有了幻想和冲动，日子就像白开水一样平淡，寂寞地走过一天天，一年年。涉世之初，还有几分棱角，有几许豪情。在碰了壁，折了腰之后，终于明白，生活不是童话，世上本没有白雪公主和青蛙王子，原本是一张白纸似的人生，开始被染上了光怪陆离的色彩。你情愿也罢，被情愿也罢，生存，就要适应身不由己，言不由衷的生活。人到中年，突然明白了许多：人生路漫漫，那是说给还不知道什么叫人生的人说的，人生其实很短暂，百年一瞬间；世事难预料，是至理名言，这一辈子，你遇见了谁，擦肩而过了谁，谁会是你真心的良朋益友，谁会和你牵手相伴一生，