仿生学导论学习笔记——第三章
第三章 仿生学基本要素
- 3.1 仿生需求
- 3.1.1 需求驱动
- 3.1.1.1 生存需求
- 3.1.1.2 健康需求
- 3.1.1.3 军事需求
- 3.1.1.4 发展需求
- 3.1.1.5 精神需求
- 3.1.1.6 兴趣（爱好、好奇心）需求
- 3.1.2 科学推动
- 3.1.3 任务促动
- 3.2 仿生模本
- 3.2.1 生物模本
- 3.2.2 生活模本
- 3.2.3 生境模本
- 3.3 仿生模拟
- 3.3.1 模拟内容
- 3.3.1.1 形似模拟
- 3.3.1.2 功能模拟
- 3.3.1.3 耦合模拟
- 3.3.2 模拟方法
- 3.4 仿生制品
- 3.4.1 非生命的仿生制品
- 3.4.2 包含生命组件的仿生制品
- 3.4.3 具有完整生命的仿生制品
- 3.5 仿生学要素间的关系
3.1 仿生需求
3.1.1 需求驱动
人类进行的仿生活动，发生的仿生行为，大多是受人类各种需求，如生存需求、健康需求、军事需求、发展需求、精神需求、兴趣（爱好、好奇心）需求等的驱动，成为仿生学发展的主要动力。
3.1.1.1 生存需求
远古时期人类生存需求：鸟巢到建造房屋；动物的角、牙、骨到狩猎工具；蜘蛛网到渔网；鱼到船。
上古到中古时期人类生存需求：飞蓬草到车轮。
近现代人类生存需求：电鱼到伏特电池；鱼鳔到潜水艇；蝙蝠到声纳；苍耳到尼龙搭扣；蜻蜓翅痣到机翼平衡棒。
3.1.1.2 健康需求
古代人类健康需求：电鳗电疗；曼陀罗到麻沸散；五禽戏。
现代人类健康需求：医学仿生和药学仿生。
3.1.1.3 军事需求
古代军事仿生：兽皮到盔甲。
近代军事仿生：耐热海螺到士兵盔甲；海豚皮肤到鱼雷表面。
3.1.1.4 发展需求
感知更强：视觉、听觉、触觉仿生。
功能更强：减阻、脱附、自洁、耐磨等。
运动更好：仿壁虎机器人等。
3.1.1.5 精神需求
建筑、服饰、美学、音乐、舞蹈等。
3.1.1.6 兴趣（爱好、好奇心）需求
好奇心孕育伟大发现，想象力铺就进步阶梯，洞察力开启创新航道。
3.1.2 科学推动
微生物鞭毛驱动；水的氢键网络构型。
3.1.3 任务促动
军事任务促动等。
3.2 仿生模本
3.2.1 生物模本
动物、植物、微生物的形状、形态、结构、材料、功能特性和生活方式。
鸣蝉翅膀上的鞋钉形纳米级柱状物；蝗虫翅膀柔性和纹路、突起。
3.2.2 生活模本
日常生活中的生活现象：吃穿住行劳的活动与行为。
人文生活中的生活现象：文化、艺术、体育等方面的活动与行为。
本体生活中的生活现象：生理、心理、心灵层面的活动与行为。
3.2.3 生境模本
自然环境：地理、气候、物理环境。
自然现象：云雾风雨雪地震等等。
自然生态：生态山谷、生态林系、生态湿地等。
3.3 仿生模拟
仿生模拟即仿生的过程。
3.3.1 模拟内容
3.3.1.1 形似模拟
模仿生物形态（形貌）、结构、材料、形体（形状、构型）等因素开展的仿生设计。
形态模拟：形貌。疏水表面等。
结构模拟：生物体或其组成部分的构成模式。仿蜂巢结构等。
构形（形状）模拟：飞机对鸟类的模拟等。
材料模拟：蜘蛛丝等。
行为模拟：细菌行为等。
3.3.1.2 功能模拟
模拟生物功能特性。蝾螈断肢再生等。
3.3.1.3 耦合模拟
多因素耦合协同的仿生。
3.3.2 模拟方法
直接模拟、间接模拟、多步模拟、复合模拟、耦合模拟、整体模拟、局部模拟、静态模拟、动态模拟、正向模拟、逆向模拟等。
3.4 仿生制品
3.4.1 非生命的仿生制品
应用与工程领域，纯人工技术制品。
3.4.2 包含生命组件的仿生制品
3.4.3 具有完整生命的仿生制品
3.5 仿生学要素间的关系
仿生需求是动力；仿生模本是基础；仿生模拟是手段；仿生制品是目标。
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