自古以來,自然界就是人類各種技術思想、工程原理及重大發明的源泉。
種類繁多的生物界經過長期的進化過程,使它們能適應環境的變化。從而得到生存和發展。人類以自己直立的身軀、能勞動的雙手、交流情感和思想的語言,在長期的生產實踐中,促進了神經系統、尤其是大腦的高度發展。因此,人類無與倫比的能力和智慧遠遠超過生物界的所有類群。
人類的智慧不僅僅停留在觀察和認識生物界上,而且在于模仿生物,通過創造性的勞動完善自身需求。
魚兒在水中有自由來去的本領,于是,人們就模仿魚類的形體造船,以木槳仿鰭。
相傳早在大禹時期,我國古代勞動人民觀察到魚在水中用尾巴的搖擺而游動、轉彎,他們就在船尾上架置木槳。通過反復的觀察、模仿和實踐,逐漸改成櫓和舵,增加了船的動力,掌握了使船轉彎的手段。這樣,即使在波濤滾滾的江河中,人們也能讓船只航行自如。這種模仿生物構造和功能的發明與嘗試,可以認為是人類仿生的先驅,也是仿生學的萌芽。
概括起來講,仿生學是指模仿生物建造技術裝置的科學,它是在本世紀中期才出現的一門新的邊緣科學。仿生學研究生物體的結構、功能和工作原理,并將這些原理移植于工程技術之中,發明出性能優越的儀器、裝置和機器,創造新技術。從仿生學的誕生、發展到現在,短短幾十年的時間內,它的研究成果已經非常可觀。
仿生學的發展,使得科幻電影中科學家“修復人類”的故事有望成為現實——具有各種機能、并能讓人運行自如的“仿生肢體”和“仿生器官”,正在陸續誕生,并將很快應用到實際中來。
仿生智能小腿
“智能仿生小腿”內安裝有一個嵌入式的微型電腦,這使得它能與真正的人腿一樣運用自如。
據參與應用試驗的殘疾人介紹,“智能仿生小腿”與普通假肢完全不同:在裝上普通假肢的時候,面對各種質地的地面,他必須經常調整,但是戴上“智能仿生小腿”就沒有這樣的麻煩,它甚至讓人感覺用真腿在走路。
目前,美國的科學家已經開始使用這種智能仿生小腿對在戰場上失去小腿的士兵進行康復訓練。科學家樂觀地表示,只要在今后作出進一步的完善與改進,那么,因地雷、路邊炸彈和自殺爆炸而失去腿部的士兵,就很有可能憑借智能仿生小腿重返戰場。
仿生電子上肢
美國新澤西州魯特格斯大學的研究小組研發出了一種“仿生電子上肢”,研究人員在“上肢”的手臂中植入“神經”,并與人的胸部肌肉相連。通過人工“神經”,大腦發出的信息可以傳送給“仿生上肢”。另外,仿生的手臂還可以進行360°的旋轉,人也可以感覺到仿生手臂的運動。戴上“仿生上肢”的人不僅能彎曲胳膊、開合手掌、靈活地拿起水杯,還可以打字甚至彈奏鋼琴。
仿生眼睛
如何讓盲人或視力出現障礙的人恢復視力見到光明,這一直是一個讓科學家們感興趣的研究方向。現在,美國斯坦福大學眼科第的研究人員模仿人類眼球的構造和功能,研制出了“人造眼睛”。
它的組成部分包括一個便攜式的微型計算機處理器、一塊微型電池、一個植入視網膜后部的微型芯片以及一個微型攝像機和顯示屏——光線進入攝像機,然后傳送到計算機處理器進行處理;計算機將處理后的信息轉變為電信號,再通過視網膜細胞傳送至大腦。
仿生數字耳
德國薩爾蘭大學的研究小組通過模仿耳朵和大腦的交互作用,以及耳朵內部處理聲音信息的過程,成功研制出了一種“數字仿生耳”。它的技術核心在于一塊能復制整個聽覺系統的智能數字式芯片,該芯片可以確定、識別和區分不同的聲音,并模仿人類自然的聽力處理過程,形成人工的聽力系統。