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口本刊记者邓爱华
仿生学(bionics)是模仿生物的科学，即研究生物系统的结构，物质，功能，能 量转换，信息控制等特征，并将它们应用于技术系统，以改善现有的技术工程设备, 创造新的工艺过程，建筑构型，自动化装置等的科学，是应用生物学的分支，是生
物学，数学，工程技术学之间的交叉学科.
仿生学的任务是研究生物系统的优异能力及产生原理，将其模式化.再运用于
新技术设备的设计与制造，或者使人造技术系统具有类似生物系统的特征.仿生学的研究内容十分广泛，小至微观世界的分子仿生，大至宏观世界的宇宙仿生，主要包括:(1)电子仿生.模仿动物的脑和神经系统，感觉器官，细胞内和细胞问通信,
动物间通信等，研制多种人工神经元电子模型和神经网络，高级智能机器人，电子蛙眼，鸽眼雷达系统
以及模仿苍蝇嗅觉系统的高灵敏小型气体分析仪等;(2)控制仿生.模仿动物体内稳态调控，肢体运动控制，定向与导航等，研制蝙蝠和海豚动
物的超声波回声定位系统，蜜蜂的"天然罗盘"，鸟类和海龟等动物的星象导航，地磁导航和重力场导航系统等;(5)机械仿生.模仿动物的走，跑，飞，游等运动，运
用机械结构和力学原理，研制昆虫步行机等机械装置，寻求车辆，舰船，飞行器的
最佳设计原理;(4)化学仿生.模仿光合作用，生物合成，生物发电，生物发光等; (5)医学仿生.包括人工脏器的研制，生物医学图像识别以及医学信号的分析处理等.此外，还在研究建筑仿生，农业仿生等.
《科技潮2OO4年第4期
时至今Et，仿生学的应用获得迅速
发展，扩展到军事，医学，工业，建筑
业，信息业等领域.尤其是近几年来，许
多国家在生物学，物理学，化学，材料
科学，工程技术等领域设立了大批仿生学研究课题，特别是发达国家更是投入大量资金和人力抢先开展多方面的研究和产品生产，获得惊人的进展.
2003年下半年，我国科学领域层次
最高的研讨会——香山科学会议，在短短不到两个月的时间里，居然给了仿生学两次研讨的机会.香山会议第214次会议主题为"飞行和游动的生物力学与仿生技术"，第220次会议主题为"仿生学的科学意义与前沿".
科学界都知道，香山会议可不是一
般交流经验的研讨会，只有基础科学研究的前沿问题和我国重大工程领域中的科学问题才可以作为会议主题.最重要的是，每次会议都要形成对这个学科今后发展的战略意见.主题申请的程序相当严格，这个国内科学领域层次最高的研讨会能两度关注仿生学，足以证明这个学科发展的重要性.
大自然是人类创新的源泉
大自然这个创新源泉可谓无与伦
比，正如中科院院长路甬祥院士在本次香山会议上所说，人的创造欲是科技创新的根本动力，自然和
干电池手机社会是我们认知和创新服务的对象，也是我们学习的最好老师.人类进化只有500万年的历史, 而生命进化已经历了约35亿年的历史, 模仿人的创造固然重要，模仿自然更有
无限的潜力和机会，更有可能提升原始创新的能力.经过数10亿年的进化和自然选择，自然界的生物为人类的创新提供了天然的宝库.
黑发液
在35亿年左右生命演化与协同进
化过程中，生物体在宏观与微观结构,
形态与功能，能量与物质转化，代谢，利
用体系，运动方式与行为，遗传，复制,
发育，调控，组装的过程和机制，修复,
代偿，免疫机制，脑与神经的结构与功能，感觉器官，信息传递，处理和行为
调控能力，适应环境的生存能力，与其
他生物相互依存和协同进化的能力等得到优化,"物竞天择"的生物世界是技术创新不可替代，取之不竭
的知识宝库和学习泉源.
路甬祥院士介绍说，仿生学正朝着
微观，系统，智能，精细，洁净的方向
发展.加强和重视仿生学的研究，可能
是提升我国原始创新能力的一个重要方面.
流体力学专家，中国科学院研究生
院童秉纲院士，他是214次香山科学会议执行主席.他介绍说，鱼类等水生动
物和有翼昆虫等飞行动物经历了近亿年进化过程，为了获取食饵，逃避敌害，生
电解阳极板殖繁衍和集活动等生存需要，它们通过漫长的环境适应的自然选择过程，发展了各具特的在水中游动和空中飞行
的非凡能力，其整体功能渐趋优化，为
当前的人造航行器和飞行器望尘莫及. 例如，处于食物链顶端的海洋水生
动物巡游时的流体推进效率可高达80% 以上；人们早先用摇橹方式行船，以模
仿鱼尾摆动规律；自从采用螺旋桨推进后，其效率即下降至40%以下.100年前，莱特兄弟由鸟类滑翔得到启示，发电厂余热回收
明了飞机，但迄今为止，飞机的整体飞
行性能还无法与飞行动物相匹配.昆虫的物种多达1000万，平均体长3mm～
5mm，带翅可飞的占99%，其飞行性能
更为高超，可悬停，并有惊人的机动能力，例如，苍蝇可在10秒的量级内作180.转向.当前仿生研究在国际上受
到高度关注，研制微型飞行器，机器昆
虫和机器鱼等正形成热潮.因此非常有必要对飞行和游动的生物力学这一新兴的交叉学科以及相应的仿生技术在我国如何发展作战略性讨论.
国际仿生科技如火如荼
面对这个宝库，在20世纪90年代,
钙粉加工生产线许多国家就已在仿生学上做了精心，长期的计划准备.在美国，有一项长期研
究计划与仿生科技紧密相关，其优先发展先进制造(如模拟与仿真，生物技术), 先进材料和先进军事装备.在德国，其
研究与技术部已就"21世纪的技术"为
题在自适应电子技术，仿生材料，生物
传感器等投入相当大的人力和财力.此和中
学前
氛围
思想
探讨
命名.
《科技潮》2004年第4期9
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外，英国，日本，俄罗斯等国都制订了
相应的中长期规划，准备在仿生学研究领域展开源头创新竞争.10年后的今天，这些国家的仿生研究不仅成果颇丰，而且被迅速地转化为相关产品，应
用于经济，军事和人类卫生事业，创造
了巨大的经济效益.
如果水滴滚过莲花的叶片，它们将
卷起所有的灰尘微粒，并将它们带离叶片，使得水珠和灰尘微粒无法附着在莲花的叶片上，这就是通常所说的"莲花
效应".德国波恩大学一位博士通过对
滚动体莲花叶表面的超微结构和性质的研究发现了莲花叶的自净原理，从而成功破译了"莲花效应"对生物学
的意义，它对
人造表面的防污原理有着非常重要的意义.目前美国已经开始研究如何将这种自净原理用于汽车制造.
山兰风蝶是澳大利亚一种常见蝶,
