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人類從動物身上創造的發明。

我從蝙蝠身上學會了雷達,從青蛙身上發明了電子蛙眼。五顏六色的蝴蝶,比如月亮條紋很重的蝴蝶,棕色葉脈的蝴蝶,尤其是有熒光翅膀的蝴蝶,在陽光下有時會變成金色,有時會變成綠色,有時會變成藍色。科學家通過研究蝴蝶的顏色給軍事防禦帶來了巨大的好處。二戰期間,德軍包圍了列寧格勒,企圖用轟炸機摧毀其軍事目標和其他防禦設施。蘇聯昆蟲學家施瓦辛格根據當時對迷彩的認識不足,提出蝴蝶的顏色在花朵中不易被發現的原理,用蝴蝶般的迷彩覆蓋軍事設施。因此,盡管德軍全力以赴,列寧格勒的軍事基地仍未受到幹擾,為贏得最後的勝利奠定了堅實的基礎。根據同樣的原理,後來人們生產了迷彩服,大大減少了戰鬥中的傷亡。

衛星在太空中位置的不斷變化會引起溫度的突然變化,有時溫差可高達兩三百度,嚴重影響許多儀器的正常工作。受蝴蝶身上的鱗片會隨著陽光的方向自動改變角度來調節體溫的啟發,科學家們將衛星的溫度控制系統做成葉片前後輻射和散熱能力差異很大的百葉窗樣式。在每個窗口的旋轉位置安裝了壹根對溫度敏感的金屬線,可以隨著溫度的變化調節窗口的開啟和關閉,從而保持衛星內部溫度恒定,解決了航天工業的壹大難題。

甲蟲和仿生學

在自衛時,這種甲蟲可以噴射帶有惡臭的高溫液體“炮彈”來迷惑、刺激和恐嚇敵人。科學家解剖後發現,甲蟲體內有三個腔室,分別儲存有二元酚溶液、過氧化氫和生物酶。二酚和雙氧水流入第三室與生物酶混合發生化學反應,在100℃瞬間變成毒液,迅速噴出。這壹原理目前已應用於軍事技術。二戰期間,德國納粹根據這壹機理制造了壹種功率巨大、性能安全可靠的新型發動機,安裝在巡航導彈上,使其飛行速度更快、更安全、更穩定,提高了命中率。英國倫敦被炸時損失慘重。美國軍事專家受甲蟲噴灑原理啟發,研發出先進的二元武器。這種武器將兩種或兩種以上能產生毒素的化學物質裝入兩個獨立的容器中。炮彈發射後,隔膜破裂,兩種毒物中間體在彈丸飛行的8-10秒內混合反應,在到達目標殺死敵人的瞬間產生致命的毒液。它們易於生產、儲存和運輸,安全且不易失效。螢火蟲可以直接將化學能轉化為光能,轉化效率達到100%,而普通電燈的發光效率只有6%。人們模仿螢火蟲發光原理制作的冷光源,可以提高發光效率十倍以上,大大節約能源。此外,壹種基於甲蟲表觀運動響應機制的空對地速度計已經成功應用於航空。

蜻蜓和仿生

蜻蜓可以通過翅膀振動產生不同於周圍大氣的局部不穩定氣流,利用氣流產生的漩渦使自己上升。蜻蜓可以在很小的推力下翺翔,不僅向前飛,還可以向後和左右飛,其向前的飛行速度可達72km/ h,此外,蜻蜓的飛行行為簡單,只有兩對翅膀不停地拍打。科學家們基於這種結構基礎成功開發了壹種直升機。飛機高速飛行時,往往會引起劇烈震動,有時甚至會折斷機翼,造成飛機墜毀。蜻蜓依靠加重的翼痣安全高速飛行,於是人們效仿蜻蜓,在飛機的兩個機翼上增加配重,以解決高速飛行帶來的震動這壹棘手問題。

為了研究滑翔飛行和碰撞的空氣動力學及其飛行效率,研制了四葉驅動和遙控水平控制的機動翼(翼)模型,並首次在風洞中測試了飛行參數。

第二個模型試圖安裝壹個以更快頻率飛行的機翼,達到每秒18次振動的速度。與眾不同的是,這款車型采用了壹種可以可變調節前後翼相位差的裝置。

該研究的中心和長期目標是研究由“機翼”驅動的飛機的性能,並將其與由傳統螺旋螺旋槳驅動的飛機的效率進行比較。

蒼蠅和仿生

家蠅的特別之處在於它的快速飛行技術,這使得它很難被人類抓住。即使在它的背後,也很難接近它。它想象每壹種情況,非常小心,可以快速移動。那麽,它是怎麽做到的呢?

昆蟲學家發現蒼蠅的後翅退化成壹對平衡桿。當它飛行時,平衡桿以壹定的頻率機械振動,可以調整翅膀的運動方向,是保持蒼蠅平衡的導航器。基於這壹原理,科學家們開發出了新壹代導航儀——振動陀螺儀,大大提高了飛機的飛行性能,使飛機能夠自動停止危險的側翻飛行,並在機體強烈傾斜時自動恢復平衡,即使是在飛機處於最復雜的急轉彎時。蒼蠅的復眼包含了4000個可以獨立成像的單眼,幾乎可以看清360。範圍內的物體。受蠅眼的啟發,人們制作了由1329個小鏡頭組成的蠅眼相機,壹次可以拍攝1329張高分辨率照片。它廣泛應用於軍事、醫療、航空和航天領域。蒼蠅的嗅覺特別靈敏,能迅速分析幾十種氣味,並立即做出反應。科學家根據蒼蠅嗅覺器官的結構,將各種化學反應轉化為電脈沖,制成了非常靈敏的小型氣體分析儀,廣泛應用於航天器、潛艇、礦山等檢測氣體成分,使科研生產的安全系數更加準確可靠。

蜜蜂和仿生

蜂巢是由排列整齊的六角形小蜂巢組成,每個小蜂巢的底部由三個相同的菱形組成。這些結構與現代數學家精確計算出的結構壹模壹樣——菱形的鈍角為109° 28’,銳角為70° 32’。它們是最節省材料的結構,而且它們的容量很大,非常堅固,這讓許多專家感到驚訝。人們模仿它的結構,用各種材料制成蜂窩夾層結構板,這種結構板強度高,重量輕,不易傳導聲音和熱量。它們是制造航天飛機、宇宙飛船和人造衛星的理想材料。對偏振光方向敏感的偏振鏡相鄰排列在蜜蜂復眼的每壹只單眼內,可以被太陽精確定位。基於這壹原理,科學家們成功研制出偏振光導航儀,並在導航中得到廣泛應用。

其他昆蟲和仿生學

跳蚤的跳躍能力很高,航空專家對此做過很多研究。受其垂直起飛的啟發,英國壹家飛機制造公司成功制造出壹種幾乎可以垂直起降的鷂式飛機。根據昆蟲單復眼的結構特點,現代電視技術創造了大屏幕彩電,也可以由小彩電屏幕組成大屏幕,可以在同壹個屏幕的任意位置框出壹些特定的小畫面,既可以播放同壹畫面,也可以播放不同畫面。根據昆蟲復眼的結構特點,科學家成功研制出壹種更容易發現目標的多孔徑光學系統裝置,並在國外壹些重要武器系統中得到應用。根據某些水生昆蟲復眼單眼間相互抑制的原理,制作了側抑制電子模型,可用於各種攝影系統。拍攝的照片可以增強圖像的邊緣對比度,突出圖像的輪廓,也可以用於提高雷達的顯示靈敏度,還可以用於文本和圖片識別系統的預處理。美國基於昆蟲復眼的處理信息和定向導航原理,研制出了具有很大實用價值的末制導導引頭工程模型。日本利用昆蟲的形態和特征,開發出了六足機器人等工程機械和建築物的新建造方法。

未來前景

昆蟲在億萬年的進化過程中,隨著環境的變化而逐漸進化,都在不同程度地發展著自己的生存技能。隨著社會的發展,人們對昆蟲各種生命活動的認識越來越多,越來越意識到昆蟲對人類的重要性。再加上信息技術的應用,特別是新壹代計算機生物電子技術在昆蟲學中的應用,壹系列生物技術項目,如通過模擬昆蟲的感知能力來檢測物質的種類和濃度而開發的生物傳感器、參考昆蟲神經結構來模仿大腦活動而開發的計算機等,將從科學家的設想變為現實,進入各個領域,昆蟲將為人類做出更大的貢獻。

海豚聲納

鳥飛機

昆蟲液壓裝置

蛇形紅外線

魚潛艇

蜘蛛人造纖維

烏龜裝甲車

貓眼-夜視裝置

海豚潛艇

野豬的鼻子——世界上第壹個防毒面具

袋鼠-在沙漠中行走的獨輪車

變色龍-軍用偽裝設備