【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 就是整體性。從仿生學(xué)的整體來(lái)看，它把生物看成是一個(gè)能與內(nèi)外環(huán)境進(jìn)行聯(lián)系和控制的復(fù)雜系統(tǒng)。它的任務(wù)就是研究復(fù)雜系統(tǒng)內(nèi)各部分之間的相互關(guān)系以及整個(gè)系統(tǒng)的行為和狀態(tài)。生物最基本的特征就是生物的自我更新和自我復(fù)制，它們與外界的聯(lián)系是密不可分的。生物從環(huán)境中獲得物質(zhì)和能量，才能進(jìn)行生長(zhǎng)和繁殖；生物從環(huán)境中接受信息，不斷地調(diào)整和綜合，才能適應(yīng)和進(jìn)化。長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程使生物獲得結(jié)構(gòu)和功能的統(tǒng)一，局部與整體的協(xié)調(diào)與統(tǒng)一。仿生學(xué)要研究生物體與外界刺激（輸入信息）之間的定量關(guān)系，即著重于數(shù)量關(guān)系的統(tǒng)一性，才能進(jìn)行模擬。為達(dá)到此目的，采用任何局部的方法都不能獲得滿意的效果。因此，仿生學(xué)的研究方法必須著重于整體。仿生學(xué)的研究?jī)?nèi)容是極其豐富多彩的，因?yàn)樯锝绫旧砭桶汕先f(wàn)的種類(lèi)，它們具有各種優(yōu)異的結(jié)構(gòu)和功能供各行業(yè)來(lái)研究。自從仿生學(xué)問(wèn)世以來(lái)的二十幾年內(nèi)，仿生學(xué)的研究得到迅速的發(fā)展，且取得了很大的成果。就其研究范圍可包括電子仿生、機(jī)械仿生、建筑仿生、化學(xué)仿生等。隨著現(xiàn)代工程技術(shù)的發(fā)展，學(xué)科分支繁多，在仿生學(xué)中相應(yīng)地開(kāi)展對(duì)口的技術(shù)仿生研究。例如：航海部門(mén)對(duì)水生動(dòng)物運(yùn)動(dòng)的流體力學(xué)的研究；航空部門(mén)對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)、昆蟲(chóng)飛行的模擬、動(dòng)物的定位與導(dǎo)航；工程建筑對(duì)生物力學(xué)的模擬；無(wú)線電技術(shù)部門(mén)對(duì)于人神經(jīng)細(xì)胞、感覺(jué)器宮和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模擬；計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)于腦的模擬似及人工智能的研究等。在第一屆仿生學(xué)會(huì)議上發(fā)表的比較典型的課題有：“人造神經(jīng)元有什么特點(diǎn)”、“設(shè)計(jì)生物計(jì)算機(jī)中的問(wèn)題”、“用機(jī)器識(shí)別圖像”、“學(xué)習(xí)的機(jī)器”等。從中可以看出以電子仿生的研究比較廣泛。仿生學(xué)的研究課題多集中在以下三種生物原型的研究，即動(dòng)物的感覺(jué)器官、神經(jīng)元、神經(jīng)系統(tǒng)的整體作用。以后在機(jī)械仿生和化學(xué)仿生方面的研究也隨之開(kāi)展起來(lái)，近些年又出現(xiàn)新的分支，如人體的仿生學(xué)、分子仿生學(xué)和宇宙仿生學(xué)等。總之，仿生學(xué)的研究?jī)?nèi)容，從模擬微觀世界的分子仿生學(xué)到宏觀的宇宙仿生學(xué)包括了更為廣泛的內(nèi)容。而當(dāng)今的科學(xué)技術(shù)正是處于一個(gè)各種自然科學(xué)高度綜合和互相交叉、滲透的新時(shí)代，仿生學(xué)通過(guò)模擬的方法把對(duì)生命的研究和實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，同時(shí)對(duì)生物學(xué)的發(fā)展也起了極大的促進(jìn)作用。在其它學(xué)科的滲透和影響下，使生物科學(xué)的研究在方法上發(fā)生了根本的轉(zhuǎn)變；在內(nèi)容上也從描述和分析的水平向著精確和定量的方向深化。生物科學(xué)的發(fā)展又是以仿生學(xué)為渠道向各種自然科學(xué)和技術(shù)科學(xué)輸送寶貴的資料和豐富的營(yíng)養(yǎng)，加速科學(xué)的發(fā)展。閃此，仿生學(xué)的科研顯示出無(wú)窮的生命力，它的發(fā)展和成就將為促進(jìn)世界整體科學(xué)技術(shù)的發(fā)展做出巨大的貢獻(xiàn)?！痉律鷮W(xué)的研究范圍】仿生學(xué)的研究范圍主要包括：力學(xué)仿生、分子仿生、能量仿生、信息與控制仿生等?！罅W(xué)仿生，是研究并模仿生物體大體結(jié)構(gòu)與精細(xì)結(jié)構(gòu)的靜力學(xué)性質(zhì)，以及生物體各組成部分在體內(nèi)相對(duì)運(yùn)動(dòng)和生物體在環(huán)境中運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)。例如，建筑上模仿貝殼修造的大跨度薄殼建筑，模仿股骨結(jié)構(gòu)建造的立柱，既消除應(yīng)力特別集中的區(qū)域，又可用最少的建材承受最大的載荷。軍事上模仿海豚皮膚的溝槽結(jié)構(gòu)，把人工海豚皮包敷在船艦外殼上，可減少航行揣流，提高航速；◇分子仿生，是研究與模擬生物體中酶的催化作用、生物膜的選擇性、通透性、生物大分子或其類(lèi)似物的分析和合成等。例如，在搞清森林害蟲(chóng)舞毒蛾性引誘激素的化學(xué)結(jié)構(gòu)后，合成了一種類(lèi)似有機(jī)化合物，在田間捕蟲(chóng)籠中用千萬(wàn)分之一微克，便可誘殺雄蟲(chóng)；◇能量仿生，是研究與模仿生物電器官生物發(fā)光、肌肉直接把化學(xué)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能等生物體中的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程；◇信息與控制仿生，是研究與模擬感覺(jué)器官、神經(jīng)元與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、以及高級(jí)中樞的智能活動(dòng)等方面生物體中的信息處理過(guò)程。例如,根據(jù)象鼻蟲(chóng)視動(dòng)反應(yīng)制成的“自相關(guān)測(cè)速儀”可測(cè)定飛機(jī)著陸速度。根據(jù)鱟復(fù)眼視網(wǎng)膜側(cè)抑制網(wǎng)絡(luò)的工作原理，研制成功可增強(qiáng)圖像輪廓、提高反差、從而有助于模糊目標(biāo)檢測(cè)的—些裝置。已建立的神經(jīng)元模型達(dá)100種以上，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)造出新型計(jì)算機(jī)。模仿人類(lèi)學(xué)習(xí)過(guò)程，制造出一種稱(chēng)為“感知機(jī)”的機(jī)器，它可以通過(guò)訓(xùn)練，改變?cè)g聯(lián)系的權(quán)重來(lái)進(jìn)行學(xué)習(xí)，從而能實(shí)現(xiàn)模式識(shí)別。此外，它還研究與模擬體內(nèi)穩(wěn)態(tài)，運(yùn)動(dòng)控制、動(dòng)物的定向與導(dǎo)航等生物系統(tǒng)中的控制機(jī)制，以及人機(jī)系統(tǒng)的仿生學(xué)方面。某些文獻(xiàn)中，把分子仿生與能量仿生的部分內(nèi)容稱(chēng)為化學(xué)仿生，而把信息和控制仿生的部分內(nèi)容稱(chēng)為神經(jīng)仿生。仿生學(xué)的范圍很廣，信息與控制仿生是一個(gè)主要領(lǐng)域。一方面由于自動(dòng)化向智能控制發(fā)展的需要，另一方面是由于生物科學(xué)已發(fā)展到這樣一個(gè)階段，使研究大腦已成為對(duì)神經(jīng)科學(xué)最大的挑戰(zhàn)。人工智能和智能機(jī)器人研究的仿生學(xué)方面——生物模式識(shí)別的研究，大腦學(xué)習(xí)記憶和思維過(guò)程的研究與模擬，生物體中控制的可靠性和協(xié)調(diào)問(wèn)題等——是仿生學(xué)研究的主攻方面。控制與信息仿生和生物控制論關(guān)系密切。兩者都研究生物系統(tǒng)中的控制和信息過(guò)程，都運(yùn)用生物系統(tǒng)的模型。但前者的目的主要是構(gòu)造實(shí)用人造硬件系統(tǒng)；而生物控制論則從控制論的一般原理，從技術(shù)科學(xué)的理論出發(fā)，為生物行為尋求解釋。最廣泛地運(yùn)用類(lèi)比、模擬和模型方法是仿生學(xué)研究方法的突出特點(diǎn)。其目的不在于直接復(fù)制每一個(gè)細(xì)節(jié)，而是要理解生物系統(tǒng)的工作原理，以實(shí)現(xiàn)特定功能為中心目的。—般認(rèn)為，在仿生學(xué)研究中存在下列三個(gè)相關(guān)的方面：生物原型、數(shù)學(xué)模型和硬件模型。前者是基礎(chǔ)，后者是目的，而數(shù)學(xué)模型則是兩者之間必不可少的橋梁。由于生物系統(tǒng)的復(fù)雜性，搞清某種生物系統(tǒng)的機(jī)制需要相當(dāng)長(zhǎng)的研究周期，而且解決實(shí)際問(wèn)題需要多學(xué)科長(zhǎng)時(shí)間的密切協(xié)作，這是限制仿生學(xué)發(fā)展速度的主要原因?！痉律鷮W(xué)的現(xiàn)象】 蒼蠅與宇宙飛船令人討厭的蒼蠅，與宏偉的航天事業(yè)似乎風(fēng)馬牛不相及，但仿生學(xué)卻把它們緊密地聯(lián)系起來(lái)了。蒼蠅是聲名狼藉的“逐臭之夫”，凡是腥臭污穢的地方，都有它們的蹤跡。蒼蠅的嗅覺(jué)特別靈敏，遠(yuǎn)在幾千米外的氣味也能嗅到。但是蒼蠅并沒(méi)有“鼻子”，它靠什么來(lái)充當(dāng)嗅覺(jué)的呢?原來(lái)，蒼蠅的“鼻子”——嗅覺(jué)感受器分布在頭部的一對(duì)觸角上。每個(gè)“鼻子”只有一個(gè)“鼻孔”與外界相通，內(nèi)含上百個(gè)嗅覺(jué)神經(jīng)細(xì)胞。若有氣味進(jìn)入“鼻孔”，這些神經(jīng)立即把氣味刺激轉(zhuǎn)變成神經(jīng)電脈沖，送往大腦。大腦根據(jù)不同氣味物質(zhì)所產(chǎn)生的神經(jīng)電脈沖的