《仿生学概论》 课程练习二 姓名： 班级： 学号：
1.机械蝎子 一般来说，智能程度较低，结构简单的机器人可以在高智能机器人无法适应的环境中活动。在明年，一种像蝎子一样的机器将在美国莫哈韦沙漠中迈出它80公里的“生命”历程。这种机器蝎子就是仅仅依靠可编程自动反射作用而“生存”的简单机器人。 长约50厘米的机器蝎子是由波士顿东北大学的Frank Kirchner和Alan Rudolph设计的。与其他传统的机器人不同，它没有解决复杂问题的能力。但它的设计也并不那么简单，因为它是一种模仿“蝎子”的机器人。 在设计机器蝎子之前，研究人员花了大量时间来观察蝎子的运动。“我们用高速相机对蝎子的行为进行拍摄，并对记录的数据进行了分析。”Kirchner介绍说。研究小组之所以选择蝎子作为机器人模仿的对象，一方面是因为蝎子能在较复杂的地形上轻易而顺利的行走，另一方面是因为蝎子的反射作用要比那些哺乳动物要简单的多。 机器蝎子几乎完全依靠反射作用来解决行走问题。这就使得它能够迅速对困扰它的任何事物做出反应（比如岩石挡住了“蝎腿”），它的头部有两个超声波传感器。如果碰到高出它身高50%的障碍物，它就会绕开。而且，如果左边的传感器探测到障碍物，它就会自动向右转。 机器蝎子的沙漠旅行将在明年进行。它的任务就是穿过沙漠到达目的地（约40公里）并顺利返回。为了不至于迷失方向，它带有一 个指南针和一个地图装置。 关于该机器蝎子的研究计划是由美国国防高级研究工程部发起的。军方之所以对机器蝎子产生浓厚的兴趣，就是希望能够用它来进行军事侦察活动。机器蝎子可以被派往特定的区域，并可通过尾巴上的照相机来传送拍摄的图片。由于机器蝎子能自动寻目的地，因此它尤其适合混乱的战场（比如城镇）。 2.仿生学应用说明样例 ⑴． 电子蛙眼的应用 生物特性 为什么青蛙一定 要等飞蛾起飞才发动攻击？仿生学家对青蛙进行了特殊的实验研究。原来，蛙眼视网膜的神经细胞分成五类，一类只对颜起反应，另外四类只对运动目标的某个特征起反应，并能把分解出的特征信号输送到大脑视觉中枢——视顶盖。视顶盖上有四层神经细胞，第一层对运动目标的反差起反应；第二层能把目标的凸边抽取出来；第三层只看见目标
的四周边缘；第四层则只管目标暗前缘的明暗变化。这四层特征就好像在四张透明纸上的画图，叠在一起，就是一个完整的图像。因此，在迅速飞动的各种形状的小动物里，青蛙可立即识别出它最喜欢吃的苍蝇和飞蛾，而对其他飞动着的东西和静止不动景物都毫无反应。 仿生元素 蛙眼独特的视觉识别系统 仿生应用 仿生学家根据蛙眼的原理和结构，发明了电子蛙眼。它的前部其实就是一个摄像头，成像之后通过光缆传输到电脑设备显示和保存，它的探测范围呈扇状且能转动类似蛙类的眼睛。现代战争中，敌方可能发射导弹来攻击我方目 标，
这时我方可以发射反导弹截击对方的导弹，但敌方为了迷惑我方，又可能发射信号来扰乱我方的视线。在战场上，敌人的飞机、坦克、舰艇发射的真假导弹都处于快速运动之中，要克敌制胜，必须及时把真假导弹区别开来。将电子蛙眼和雷达相配合，就可以像蛙眼一样，敏锐迅速地跟踪飞行中的真目标。 ⑵． 水母的“顺风耳” 生物特性 水母，又叫海蜇，是一种古老的腔肠动物，早在5亿年前,它就漂浮在海洋里了。这种低等动物有预测风暴的本能，每当风暴来临前，它就游向大海避难去了。 原来，在蓝的海洋上，由空气和波浪摩擦而产生的次声波 (频率为每秒8—13次)，总是风暴来临的前奏曲。这种次声波人耳无法听到，小小的水母却很敏感。仿生学家发现，水母的耳朵的共振腔里长着一个细柄，柄上有个小球，球内有块小小的听石，当风暴前的次声波冲击水母耳中的听石时，听石就剌激球壁上的神经感受器，于是水母就听到了正在来临的风暴的隆隆声。 仿生元素 水母听觉系统对声波的处理方式 仿生应用 仿生学家仿照水母耳朵的结构和功能，设计了水母耳风暴预测仪，相当精确地模拟了水母感受次声波的器官。把这种仪器安 装在舰船的前甲板上，当接受到风暴的次声波时，可令旋转360°的喇叭自行停止旋转,它所指的方向，就是风暴前进的方向；指示器上的读数即可告知风暴的强度。这种预测仪能提前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。 ⑶． “炮弹”甲虫 生物特 性 甲虫自卫时，可喷射出具有恶臭的高温液体“炮弹”，以迷 惑、刺激和惊吓敌害。科学家将其解剖后发现甲虫体内有3个小室，分别储有二元酚溶
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议