仿生設(shè)計(jì)學(xué)知識

仿生設(shè)計(jì)-概述〔主要涉及到數(shù)學(xué)、生物學(xué)、電子學(xué)、物理學(xué)、把握論、信息論、人機(jī)學(xué)、心理學(xué)、材料學(xué)、機(jī)械學(xué)、動力學(xué)、工程學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、顏色學(xué)、美學(xué)、傳播學(xué)、倫理學(xué)等相關(guān)學(xué)科。仿生設(shè)計(jì)學(xué)爭論范圍格外廣泛，爭論內(nèi)容豐富多彩，特別是由于仿生學(xué)和設(shè)計(jì)學(xué)涉及到自然科學(xué)和社會科學(xué)的很多學(xué)科，因此也就很難對仿生設(shè)計(jì)學(xué)的爭論內(nèi)容進(jìn)展劃分。仿生設(shè)計(jì)仿生設(shè)計(jì)“形”“色”“音”“功能”、“構(gòu)造”等為爭論對象，有選擇地在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)用這些特征原理進(jìn)展的設(shè)計(jì)，同時結(jié)合仿生學(xué)的爭論成果，為設(shè)計(jì)供給的思想、的原理、的方法和的途徑。在某種意義上，仿生設(shè)計(jì)學(xué)可以說是仿生學(xué)的連續(xù)和進(jìn)展，是仿生學(xué)爭論成果在人類生存方式中的反映。仿生設(shè)計(jì)學(xué)作為人類社會生產(chǎn)活動與自然界的鍥合點(diǎn)，使人類社會與自然到達(dá)了高度的統(tǒng)一，正漸漸成為設(shè)計(jì)進(jìn)展過程生物界有著種類繁多的動植物及物質(zhì)存在，它們在漫長的進(jìn)化過程中，為了求得生存與進(jìn)展，漸漸具備了適應(yīng)自然界變化的本領(lǐng)。人類生活在自然界中，與四周的生物作“鄰居”，這些生物各種各樣的奇異本領(lǐng)，吸引著人們?nèi)ハ胂蠛头抡铡Ｈ祟愡\(yùn)用其觀看、思維和設(shè)計(jì)力氣，開頭了對生物的仿照，并通過制造性的勞動，制造出簡潔的工具，增加了自己與自然界斗爭的本領(lǐng)和力氣。仿生設(shè)計(jì)-爭論內(nèi)容仿生設(shè)計(jì)學(xué)是仿生學(xué)與設(shè)計(jì)學(xué)相互穿插滲透而結(jié)合成的一門的邊緣學(xué)科，其爭論范圍格外廣泛，爭論內(nèi)容豐富多彩，特別是由于仿生學(xué)和設(shè)計(jì)學(xué)涉及到自然科學(xué)和社會科學(xué)的很多學(xué)科，因此也就很難對仿生設(shè)計(jì)學(xué)的爭論內(nèi)容進(jìn)展劃分。這里，我們是基于對所模擬生物系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中的不同應(yīng)用而分門別類的。歸納起來，仿生設(shè)計(jì)學(xué)的爭論內(nèi)容主要有：仿生設(shè)計(jì)仿生設(shè)計(jì)1、形態(tài)仿生設(shè)計(jì)學(xué)爭論的是生物體〔包括動物、植物、微生物、人類〕和自然界物質(zhì)存在〔如日、月、風(fēng)、云、山、川、雷、電等〕的外部形態(tài)及其象征寓意，以及如何通過相應(yīng)的藝術(shù)處理手法將之應(yīng)用與設(shè)計(jì)之中。2、功能仿生設(shè)計(jì)學(xué)或建筑的技術(shù)系統(tǒng)，以促進(jìn)產(chǎn)品的更換代或產(chǎn)品的開發(fā)。3、視覺仿生設(shè)計(jì)學(xué)爭論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(yīng)的視覺流程；他廣泛應(yīng)用與產(chǎn)品設(shè)計(jì)、視覺傳達(dá)設(shè)計(jì)和環(huán)境設(shè)計(jì)之中。4、構(gòu)造仿生設(shè)計(jì)學(xué)用與產(chǎn)品設(shè)計(jì)和建筑設(shè)計(jì)。爭論最多的是植物的莖、葉以及動物形體、肌肉、骨骼的構(gòu)造。從國內(nèi)外仿生設(shè)計(jì)學(xué)的進(jìn)展?fàn)顩r來看，形態(tài)仿生設(shè)計(jì)學(xué)和功能仿生設(shè)計(jì)學(xué)是目前爭論的重點(diǎn)。仿生設(shè)計(jì)-特點(diǎn)作為一門興的邊緣穿插學(xué)科，仿生設(shè)計(jì)學(xué)具有某些設(shè)計(jì)學(xué)和仿生學(xué)的特點(diǎn)，但他又有別與這兩門學(xué)科。具體說來，仿生設(shè)計(jì)學(xué)具有如下特點(diǎn)：仿生設(shè)計(jì)仿生設(shè)計(jì)1、藝術(shù)科學(xué)性它們的共同特性——理論和爭論成果為依據(jù)，因此具有很嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)性。2、商業(yè)性制造消費(fèi)。3、無限可逆性以仿生設(shè)計(jì)學(xué)為理論依據(jù)的仿生設(shè)計(jì)作品都可以在自然界中找到設(shè)計(jì)的原型，該作品在設(shè)究對象是無限的，仿生設(shè)計(jì)學(xué)的爭論對象亦是無限的；同理，仿生設(shè)計(jì)的原型也是無限的，只要潛心爭論大自然，我們永久不會有江郎才盡的一天。4、學(xué)科學(xué)問的綜合性要生疏和運(yùn)用仿生設(shè)計(jì)學(xué)，必需具備確定的數(shù)學(xué)、生物學(xué)、電子學(xué)、物理學(xué)、把握論、信息論、人機(jī)學(xué)、心理學(xué)、材料學(xué)、機(jī)械學(xué)、動力學(xué)、工程學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、顏色學(xué)、美學(xué)、傳播學(xué)、倫理學(xué)等相關(guān)學(xué)科的根本學(xué)問。5、學(xué)科的穿插性型穿插學(xué)科。仿生設(shè)計(jì)-歷史自古以來，自然界就是人類各種科學(xué)技術(shù)原理及重大制造的源泉。生物界有著種類繁多的動植物及物質(zhì)存在，它們在漫“鄰居”，這些生物各種各樣的奇異本領(lǐng)，吸引著人們?nèi)ハ胂蠛头抡?。人類運(yùn)用其觀看、思維和設(shè)計(jì)力氣，開頭了對生物的仿照，并通過制造性的勞動，制造出簡潔的工具，增加了自己與自然界斗爭的本領(lǐng)和力氣。仿生設(shè)計(jì)仿生設(shè)計(jì)人類最初使用的工具——疑是魚刺的仿照……全部這些工具的制造、生活方式的選擇都不能說是人類憑空想象出來的根底?！耙婏w蓬轉(zhuǎn)而知為車”，即見到隨風(fēng)筑構(gòu)造來看，頗有點(diǎn)像大象的架勢，柱子又圓又粗，仿佛像大象的腿。帶齒的草葉得到啟發(fā)而制造了鋸子。據(jù)《杜陽雜編》記載，唐朝有個韓志和善雕木作鸞、鶴、鴉、鵲之狀，飲啄動靜與真無異，以關(guān)戾置于腹內(nèi)，發(fā)之則凌云奮飛，可高達(dá)三丈至一二百步外，始卻下。”西漢時期，有人用鳥的羽毛做成翅膀，從高臺上飛下來，企圖仿照鳥“神火飛鴉”，也反映了人們向鳥類借鑒的愿望。中國古代勞動人民對水生動物——魚類的仿照也卓有成效。通過對水中生活的魚類的仿照，古人伐木鑿船，用木材做成魚形的船體，仿照魚的胸鰭和尾鰭制成雙槳和單櫓，由此取得水上運(yùn)輸?shù)淖杂?。后來隨制作水平提高而消滅的龍船，多少受到了不少動物外形的影響。古代水戰(zhàn)中使用的火箭武器“火龍出水”，多少有點(diǎn)仿照動物的意思。以上事例說明，我國古代勞動人民早期的仿生設(shè)計(jì)活動，為開發(fā)我國光輝絢爛的古代文明，制造了非凡的業(yè)績。仿生設(shè)計(jì)仿生設(shè)計(jì)外國的文明史上，比方：德國、英國，大致也經(jīng)受了相像的過程。在包含了豐富生產(chǎn)學(xué)問的古希臘神話中，有人用羽毛和蠟做成翅膀，逃出迷宮；還有泰爾制造了鋸子，傳奇這是從魚只鐵蒼蠅和一只機(jī)械鷹，并進(jìn)展了飛行表演。一八ОΟ—大的促進(jìn)作用。同一時期，法國生理學(xué)家馬雷，對鳥的飛行進(jìn)展了認(rèn)真的爭論，在他的著作的原理，最終制造了能夠載人飛行的滑翔機(jī)。用了哪些原理？雖然我們無據(jù)考察潛艇設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)潛艇時是否請教了生物界想，設(shè)計(jì)師確定懂得魚鰾是魚類用來轉(zhuǎn)變身體同水的比重，使之能在水中沉浮的重要器官。力、又快速的游泳動作——做成，這就大大提高了潛水員在水中的活動力氣。仿生設(shè)計(jì)-進(jìn)展到了近代，生物學(xué)、電子學(xué)、動力學(xué)等學(xué)科的進(jìn)展亦促進(jìn)了仿生設(shè)計(jì)學(xué)的進(jìn)展。以飛機(jī)的產(chǎn)生為例：在經(jīng)過很屢次仿照鳥類的飛行失敗后，人們通過不泄的努力，最終找到了鳥類能夠飛行的緣由：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，于是翅膀就產(chǎn)生了垂直向上的升力，飛的越快，升力越大。仿生設(shè)計(jì)仿生設(shè)計(jì)1852年，法國人季法兒制造了氣球飛船；1870年，德國人奧托.利連塔爾制造了第一架滑翔笨拙的翅膀從他房頂上飛過，他堅(jiān)信人能飛行。1891年，他開頭研制一種弧形肋狀蝙蝠翅膀式的單翼滑翔機(jī)，自己還進(jìn)展試飛；此后五年，他進(jìn)展了2023屢次滑翔飛行，并同鳥類進(jìn)展了比照爭論，供給了很有價值的資料。資料證明：氣流流經(jīng)機(jī)翼上部曲面所走路程，比氣流流經(jīng)機(jī)翼下平直外表距離較長，因而也較快，這樣才能保證氣流在機(jī)翼的后緣點(diǎn)集合；上部的升力來自翼下氣流對機(jī)翼的壓力。19世紀(jì)末，內(nèi)燃機(jī)的消滅，給了人類有史以來始終夢寐以求的東西：翅膀。不用說這種翅膀是笨拙的、原始的和不行靠的，然而這卻是使人類能隨風(fēng)伴鳥一起飛行的翅膀。穩(wěn)定始終困圍著他們。為此，萊特兄弟又爭論了鳥的飛行。例如的方向，通過方向舵使飛機(jī)向左或向右轉(zhuǎn)彎。更加有用。機(jī)身和單曲面機(jī)翼都呈現(xiàn)出象海貝、魚和受波浪沖洗的石頭所具有的自然線條。飛機(jī)的效率增加了，比以前飛的更快，飛的更高。到了現(xiàn)代，科學(xué)高度進(jìn)展但環(huán)境破*、生迫感，亦生疏到仿生設(shè)計(jì)學(xué)對人類將來進(jìn)展的重要性。特別是一九六Ο年秋，在美國俄亥俄州召開了第一次仿生學(xué)爭論會，成為仿生學(xué)的正式誕生之日。進(jìn)展，一大批仿生設(shè)計(jì)作品如智能機(jī)器人、雷達(dá)、聲納、人工臟器、自動把握器、自動導(dǎo)航器等等應(yīng)運(yùn)而生。方法，從而研制出化學(xué)熒光燈等等。仿生設(shè)計(jì)仿生設(shè)計(jì)生物系統(tǒng)了的方向，并充當(dāng)了人類社會與自然界溝通信息的“紐帶”。電子計(jì)算機(jī)只能作為算盤。對植物光合作用的爭論，將為延長人類的壽命、治療疾病供給一個嶄的醫(yī)學(xué)進(jìn)展途徑。對生物體構(gòu)造和形態(tài)的爭論，有可能使將來的建筑、產(chǎn)品轉(zhuǎn)變模樣。使人們“城市”這個人造物理環(huán)境中重回歸“自然”?！叭}器”。對其“去鹽器”的構(gòu)造及其工作原理的爭論，可以啟發(fā)人們?nèi)ジ纳婆f的或制造出的海水淡扮裝置。所啟發(fā)。制造制造出人造器官，如血管、腎、骨膜、關(guān)節(jié)、食道、氣管、尿道、心臟、肝臟、血液、子宮、肺、胰、眼、耳以及人工細(xì)胞。專家推想，在本世紀(jì)中后期，除腦以外人的全部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(yǎng)料及廢物，并能與氧氣成人工肝解毒器；模擬心臟功能，用血液和單向?qū)?qū)動裝置，組成人工心臟自動循環(huán)器。的設(shè)計(jì)，制造出地球上前所未有的的裝置……仿生設(shè)計(jì)-爭論方法仿生設(shè)計(jì)學(xué)的爭論方法主要為“模型分析法”：1、制造生物模型和技術(shù)模型仿生設(shè)計(jì)仿生設(shè)計(jì)首先從自然中選取爭論對象，然后依此對象建立各種實(shí)體模型或虛擬模型，用各種技術(shù)手段〔包括材料、工藝、計(jì)算機(jī)等〕對它們進(jìn)展?fàn)幷?，做出定量的?shù)學(xué)依據(jù)；通過對生物體和模型定性的、定量的分析，把生物體的形態(tài)、構(gòu)造轉(zhuǎn)化為可以利用在技術(shù)領(lǐng)域的抽象功能，并考慮用不同的物質(zhì)材料和工藝手段制造的形態(tài)和構(gòu)造?！圃焐锬Ｐ?。找到爭論對象的生物原理，通過對生物的感知，形成對生物體的感性生疏。從功能動身，爭論生物的構(gòu)造形態(tài)，在感性生疏的根底上，除去無關(guān)因素，并加以簡化，提出一個生物模型。比照生物原型進(jìn)展定性的分析，用模型模擬生物構(gòu)造原理。目的是爭論生物體本身的構(gòu)造原理?！圃旒夹g(shù)模型依據(jù)對生物體的分析，做出定量的數(shù)學(xué)依據(jù)，用各種技術(shù)手段〔包括材料、工藝等〕制造出可以在產(chǎn)品上進(jìn)展試驗(yàn)的技術(shù)模型。牢牢把握量的尺度，從具象的形態(tài)和構(gòu)造中，抽象出功能原理。目的是爭論和進(jìn)展技術(shù)模型本身。2、可行性分析與爭論仿生設(shè)計(jì)仿生設(shè)計(jì)建立好模型后，開頭對它們進(jìn)展各種可行性的分析與爭論：對生物體的外部形態(tài)分析，可以是抽象的，也可以是具象的。在此過程中重點(diǎn)考慮的是人機(jī)