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仿生学专业就业方向及薪酬

来源:牛求艺网   发布时间: 咨询

仿生学专业就业方向及薪酬

“仿生学专业”一般指“仿生科学与工程专业”,其就业方向及薪酬如下:

1、就业方向:

未来制造业:研究、设计、制造、试验鉴定、推广应用及企业管理 高校、科研院所:仿生、材料、机械、生物等相关学科领域深造。

2、薪酬:

平均薪资水平为 10K+/月。

课程体系:

《工程制图》、《理论力学》、《材料力学》、《机械设计》、《生物学基础》、《仿生学基础》、《仿生机械设计》、《仿生材料学基础》、《仿生制造基础》、《仿生健康工程导论》等。

以上内容参考:百度百科-仿生科学与工程

仿生科学与工程专业课程有哪些 主要学什么

仿生科学与工程专业课程有《工程制图》、《理论力学》、《材料力学》、《机械设计》、《生物学基础》等。

仿生科学与工程专业课程有哪些

仿生科学与工程是中国普通高等学校本科专业,主要研究和建立一类人工系统,使之具有生命系统的某些特性,是涵盖生物电子学、生物传感器、生物仿真材料、生物物理学、生物电机和生物大分子的自装配等的一门交叉学科。

专业课程有《工程制图》、《理论力学》、《材料力学》、《机械设计》、《生物学基础》、《仿生学基础》、《仿生机械设计》、《仿生材料学基础》、《仿生制造基础》、《仿生健康工程导论》等。

仿生科学与工程专业就业方向

仿生科学与工程是属于机械类专业的,也是普通高等学校的本科专业。主要是培养一些适应社会能力和科技发展的需要,还要具有创新精神、要把眼界打开、具备实践能力和竞争力,要具备高度的社会责任感,要德智体美劳全面发展,还要懂得一些自然科学的知识。

学这个专业的学生毕业后可以继续在高校还有就是科研院所的材料、机械、仿生等一些和这门专业相关的学科领域继续深造,或者是在一些仿生机器人、新能源、大健康、军事国防、智能制造等等一些我国未来制造业的主要支柱产业方面进行工作,或者是在一些企业里从事设计、企业管理、研究、实验鉴定以及推广应用这些方面进行工作。

2022仿生科学与工程专业课程有哪些 就业方向有什么

仿生科学与工程专业课程有《工程制图》、《理论力学》、《材料力学》、《机械设计》、《生物学基础》等。仿生科学与工程专业就业方向有很多,毕业生可在高校、科研院所的仿生、材料、机械、生物等相关学科领域继续深造,或在智能制造、仿生机器人工作。

仿生科学与工程专业就业方向

仿生科学与工程是属于机械类专业的,也是一般 高等学校的本科专业。主要是培养一些适应社会能力和科技进展的需要,还要具有创新精神、要把眼界打开、具备实践能力和竞争力,要具备高度的社会责任感,要德智体美劳全面进展,还要懂得一些自然科学的知识。

学这个专业的学生毕业后可以继续在高校还有就是科研院所的材料、机械、仿生等一些和这门专业相关的学科领域继续深造,或者是在一些仿生机器人、新能源、大健康、军事国防、智能创造等等一些我国未来创造业的主要支柱产业方面进行工作,或者是在一些企业里从事设计、企业治理、研究、实验鉴定以及推广应用这些方面进行工作。

仿生科学与工程专业简介

仿生科学与工程主要研究和建立一类人工系统,使之具有生命系统的某些特性。该专业是涵盖生物电子学、生物传感器、生物仿真材料、生物物理学、生物电机和生物大分子的自装配等的一门交叉学科,具备仿生装备设计与制造、仿生材料开发、仿生学研究等方面能力的高素质专门人才。例如:研究生物体的结构、功能和工作原理,将这些原理移植于工程技术之中,发明性能优越的仪器、装置和机器,创造新技术。

仿生科学与工程前景如何?

虽说我是大学生吧,但是还是第一次听说还有仿生科学与工程这个专业,刚看到这个专业的名字我以为是把科学与工程这门专业仿照着再开一门专业。哈哈哈,相信很多人都没听说过这个专业,极少数的人听说过吧,那我们就来了解一下这门专业到底是干啥的?就业前景咋样?毕竟我们上大学学专业就是为了出了社会好就业,对吧?

仿生科学与工程是属于机械类专业的,也是普通高等学校的本科专业。主要是培养一些适应社会能力和科技发展的需要,还要具有创新精神、要把眼界打开、具备实践能力和要有竞争力,要具备高度的社会责任感,要德智体美劳全面发展,还要懂得一些自然科学的知识。还要掌握一些机械学、仿生学、生物学、材料学的基本理论和实践操作能力。这个专业主要是研究并且建立一些人工系统,并且能使它具有一些生命系统的特性。这个专业涵盖了生物传感器、生物仿真材料、生物电子学、生物大分子的自装配、生物物理学和生物电机等等其他一些的交叉学科,这门学科具备了仿生材料开发、仿生装备设计与制造、仿生学研究等等其它一些方面能力比较枪的。

这个专业因为是在2019年才开设的新专业,所以学这个专业的学生毕业后可以继续在高校还有就是科研院所的材料、机械、仿生等一些和这门专业相关的学科领域继续深造,或者是在一些仿生机器人、新能源、大健康、军事国防、智能制造等等一些我国未来制造业的主要支柱产业方面进行工作,或者是在一些企业里从事设计、企业管理、研究、实验鉴定以及推广应用这些方面进行工作。

仿生科学与工程是冷门专业吗

仿生科学与工程主要研究和建立一类人工系统,使之具有生命系统的某些特性。该专业是涵盖生物电子学、生物传感器、生物仿真材料、生物物理学、生物电机和生物大分子的自装配等的一门交叉学科,具备仿生装备设计与制造、仿生材料开发、仿生学研究

仿生学专业大学排名

在高考填报志愿的时候,我们往往首先考虑的是院校和专业。而对于很多的考生来说,如何了解一所院校以及如何选择适合自己的专业就成了一大难题。今天就和大家讲解一下关于仿生科学与工程专业的那些事儿,包含仿生科学与工程专业简介、仿生科学与工程专业大学排名以及仿生科学与工程专业相关文章推荐。
1、仿生科学与工程专业大学全国排名
专业学校排名 学校名称 评估结果
1 清华大学 A+
2 北京航空航天大学 A+
3 武汉理工大学 A+
4 北京科技大学 A
5 哈尔滨工业大学 A
6 上海交通大学 A
7 浙江大学 A
8 西北工业大学 A
9 北京理工大学 A-
10 北京化工大学 A-
11 天津大学 A-
12 东北大学 A-
13 中国科学技术大学 A-
14 中南大学 A-
15 华南理工大学 A-
16 四川大学 A-
17 西安交通大学 A-
18 北京工业大学 B+
19 大连理工大学 B+
20 吉林大学 B+
21 燕山大学 B+
22 复旦大学 B+
23 同济大学 B+
24 华东理工大学 B+
25 东华大学 B+
26 上海大学 B+
27 南京大学 B+
28 苏州大学 B+
29 南京工业大学 B+
30 山东大学 B+
31 郑州大学 B+
32 华中科技大学 B+
33 重庆大学 B+
34 国防科技大学 B+
35 南开大学 B
36 河北工业大学 B
37 哈尔滨工程大学 B
38 东南大学 B
39 南京航空航天大学 B
40 南京理工大学 B
41 江苏大学 B
42 合肥工业大学 B
43 厦门大学 B
44 武汉科技大学 B
45 湘潭大学 B
46 湖南大学 B
47 中山大学 B
48 西南交通大学 B
49 电子科技大学 B
50 昆明理工大学 B
51 西安理工大学 B
52 西安建筑科技大学 B
53 天津工业大学 B-
54 天津理工大学 B-
55 中北大学 B-
56 太原理工大学 B-
57 沈阳工业大学 B-
58 江苏科技大学 B-
59 南昌大学 B-
60 青岛科技大学 B-
61 济南大学 B-
62 河南科技大学 B-
63 武汉大学 B-
64 中国地质大学 B-
65 陕西科技大学 B-
66 兰州理工大学 B-
67 中国石油大学 B-
68 广东工业大学 B-
69 太原科技大学 C+
70 大连交通大学 C+
71 长春理工大学 C+
72 长春工业大学 C+
73 哈尔滨理工大学 C+
74 浙江工业大学 C+
75 安徽工业大学 C+
76 华侨大学 C+
77 福州大学 C+
78 景德镇陶瓷大学 C+
79 武汉工程大学 C+
80 湖北大学 C+
81 西南科技大学 C+
82 贵州大学 C+
83 西安电子科技大学 C+
84 西安工业大学 C+
85 兰州大学 C+
86 青岛大学 C+
87 北京交通大学 C
88 华北电力大学 C
89 内蒙古工业大学 C
90 佳木斯大学 C
91 中国矿业大学 C
92 常州大学 C
93 河海大学 C
94 江南大学 C
95 浙江理工大学 C
96 中国计量大学 C
97 安徽大学 C
98 南昌航空大学 C
99 中国海洋大学 C
100 海南大学 C
101 深圳大学 C
102 桂林电子科技大学 C
103 桂林理工大学 C
104 西南石油大学 C
105 北京印刷学院 C-
106 华北理工大学 C-
107 沈阳理工大学 C-
108 辽宁科技大学 C-
109 沈阳化工大学 C-
110 沈阳建筑大学 C-
111 江西理工大学 C-
112 山东科技大学 C-
113 河南理工大学 C-
114 湖北工业大学 C-
115 暨南大学 C-
116 广西大学 C-
117 长安大学 C-
118 上海工程技术大学 C-
119 安徽建筑大学 C-
120 沈阳大学 C-
121 重庆理工大学 C-
122 海军工程大学 C
2、仿生科学与工程专业介绍
仿生科学与工程是地面机械仿生脱附减阻理论与技术,机械部件柔性仿生理论与应用,仿生机械原理与技术,生物脱附原理的应用与研究的一门学科。
掌握马克思主义基本理论,热爱祖国,遵纪守法,具有良好的道德品质和较强的事业心,积极为社会主义现代化建设服务。树立实事求是和勇于创新的科学精神,能适应社会、经济和科学技术发展需要的高层次专门人才
3、仿生科学与工程专业相关文章推荐
以下文章都是关于仿生科学与工程专业的相关文章,考生可以多浏览,以便于对仿生科学与工程专业做全方位的了解,了解这个专业就业前景和就业方向怎么样,适不适合自己报考。

仿生学专业最好的大学

一、全国仿生科学与工程专业大学排名
学科专业评估是教育部学位与研究生教育发展中心按照国务院学位委员会和教育部颁布的《学位授予与人才培养学科目录》对全国具有博士或硕士学位授予权的一级学科开展整体水平评估。学科评估是学位中心以第三方方式开展的非行政性、服务性评估项目,2002年首次开展,截至2017年完成了四轮,下面是全国仿生科学与工程排名数据,考生可以参考该数据得出中国语言与文化专业排名数据。
专业名称 专业代码 院校名单 院校代码 专业排名等级
仿生科学与工程 080215 清华大学 10003 A+
仿生科学与工程 080215 哈尔滨工业大学 10213 A+
仿生科学与工程 080215 上海交通大学 10248 A+
仿生科学与工程 080215 华中科技大学 10487 A+
仿生科学与工程 080215 北京理工大学 10007 A
仿生科学与工程 080215 天津大学 10056 A
仿生科学与工程 080215 大连理工大学 10141 A
仿生科学与工程 080215 浙江大学 10335 A
仿生科学与工程 080215 西安交通大学 10698 A
仿生科学与工程 080215 北京航空航天大学 10006 A-
仿生科学与工程 080215 吉林大学 10183 A-
仿生科学与工程 080215 燕山大学 10216 A-
仿生科学与工程 080215 同济大学 10247 A-
仿生科学与工程 080215 南京航空航天大学 10287 A-
仿生科学与工程 080215 湖南大学 10532 A-
仿生科学与工程 080215 中南大学 10533 A-
仿生科学与工程 080215 华南理工大学 10561 A-
仿生科学与工程 080215 重庆大学 10611 A-
仿生科学与工程 080215 国防科技大学 91002 A-
仿生科学与工程 080215 北京交通大学 10004 B+
仿生科学与工程 080215 北京工业大学 10005 B+
仿生科学与工程 080215 北京科技大学 10008 B+
仿生科学与工程 080215 太原理工大学 10112 B+
仿生科学与工程 080215 东北大学 10145 B+
仿生科学与工程 080215 上海大学 10280 B+
仿生科学与工程 080215 东南大学 10286 B+
仿生科学与工程 080215 南京理工大学 10288 B+
仿生科学与工程 080215 中国矿业大学 10290 B+
仿生科学与工程 080215 江苏大学 10299 B+
仿生科学与工程 080215 浙江工业大学 10337 B+
仿生科学与工程 080215 合肥工业大学 10359 B+
仿生科学与工程 080215 山东大学 10422 B+
仿生科学与工程 080215 武汉理工大学 10497 B+
仿生科学与工程 080215 西南交通大学 10613 B+
仿生科学与工程 080215 西北工业大学 10699 B+
仿生科学与工程 080215 西安电子科技大学 10701 B+
仿生科学与工程 080215 广东工业大学 11845 B+
仿生科学与工程 080215 中国农业大学 10019 B
仿生科学与工程 080215 河北工业大学 10080 B
仿生科学与工程 080215 太原科技大学 10109 B
仿生科学与工程 080215 大连交通大学 10150 B
仿生科学与工程 080215 沈阳建筑大学 10153 B
仿生科学与工程 080215 长春理工大学 10186 B
仿生科学与工程 080215 哈尔滨理工大学 10214 B
仿生科学与工程 080215 哈尔滨工程大学 10217 B
仿生科学与工程 080215 华东理工大学 10251 B
仿生科学与工程 080215 上海理工大学 10252 B
仿生科学与工程 080215 东华大学 10255 B
仿生科学与工程 080215 浙江理工大学 10338 B
仿生科学与工程 080215 福州大学 10386 B
仿生科学与工程 080215 武汉大学 10486 B
仿生科学与工程 080215 武汉科技大学 10488 B
仿生科学与工程 080215 四川大学 10610 B
仿生科学与工程 080215 电子科技大学 10614 B
仿生科学与工程 080215 西南石油大学 10615 B
仿生科学与工程 080215 西安理工大学 10700 B
仿生科学与工程 080215 中国石油大学 11414 B
仿生科学与工程 080215 陆军工程大学(原解放军理工大学) 91004 B
仿生科学与工程 080215 北京化工大学 10010 B-
仿生科学与工程 080215 中北大学 10110 B-
仿生科学与工程 080215 沈阳工业大学 10142 B-
仿生科学与工程 080215 长春工业大学 10190 B-
仿生科学与工程 080215 厦门大学 10384 B-
仿生科学与工程 080215 华侨大学 10385 B-
仿生科学与工程 080215 南昌大学 10403 B-
仿生科学与工程 080215 山东科技大学 10424 B-
仿生科学与工程 080215 山东理工大学 10433 B-
仿生科学与工程 080215 河南科技大学 10464 B-
仿生科学与工程 080215 湖南科技大学 10534 B-
仿生科学与工程 080215 桂林电子科技大学 10595 B-
仿生科学与工程 080215 贵州大学 10657 B-
仿生科学与工程 080215 昆明理工大学 10674 B-
仿生科学与工程 080215 长安大学 10710 B-
仿生科学与工程 080215 兰州理工大学 10731 B-
仿生科学与工程 080215 兰州交通大学 10732 B-
仿生科学与工程 080215 北京邮电大学 10013 C+
仿生科学与工程 080215 北京林业大学 10022 C+
仿生科学与工程 080215 天津工业大学 10058 C+
仿生科学与工程 080215 沈阳理工大学 10144 C+
仿生科学与工程 080215 辽宁工程技术大学 10147 C+
仿生科学与工程 080215 东北林业大学 10225 C+
仿生科学与工程 080215 江南大学 10295 C+
仿生科学与工程 080215 南京林业大学 10298 C+
仿生科学与工程 080215 杭州电子科技大学 10336 C+
仿生科学与工程 080215 青岛科技大学 10426 C+
仿生科学与工程 080215 青岛理工大学 10429 C+
仿生科学与工程 080215 河南理工大学 10460 C+
仿生科学与工程 080215 西安工业大学 10702 C+
仿生科学与工程 080215 西安建筑科技大学 10703 C+
仿生科学与工程 080215 西安科技大学 10704 C+
仿生科学与工程 080215 新疆大学 10755 C+
仿生科学与工程 080215 上海工程技术大学 10856 C+
仿生科学与工程 080215 重庆理工大学 11660 C+
仿生科学与工程 080215 火箭军工程大学 90059 C+
仿生科学与工程 080215 北方工业大学 10009 C
仿生科学与工程 080215 天津科技大学 10057 C
仿生科学与工程 080215 华北电力大学 10079 C
仿生科学与工程 080215 石家庄铁道大学 10107 C
仿生科学与工程 080215 沈阳航空航天大学 10143 C
仿生科学与工程 080215 辽宁科技大学 10146 C
仿生科学与工程 080215 东北石油大学 10220 C
仿生科学与工程 080215 苏州大学 10285 C
仿生科学与工程 080215 河海大学 10294 C
仿生科学与工程 080215 南通大学 10304 C
仿生科学与工程 080215 安徽工业大学 10360 C
仿生科学与工程 080215 安徽理工大学 10361 C
仿生科学与工程 080215 郑州大学 10459 C
仿生科学与工程 080215 郑州轻工业学院 10462 C
仿生科学与工程 080215 中国地质大学 10491 C
仿生科学与工程 080215 武汉纺织大学 10495 C
仿生科学与工程 080215 湖北工业大学 10500 C
仿生科学与工程 080215 湘潭大学 10530 C
仿生科学与工程 080215 长沙理工大学 10536 C
仿生科学与工程 080215 广西大学 10593 C
仿生科学与工程 080215 北京信息科技大学 11232 C
仿生科学与工程 080215 天津职业技术师范大学 10066 C-
仿生科学与工程 080215 华北理工大学 10081 C-
仿生科学与工程 080215 大连海事大学 10151 C-
仿生科学与工程 080215 上海海事大学 10254 C-
仿生科学与工程 080215 上海应用技术大学 10259 C-
仿生科学与工程 080215 江苏科技大学 10289 C-
仿生科学与工程 080215 南京工业大学 10291 C-
仿生科学与工程 080215 常州大学 10292 C-
仿生科学与工程 080215 济南大学 10427 C-
仿生科学与工程 080215 山东建筑大学 10430 C-
仿生科学与工程 080215 齐鲁工业大学 10431 C-
仿生科学与工程 080215 深圳大学 10590 C-
仿生科学与工程 080215 重庆交通大学 10618 C-
仿生科学与工程 080215 西华大学 10623 C-
仿生科学与工程 080215 陕西科技大学 10708 C-
仿生科学与工程 080215 青岛大学 11065 C-
仿生科学与工程 080215 广州大学 11078 C-
二、仿生科学与工程专业简介
• 专业简介
仿生科学与工程是地面机械仿生脱附减阻理论与技术,机械部件柔性仿生理论与应用,仿生机械原理与技术,生物脱附原理的应用与研究的一门学科
• 培养目标
掌握马克思主义基本理论,热爱祖国,遵纪守法,具有良好的道德品质和较强的事业心,积极为社会主义现代化建设服务。树立实事求是和勇于创新的科学精神,能适应社会、经济和科学技术发展需要的高层次专门人才
• 培养要求
掌握本学科坚实的基础理论和系统的专门知识,掌握必要的实验技能,具备必要的社会实践经验,具有从事该领域科学研究工作或独立承担专门技术工作的能力。
• 学科要求
该专业对物理科目要求较高。该专业适合仿生科学与工程有兴趣,善于设计的学生就读。
• 知识能力
1、掌握马克思主义基本理论,热爱祖国,遵纪守法,具有良好的道德品质和较强的事业心,积极为社会主义现代化建设服务。 2、树立实事求是和勇于创新的科学精神,掌握本学科坚实的基础理论和系统的专门知识,掌握必要的实验技能,具备必要的社会实践经验,具有从事该领域科学研究工作或独立承担专门技术工作的能力。 3、掌握一门外国语,并能熟练地运用于本专业。 4、身心健康。

吉林大学仿生科学与工程学专业好就业吗?

选择什么专业还要看自己,最起码自己也要感兴趣的,兴趣是最好的老师,只有感兴趣了才能学得更好。并且自己学起来也不吃力。不管什么专业,只要能够选自己所爱,爱自己所选,那一定会学得很好,并且也会是以后给自己带来优厚的物质条件的专业。

关于仿生学的知识

【仿生学】
仿生学是研究生物系统的结构和性质以及工程技术提供新的设计思想及工作原理的科学。
仿生学一词是1960年由美国斯蒂尔根据拉丁文“bios”(生命方式的意思)和字尾“nlc”(“具有……的性质”的意思)构成的。
仿生学(bionics)在具有生命之意的希腊语bion上,加上有工程技术涵义的ics而组成的词。大约从1960年才开始使用。生物具有的功能迄今比任何人工制造的机械都优越得多,仿生学就是要在工程上实现并有效地应用生物功能的一门学科。例如关于信息接受(感觉功能)、信息传递(神经功能)、自动控制系统等,这种生物体的结构与功能在机械设计方面给了很大启发。可举出的仿生学例子,如将海豚的体形或皮肤结构(游泳时能使身体表面不产生紊流)应用到潜艇设计原理上。仿生学也被认为是与控制论有密切关系的一门学科,而控制论主要是将生命现象和机械原理加以比较,进行研究和解释的一门学科。
苍蝇,是细菌的传播者,谁都讨厌它。可是苍蝇的楫翅(又叫平衡棒)是“天然导航仪”,人们模仿它制成了“振动陀螺仪”。这种仪器目前已经应用在火箭和高速飞机上,实现了自动驾驶。苍蝇的眼睛是一种“复眼”,由3000多只小眼组成,人们模仿它制成了“蝇眼透镜”。“蝇眼透镜”是用几百或者几千块小透镜整齐排列组合而成的,用它作镜头可以制成“蝇眼照相机”,一次就能照出千百张相同的相片。这种照相机已经用于印刷制版和大量复制电子计算机的微小电路,大大提高了工效和质量。“蝇眼透镜”是一种新型光学元件,它的用途很多。
自然界形形色色的生物,都有着怎样的奇异本领?它们的种种本领,给了人类哪些启发?模仿这些本领,人类又可以造出什么样的机器?这里要介绍的一门新兴科学——仿生学。
仿生学是指模仿生物建造技术装置的科学,它是在上世纪中期才出现的一门新的边缘科学。仿生学研究生物体的结构、功能和工作原理,并将这些原理移植于工程技术之中,发明性能优越的仪器、装置和机器,创造新技术。从仿生学的诞生、发展,到现在短短几十年的时间内,它的研究成果已经非常可观。仿生学的问世开辟了独特的技术发展道路,也就是向生物界索取蓝图的道路,它大大开阔了人们的眼界,显示了极强的生命力。
[编辑本段]【人类仿生学由来已久】
自古以来,自然界就是人类各种技术思想、工程原理及重大发明的源泉。种类繁多的生物界经过长期的进化过程,使它们能适应环境的变化,从而得到生存和发展。劳动创造了人类。人类以自己直立的身躯、能劳动的双手、交流情感和思想的语言,在长期的生产实践中,促进了神经系统尤其是大脑获得了高度发展。因此,人类无与伦比的能力和智慧远远超过生物界的所有类群。人类通过劳动运用聪明的才智和灵巧的双手制造工具,从而在自然界里获得更大自由。人类的智慧不仅仅停留在观察和认识生物界上,而且还运用人类所独有的思维和设计能力模仿生物,通过创造性的劳动增加自己的本领。鱼儿在水中有自由来去的本领,人们就模仿鱼类的形体造船,以木桨仿鳍。相传早在大禹时期,我国古代劳动人民观察鱼在水中用尾巴的摇摆而游动、转弯,他们就在船尾上架置木桨。通过反复的观察、模仿和实践,逐渐改成橹和舵,增加了船的动力,掌握了使船转弯的手段。这样,即使在波涛滚滚的江河中,人们也能让船只航行自如。
鸟儿展翅可在空中自由飞翔。据《韩非子》记载鲁班用竹木作鸟“成而飞之,三日不下”。然而人们更希望仿制鸟儿的双翅使自己也飞翔在空中。早在四百多年前,意大利人利奥那多·达·芬奇和他的助手对鸟类进行仔细的解剖,研究鸟的身体结构并认真观察鸟类的飞行。设计和制造了一架扑翼机,这是世界上第一架人造飞行器。
以上这些模仿生物构造和功能的发明与尝试,可以认为是人类仿生学的先驱,也是仿生学的萌芽。
[编辑本段]【发人深省的对比】
人类仿生的行为虽然早有雏型,但是在20世纪40年代以前,人们并没有自觉地把生物作为设计思想和创造发明的源泉。科学家对于生物学的研究也只停留在描述生物体精巧的结构和完美的功能上。而工程技术人员更多的依赖于他们卓越的智慧,辛辛苦苦的努力,进行着人工发明。他们很少有意识的向生物界学习。但是,以下几个事实可以说明:人们在技术上遇到的某些难题,生物界早在千百万年前就曾出现,而且在进化过程中就已解决了,然而人类却没有从生物界得到应有的启示。
在第一次世界大战时期,出于军事上的需要,为使舰艇在水下隐蔽航行而制造出潜水艇。当工程技术人员在设计原始的潜艇时,是先用石块或铅块装在潜艇上使它下沉,如果需要升至水面,就将携带的石块或铅块扔掉,使艇身回到水面来。以后经过改进,在潜艇上采用浮箱交替充水和排水的方法来改变潜艇的重量。以后又改成压载水舱,在水舱的上部设放气阀,下面设注水阀,当水舱灌满海水时,艇身重量增加使它潜入水中。需要紧急下潜时,还有速潜水舱,待艇身潜入水中后,再把速潜水舱内的海水排出。如果一部分压载水舱充水,另一部分空着,潜水艇可处于半潜状态。潜艇要起浮时,将压缩空气通入水舱排出海水,艇内海水重量减轻后潜艇就可以上浮。如此优越的机械装置实现了潜艇的自由沉浮。但是后来发现鱼类的沉浮系统比人们的发明要简单得多,鱼的沉浮系统仅仅是充气的鱼鳔。鳔内不受肌肉的控制,而是依靠分泌氧气进入鳔内或是重新吸收鳔内一部分氧气来调节鱼鳔中气体含量,促使鱼体自由沉浮。然而鱼类如此巧妙的沉浮系统,对于潜艇设计师的启发和帮助已经为时过迟了。
声音是人们生活中不可缺少的要素。通过语言,人们交流思想和感情,优美的音乐使人们获得艺术的享受,工程技术人员还把声学系统应用在工业生产和军事技术中,成为颇为重要的信息之一。自从潜水艇问世以来,随之而来的就是水面的舰船如何发现潜艇的位置以防偷袭;而潜艇沉入水中后,也须准确测定敌船方位和距离以利攻击。因此,在第一次世界大战期间,在海洋上,水面与水中敌对双方的斗争采用了各种手段。海军工程师们也利用声学系统作为一个重要的侦察手段。首先采用的是水听器,也称噪声测向仪,通过听测敌舰航行中所发出的噪声来发现敌舰。只要周围水域中有敌舰在航行,机器与螺旋桨推进器便发出噪声,通过水听器就能听到,能及时发现敌人。但那时的水听器很不完善,一般只能收到本身舰只的噪声,要侦听敌舰,必须减慢舰只航行速度甚至完全停车才能分辨潜艇的噪音,这样很不利于战斗行动。不久,法国科学家郎之万(1872~1946)研究成功利用超声波反射的性质来探测水下舰艇。用一个超声波发生器,向水中发出超声波后,如果遇到目标便反射回来,由接收器收到。根据接收回波的时间间隔和方位,便可测出目标的方位和距离,这就是所谓的声纳系统。人造声纳系统的发明及在侦察敌方潜水艇方面获得的突出成果,曾使人们为之惊叹不已。岂不知远在地球上出现人类之前,蝙蝠、海豚早已对“回声定位”声纳系统应用自如了。
生物在漫长的年代里就是生活在被声音包围的自然界中,它们利用声音寻食,逃避敌害和求偶繁殖。因此,声音是生物赖以生存的一种重要信息。意大利科学家斯帕兰捷很早以前就发现蝙蝠能在完全黑暗中任意飞行,既能躲避障碍物也能捕食在飞行中的昆虫,但是塞住蝙蝠的双耳、封住它的嘴后,它们在黑暗中就寸步难行了。面对这些事实,斯帕兰捷提出了一个使人们难以接受的结论:蝙蝠能用耳朵与嘴“看东西”。它们能够用嘴发出超声波后,在超声波接触到障碍物反射回来时,用双耳接收到。第一次世界大战结束后,1920年,哈台认为蝙蝠发出声音信号的频率超出人耳的听觉范围。并提出蝙蝠对目标的定位方法与第一次世界大战时郎之万发明的用超声波回波定位的方法相同。遗憾的是,哈台的提示并未引起人们的重视,而工程师们对于蝙蝠具有“回声定位”的技术是难以相信的。直到1983年采用了电子测量器,才完完全全证实蝙蝠就是以发出超声波来定位的。但是这对于早期雷达和声纳的发明已经不能有所帮助了。
另一个事例是人们对于昆虫行为为时过晚的研究。在利奥那多·达·芬奇研究鸟类飞行造出第一个飞行器400年之后,人们经过长期反复的实践,终于在1903年发明了飞机,使人类实现了飞上天空的梦想。由于不断改进,30年后人们的飞机不论在速度、高度和飞行距离上都超过了鸟类,显示了人类的智慧和才能。但是在继续研制飞行更快更高的飞机时,设计师又碰到了一个难题,就是气体动力学中的颤振现象。当飞机飞行时,机翼发生有害的振动,飞行越快,机翼的颤振越强烈,甚至使机翼折断,造成飞机坠落,许多试飞的飞行员因而丧生。飞机设计师们为此花费了巨大的精力研究消除有害的颤振现象,经过长时间的努力才找到解决这一难题的方法。就在机翼前缘的远端上安放一个加重装置,这样就把有害的振动消除了。可是,昆虫早在三亿年以前就飞翔在空中了,它们也毫不例外地受到颤振的危害,经过长期的进化,昆虫早已成功地获得防止颤振的方法。生物学家在研究蜻蜓翅膀时,发现在每个翅膀前缘的上方都有一块深色的角质加厚区——翼眼或称翅痣。如果把翼眼去掉,飞行就变得荡来荡去。实验证明正是翼眼的角质组织使蜻蜓飞行的翅膀消除了颤振的危害,这与设计师高超的发明何等相似。假如设计师们先向昆虫学习翼眼的功用,获得有益于解决颤振的设计思想,就可似避免长期的探索和人员的牺牲了。面对蜻蜓翅膀的翼眼,飞机设计师大有相见恨晚之感!
以上这三个事例发人深省,也使人们受到了很大启发。早在地球上出现人类之前,各种生物已在大自然中生活了亿万年,在它们为生存而斗争的长期进化中,获得了与大自然相适应的能力。生物学的研究可以说明,生物在进化过程中形成的极其精确和完善的机制,使它们具备了适应内外环境变化的能力。生物界具有许多卓有成效的本领。如体内的生物合成、能量转换、信息的接受和传递、对外界的识别、导航、定向计算和综合等,显示出许多机器所不可比拟的优越之处。生物的小巧、灵敏、快速、高效、可靠和抗干扰性实在令人惊叹不已。
[编辑本段]【连接生物与技术的桥梁】
自从瓦特(James Watt,1736~1819)在1782年发明蒸汽机以后,人们在生产斗争中获得了强大的动力。在工业技术方面基本上解决了能量的转换、控制和利用等问题,从而引起了第一次工业革命,各式各样的机器如雨后春笋般的出现,工业技术的发展极大地扩大和增强了人的体能,使人们从繁重的体力劳动解脱出来。随着技术的发展,人们在蒸汽机以后又经历了电气时代并向自动化时代迈进。
20世纪40年代电子计算机的问世,更是给人类科学技术的宝库增添了可贵的财富,它以可靠和高效的本领处理着人们手头上数以万计的各种信息,使人们从汪洋大海般的数字、信息中解放出来,使用计算机和自动装置可以使人们在繁杂的生产工序面前变得轻松省力,它们准确地调整、控制着生产程序,使产品规格精确。但是,自动控制装置是按人们制定的固定程序进行工作的,这就使它的控制能力具有很大的局限性。自动装置对外界缺乏分析和进行灵活反应的能力,如果发生任何意外的情况,自动装置就要停止工作,甚至发生意外事故,这就是自动装置本身所具有的严重缺点。要克服这种缺点,无非是使机器各部件之间,机器与环境之间能够“通讯”,也就是使自动控制装置具有适应内外环境变化的能力。要解决这一难题,在工程技术中就要解决如何接受、转换。利用和控制信息的问题。因此,信息的利用和控制就成为工业技术发展的一个主要矛盾。如何解决这个矛盾呢?生物界给人类提供了有益的启示。
人类要从生物系统中获得启示,首先需要研究生物和技术装置是否存在着共同的特性。1940年出现的调节理论,将生物与机器在一般意义上进行对比。到1944年,一些科学家已经明确了机器和生物体内的通讯、自动控制与统计力学等一系列的问题上都是一致的。在这样的认识基础上,1947年,一个新的学科——控制论产生了。
控制论(Cybernetics)是从希腊文而来,原意是“掌舵人”。按照控制论的创始人之一维纳(Norbef Wiener,1894~1964)给予控制论的定义是“关于在动物和机器中控制和通讯”的科学。虽然这个定义过于简单,仅仅是维纳关于控制论经典著作的副题,但它直截了当地把人们对生物和机器的认识联系在了一起。
控制论的基本观点认为,动物(尤其是人)与机器(包括各种通讯、控制、计算的自动化装置)之间有一定的共体,也就是在它们具备的控制系统内有某些共同的规律。根据控制论研究表明,各种控制系统的控制过程都包含有信息的传递、变换与加工过程。控制系统工作的正常,取决于信息运 行过程的正常。所谓控制系统是指由被控制的对象及各种控制元件、部件、线路有机地结合成有一定控制功能的整体。从信息的观点来看,控制系统就是一部信息通道的网络或体系。机器与生物体内的控制系统有许多共同之处,于是人们对生物自动系统产生了极大的兴趣,并且采用物理学的、数学的甚至是技术的模型对生物系统开展进一步的研究。因此,控制理论成为联系生物学与工程技术的理论基础。成为沟通生物系统与技术系统的桥梁。
生物体和机器之间确实有很明显的相似之处,这些相似之处可以表现在对生物体研究的不同水平上。由简单的单细胞到复杂的器官系统(如神经系统)都存在着各种调节和自动控制的生理过程。我们可以把生物体看成是一种具有特殊能力的机器,和其它机器的不同就在于生物体还有适应外界环境和自我繁殖的能力。也可以把生物体比作一个自动化的工厂,它的各项功能都遵循着力学的定律;它的各种结构协调地进行工作;它们能对一定的信号和刺激作出定量的反应,而且能像自动控制一样,借助于专门的反馈联系组织以自我控制的方式进行自我调节。例如我们身体内恒定的体温、正常的血压、正常的血糖浓度等都是肌体内复杂的自控制系统进行调节的结果。控制论的产生和发展,为生物系统与技术系统的连接架起了桥梁,使许多工程人员自觉地向生物系统去寻求新的设计思想和原理。于是出现了这样一个趋势,工程师为了和生物学家在共同合作的工程技术领域中获得成果,就主动学习生物科学知识。
[编辑本段]【仿生学的诞生】
随着生产的需要和科学技术的发展,从20世纪50年代以来,人们已经认识到生物系统是开辟新技术的主要途径之一,自觉地把生物界作为各种技术思想、设计原理和创造发明的源泉。人们用化学、物理学、数学以及技术模型对生物系统开展着深入的研究,促进了生物学的极大发展,对生物体内功能机理的研究也取得了迅速的进展。此时模拟生物不再是引人入胜的幻想,而成了可以做到的事实。生物学家和工程师们积极合作,开始将从生物界获得的知识用来改善旧的或创造新的工程技术设备。生物学开始跨入各行各业技术革新和技术革命的行列,而且首先在自动控制、航空、航海等军事部门取得了成功。于是生物学和工程技术学科结合在一起,互相渗透孕育出一门新生的科学——仿生学。
作为一门独立的学科,仿生学正式诞生于1960年9月。由美国空军航空局在俄亥俄州的空军基地戴通召开了第一次仿生学会议。会议讨论的中心议题是“分析生物系统所得到的概念能够用到人工制造的信息加工系统的设计上去吗?”斯梯尔为新兴的科学命名为“Bionics”,希腊文的意思代表着研究生命系统功能的科学,1963年我国将“Bionics”译为“仿生学”。斯梯尔把仿生学定义为“模仿生物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特征的科学”。简言之,仿生学就是模仿生物的科学。确切地说,仿生学是研究生物系统的结构、特质、功能、能量转换、信息控制等各种优异的特征,并把它们应用到技术系统,改善已有的技术工程设备,并创造出新的工艺过程、建筑构型、自动化装置等技术系统的综合性科学。从生物学的角度来说,仿生学属于“应用生物学”的一个分支;从工程技术方面来看,仿生学根据对生物系统的研究,为设计和建造新的技术设备提供了新原理、新方法和新途径。仿生学的光荣使命就是为人类提供最可靠、最灵活、最高效、最经济的接近于生物系统的技术系统,为人类造福。
[编辑本段]【仿生学的研究方法与内容】
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新兴的边缘科学。第一届仿生学会议为仿生学确定了一个有趣而形象的标志:一个巨大的积分符号,把解剖刀和电烙铁“积分”在一起。这个符号的含义不仅显示出仿生学的组成,而且也概括表达了仿生学的研究途径。
仿生学的任务就是要研究生物系统的优异能力及产生的原理,并把它模式化,然后应用这些原理去设计和制造新的技术设备。
仿生学的主要研究方法就是提出模型,进行模拟。其研究程序大致有以下三个阶段:
首先是对生物原型的研究。根据生产实际提出的具体课题,将研究所得的生物资料予以简化,吸收对技术要求有益的内容,取消与生产技术要求无关的因素,得到一个生物模型;第二阶段是将生物模型提供的资料进行数学分析,并使其内在的联系抽象化,用数学的语言把生物模型“翻译”成具有一定意义的数学模型;最后数学模型制造出可在工程技术上进行实验的实物模型。当然在生物的模拟过程中,不仅仅是简单的仿生,更重要的是在仿生中有创新。经过实践——认识——再实践的多次重复,才能使模拟出来的东西越来越符合生产的需要。这样模拟的结果,使最终建成的机器设备将与生物原型不同,在某些方面甚上超过生物原型的能力。例如今天的飞机在许多方面都超过了鸟类的飞行能力,电子计算机在复杂的计算中要比人的计算能力迅速而可靠。
仿生学的基本研究方法使它在生物学的研究中表现出一个突出的特点,就是整体性。从仿生学的整体来看,它把生物看成是一个能与内外环境进行联系和控制的复杂系统。它的任务就是研究复杂系统内各部分之间的相互关系以及整个系统的行为和状态。生物最基本的特征就是生物的自我更新和自我复制,它们与外界的联系是密不可分的。生物从环境中获得物质和能量,才能进行生长和繁殖;生物从环境中接受信息,不断地调整和综合,才能适应和进化。长期的进化过程使生物获得结构和功能的统一,局部与整体的协调与统一。仿生学要研究生物体与外界刺激(输入信息)之间的定量关系,即着重于数量关系的统一性,才能进行模拟。为达到此目的,采用任何局部的方法都不能获得满意的效果。因此,仿生学的研究方法必须着重于整体。
仿生学的研究内容是极其丰富多彩的,因为生物界本身就包含着成千上万的种类,它们具有各种优异的结构和功能供各行业来研究。自从仿生学问世以来的二十几年内,仿生学的研究得到迅速的发展,且取得了很大的成果。就其研究范围可包括电子仿生、机械仿生、建筑仿生、化学仿生等。随着现代工程技术的发展,学科分支繁多,在仿生学中相应地开展对口的技术仿生研究。例如:航海部门对水生动物运动的流体力学的研究;航空部门对鸟类、昆虫飞行的模拟、动物的定位与导航;工程建筑对生物力学的模拟;无线电技术部门对于人神经细胞、感觉器宫和神经网络的模拟;计算机技术对于脑的模拟似及人工智能的研究等。在第一届仿生学会议上发表的比较典型的课题有:“人造神经元有什么特点”、“设计生物计算机中的问题”、“用机器识别图像”、“学习的机器”等。从中可以看出以电子仿生的研究比较广泛。仿生学的研究课题多集中在以下三种生物原型的研究,即动物的感觉器官、神经元、神经系统的整体作用。以后在机械仿生和化学仿生方面的研究也随之开展起来,近些年又出现新的分支,如人体的仿生学、分子仿生学和宇宙仿生学等。
总之,仿生学的研究内容,从模拟微观世界的分子仿生学到宏观的宇宙仿生学包括了更为广泛的内容。而当今的科学技术正是处于一个各种自然科学高度综合和互相交叉、渗透的新时代,仿生学通过模拟的方法把对生命的研究和实践结合起来,同时对生物学的发展也起了极大的促进作用。在其它学科的渗透和影响下,使生物科学的研究在方法上发生了根本的转变;在内容上也从描述和分析的水平向着精确和定量的方向深化。生物科学的发展又是以仿生学为渠道向各种自然科学和技术科学输送宝贵的资料和丰富的营养,加速科学的发展。因此,仿生学的科研显示出无穷的生命力,它的发展和成就将为促进世界整体科学技术的发展做出巨大的贡献。
[编辑本段]【仿生学的研究范围】
仿生学的研究范围主要包括:力学仿生、分子仿生、能量仿生、信息与控制仿生等。
◇力学仿生,是研究并模仿生物体大体结构与精细结构的静力学性质,以及生物体各组成部分在体内相对运动和生物体在环境中运动的动力学性质。例如,建筑上模仿贝壳修造的大跨度薄壳建筑,模仿股骨结构建造的立柱,既消除应力特别集中的区域,又可用最少的建材承受最大的载荷。军事上模仿海豚皮肤的沟槽结构,把人工海豚皮包敷在船舰外壳上,可减少航行揣流,提高航速;
◇分子仿生,是研究与模拟生物体中酶的催化作用、生物膜的选择性、通透性、生物大分子或其类似物的分析和合成等。例如,在搞清森林害虫舞毒蛾性引诱激素的化学结构后,合成了一种类似有机化合物,在田间捕虫笼中用千万分之一微克,便可诱杀雄虫;
◇能量仿生,是研究与模仿生物电器官生物发光、肌肉直接把化学能转换成机械能等生物体中的能量转换过程;
◇信息与控制仿生,是研究与模拟感觉器官、神经元与神经网络、以及高级中枢的智能活动等方面生物体中的信息处理过程。例如,根据象鼻虫视动反应制成的“自相关测速仪”可测定飞机着陆速度。根据鲎复眼视网膜侧抑制网络的工作原理,研制成功可增强图像轮廓、提高反差、从而有助于模糊目标检测的—些装置。已建立的神经元模型达100种以上,并在此基础上构造出新型计算机。
模仿人类学习过程,制造出一种称为“感知机”的机器,它可以通过训练,改变元件之间联系的权重来进行学习,从而能实现模式识别。此外,它还研究与模拟体内稳态,运动控制、动物的定向与导航等生物系统中的控制机制,以及人-机系统的仿生学方面。
某些文献中,把分子仿生与能量仿生的部分内容称为化学仿生,而把信息和控制仿生的部分内容称为神经仿生。
仿生学的范围很广,信息与控制仿生是一个主要领域。一方面由于自动化向智能控制发展的需要,另一方面是由于生物科学已发展到这样一个阶段,使研究大脑已成为对神经科学最大的挑战。人工智能和智能机器人研究的仿生学方面——生物模式识别的研究,大脑学习记忆和思维过程的研究与模拟,生物体中控制的可靠性和协调问题等——是仿生学研究的主攻方面。
控制与信息仿生和生物控制论关系密切。两者都研究生物系统中的控制和信息过程,都运用生物系统的模型。但前者的目的主要是构造实用人造硬件系统;而生物控制论则从控制论的一般原理,从技术科学的理论出发,为生物行为寻求解释。
最广泛地运用类比、模拟和模型方法是仿生学研究方法的突出特点。其目的不在于直接复制每一个细节,而是要理解生物系统的工作原理,以实现特定功能为中心目的。—般认为,在仿生学研究中存在下列三个相关的方面:生物原型、数学模型和硬件模型。前者是基础,后者是目的,而数学模型则是两者之间必不可少的桥梁。
由于生物系统的复杂性,搞清某种生物系统的机制需要相当长的研究周期,而且解决实际问题需要多学科长时间的密切协作,这是限制仿生学发展速度的主要原因。

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