眼睛与仿生学ppt.

1、n 相传早在大禹时期，我国古代劳动人民观察鱼在水中用的摇摆而游动、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（一种古代发明的仿生鱼尾，安装在船尾，左右摆动可使舟船像鱼儿摆尾那样前进）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。n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。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。 日本东京大学的研究人员正在探索通过人工实验建立蝴蝶等昆

2、虫飞行力学，他们用轻木木材，聚氨酯和聚合物薄膜加上橡皮筋制成了一种人造蝴蝶，它和普通的凤蝶重量相近，翅膀由曲柄带动，目前只能持续几秒钟的飞行，但这些数据已经可以模仿凤蝶的扑翼动作。 n明察秋毫明察秋毫：比喻目光敏锐，连极小的事物都能看清。察：看到；秋毫：秋天鸟兽身上新长的细毛。n视敏度视敏度：眼辨别物体形态细节的能力即视觉的角分辨力。n别具一格别具一格：比喻另有一种独特的风格（风味）。本文的说明对象本文的说明对象眼睛与仿生学什么是仿生学？什么是仿生学？一、解题仿生学简介: 仿生学，就是研究和模仿生物系统的结构、功能等，设计并制造出新型仪器、机器，用来改造工程技术系统的一门科学。 仿生学是一门新

3、兴边缘科学，是在生物科学和技术科学之间发展起来的，它的研究重点是感觉仿生，本文介绍的是它的一个分支视觉仿生学。 本文主要介绍人和动物眼睛的结构功能，再到仿生的启示，进而归结到仿生学的重要意义上。这样由浅入深的使我们了解一门新兴的科学。 “仿生学”正式诞生于1960年。距今2300多年前墨子和他的300弟子，花了三年时间，造了一只“会飞的木鸟”，同时间希腊阿奇卡也制成一只“机械鸽子”。东汉时，张衡制成一架能飞数里的“木雕”。大约一千九百多年前西汉京都长安有人用大鸟羽制两翼绑在双臂上能飞（滑翔）几百步。 自古就有许多中外人士模仿鸟类飞行试制飞行器，但都不成功。原因在于不了解鸟类的形态构造和生理机能

4、适于飞行的科学原理；又不了解人不具备飞行的生理条件，人要上天，必须依靠机械动力才可能。一直到了公元1903年美国莱特兄弟发明了飞机，人类从此实现了几千年来梦寐以求的飞上天空的愿望。 人类飞上天空的例子，说明了仿人类飞上天空的例子，说明了仿生学的诞生有它的漫长历史，必须生学的诞生有它的漫长历史，必须在科学发达的前提下才能诞生。仿在科学发达的前提下才能诞生。仿生学是一门新兴不久的科学，是生生学是一门新兴不久的科学，是生物学、数学和工程技术学边缘的一物学、数学和工程技术学边缘的一门崭新学科。门崭新学科。 目前仿生学已经成为现代发展新技术的重要途径。其研目前仿生学已经成为现代发展新技术的重要途径。其研

5、究范围已发展有：究范围已发展有： 一、感觉器官模拟一、感觉器官模拟目前以眼、耳、鼻三种器官为主目前以眼、耳、鼻三种器官为主。已模拟制成了。已模拟制成了“人造眼人造眼”、“电子耳电子耳”、“电子鼻电子鼻”、“电子警犬电子警犬”等。等。 二、神经元和神经网络模拟二、神经元和神经网络模拟目前已制成的目前已制成的“人工智人工智能机能机”。 三、生物定向和导航三、生物定向和导航目前已制成的有：模仿蝙蝠的目前已制成的有：模仿蝙蝠的盲人盲人“探路仪探路仪”；模仿能感知千分之一温度变化的响尾；模仿能感知千分之一温度变化的响尾蛇蛇“探热器探热器”；模仿鸟类迁飞和鱼、龟、鲸等回游的机；模仿鸟类迁飞和鱼、龟、鲸等回

6、游的机制，以研制导航机制；模仿蜜蜂制，以研制导航机制；模仿蜜蜂“太阳罗盘太阳罗盘”和生物种和生物种的的“偏光罗盘偏光罗盘”，“人工电子蜜蜂人工电子蜜蜂”；模仿蚊、蝇等具；模仿蚊、蝇等具有天然导航器官有天然导航器官楫翅的楫翅的“振动陀螺仪振动陀螺仪”，用于高速，用于高速飞机和火箭。飞机和火箭。 四、生物力学四、生物力学模拟人或动物肌肉的器具。如模仿膝模拟人或动物肌肉的器具。如模仿膝关节制成的液压模型。做成鲸形状的日本大型远洋货关节制成的液压模型。做成鲸形状的日本大型远洋货轮，提高航速百分之二十五。模仿企鹅的特殊运动方轮，提高航速百分之二十五。模仿企鹅的特殊运动方式，制成了深雪上行驶速度达时速式，

7、制成了深雪上行驶速度达时速50公里的雪地汽车公里的雪地汽车。模仿袋鼠的运动制成了在沙漠中通行无阻的无轮汽。模仿袋鼠的运动制成了在沙漠中通行无阻的无轮汽车车跳跃机等。跳跃机等。 五、生物力能学五、生物力能学如模仿萤火虫把化学能变化光能的如模仿萤火虫把化学能变化光能的效率几乎达百分之百的优点，制出冷光源，可提高电效率几乎达百分之百的优点，制出冷光源，可提高电能利用效率几倍到几十倍。能利用效率几倍到几十倍。 六、医学仿生学六、医学仿生学已制成的有原子动力心脏，人工肾已制成的有原子动力心脏，人工肾，能做出六个基本动作的假手。，能做出六个基本动作的假手。 中国女子中长跑运动员王军霞一次次扬威世界体中国女

8、子中长跑运动员王军霞一次次扬威世界体坛。王军霞成功的奥秘何在？究其原因，固然坛。王军霞成功的奥秘何在？究其原因，固然与她的身体素质与刻苦训练的精神分不开，但与她的身体素质与刻苦训练的精神分不开，但更重要的是她采用了科学的训练方法。据报道更重要的是她采用了科学的训练方法。据报道，马俊仁教练曾潜心研究过羚羊奔跑的姿态，马俊仁教练曾潜心研究过羚羊奔跑的姿态，并让队员们在跑步时进行模仿。马教练这种科并让队员们在跑步时进行模仿。马教练这种科学的训练方法，正是运用了仿生学的原理。仿学的训练方法，正是运用了仿生学的原理。仿生学是一门新兴科学，前途广阔，不久的将来生学是一门新兴科学，前途广阔，不久的将来将在生

9、产，生活各个领域里得到广泛的运用。将在生产，生活各个领域里得到广泛的运用。n今天我们来学习今天我们来学习眼睛与仿生学眼睛与仿生学，了解一下，了解一下眼睛的仿生价值。眼睛的仿生价值。生物的眼睛人眼 蛙眼 鹰眼 象鼻虫眼 蜜蜂眼 节肢动物眼睛（蜻蜓与苍蝇） 对各类眼睛的研究及启示各种动物眼睛 的功能及科技意义蛙眼蛙眼鹰眼鹰眼象鼻虫眼象鼻虫眼蜜蜂眼蜜蜂眼蜻蜓眼蜻蜓眼能够敏捷地发现具有能够敏捷地发现具有特定形状的运动目标特定形状的运动目标视野广阔视野广阔视敏度高视敏度高“天然速度计天然速度计”具有特殊的结构，可以具有特殊的结构，可以利用太阳偏振光来导航利用太阳偏振光来导航角膜由许许多多个六角角膜由许许

10、多多个六角形的小眼角膜排列构成形的小眼角膜排列构成雷达系统雷达系统人造卫星跟踪系统人造卫星跟踪系统电子鹰眼（控制远程激电子鹰眼（控制远程激光制导武器、导弹跟踪）光制导武器、导弹跟踪）地速计地速计偏光天文罗盘偏光天文罗盘复眼透镜复眼透镜复眼照相机复眼照相机人眼人眼- 信息加工信息加工 感知自身的运动状态，确定物体的距离、形状和相对大小感知自身的运动状态，确定物体的距离、形状和相对大小人 眼人人 造造 眼眼 青蛙能敏捷地发现具有青蛙能敏捷地发现具有特定形状的运动目标，准特定形状的运动目标，准确地确定目标的位置、运确地确定目标的位置、运动方向和速度，并能选择动方向和速度，并能选择最佳的攻击时刻。最佳

11、的攻击时刻。蛙 眼电电 子子 蛙蛙 眼眼 展翅翱翔于两三千米高空的雄鹰，一下子就能发现地面上宽广范围内的一只小兔或小鸡。鹰鹰 眼眼 如果我们能够研制出“电子鹰眼”，就能够大大扩充和提高飞行员的视野和视敏度。电子鹰眼电子鹰眼象鼻虫眼 象鼻虫根据各个小眼看到同一个物体的时间差以及自身在此期间飞过的距离，象鼻虫根据各个小眼看到同一个物体的时间差以及自身在此期间飞过的距离，可以出很快地可以出很快地“计算计算”它相对于地面的飞行速度。它相对于地面的飞行速度。地速计地速计蜜蜂眼蜜蜂眼 蜜蜂的复眼，能够看到太阳偏振光的振动方向，而蜜蜂的复眼，能够看到太阳偏振光的振动方向，而这种方向与太阳的位置有确定的关系。

12、这种方向与太阳的位置有确定的关系。偏光天文罗盘偏光天文罗盘蜻蜻 蜓蜓 眼眼苍苍 蝇蝇 眼眼复眼透镜复眼透镜 剥去蜻蜓和苍蝇复眼的角膜，放在显微镜下观察，尽管在角膜前面只放一个剥去蜻蜓和苍蝇复眼的角膜，放在显微镜下观察，尽管在角膜前面只放一个目标，但通过角膜却可以看到许许多多个像。目标，但通过角膜却可以看到许许多多个像。2、下定义。、下定义。n定义是以简练的语言揭示概念内涵的可定义是以简练的语言揭示概念内涵的可靠方法，在本篇课文中使用多次，如下靠方法，在本篇课文中使用多次，如下列几例：列几例：（1）、探索人和动物眼睛奥秘的仿生学研）、探索人和动物眼睛奥秘的仿生学研究工作，称为视觉仿生。究工作，称

13、为视觉仿生。（2）、由几十至几万个独立小眼构成的眼）、由几十至几万个独立小眼构成的眼睛，叫做睛，叫做“复眼复眼”。（3）、具有偏振现象的光叫做偏振光。）、具有偏振现象的光叫做偏振光。3、列数据。、列数据。n在说明由于受到视野和视敏度的限制，在在说明由于受到视野和视敏度的限制，在高空飞行的飞行员单凭肉眼很难发现和识高空飞行的飞行员单凭肉眼很难发现和识别地面目标时，也采用下列数据的方法：别地面目标时，也采用下列数据的方法：“例如飞行员在六千米高空作水平飞行时例如飞行员在六千米高空作水平飞行时，飞行员只能看到两侧八九公里和前方一，飞行员只能看到两侧八九公里和前方一二十公里狭窄范围内的地面。即使在这个

14、二十公里狭窄范围内的地面。即使在这个区域里，对比较大的目标也不是总能准确区域里，对比较大的目标也不是总能准确无误地发现和识别的。无误地发现和识别的。”这段话是在举实这段话是在举实例之中，兼用了列数据的方法。例之中，兼用了列数据的方法。眼睛的分类一般眼睛（3-9节）复眼（10-14节）由一般到特殊1-3节：说明研究各种不同构造的眼睛的意义。15-16节：仿生学研究的意义、范 围、任务以及发展重点。 课文的整体结构采用课文的整体结构采用“总总分分总总”的形式，开头的形式，开头一至三段是引言部分，总提人眼和动物眼睛在构造和一至三段是引言部分，总提人眼和动物眼睛在构造和功能上各有许多特殊之处，从中得到

15、的启示对发展现功能上各有许多特殊之处，从中得到的启示对发展现代科学技术有重要意义代科学技术有重要意义 。 四至十四自然段分别介绍了人眼和几种动物眼睛四至十四自然段分别介绍了人眼和几种动物眼睛在仿生学上的作用。在仿生学上的作用。 最后两自然段，总结概括了仿生学的定义，指出最后两自然段，总结概括了仿生学的定义，指出它的任务，介绍了它的研究范围、类别和发展重点。它的任务，介绍了它的研究范围、类别和发展重点。 课文主体部分运用课文主体部分运用分类别分类别，将被说明的对象，按照一，将被说明的对象，按照一定的标准，一类一类地加以说明。本文以眼睛为说明对象定的标准，一类一类地加以说明。本文以眼睛为说明对象，

16、以十段为分界和过渡，前面说明一般的眼，后面说明复，以十段为分界和过渡，前面说明一般的眼，后面说明复眼。眼。 本文交错运用本文交错运用举例和比较举例和比较这两种方法进行说明。一边这两种方法进行说明。一边大量举例子，一边对所举例子进行比较，既简略介绍相关大量举例子，一边对所举例子进行比较，既简略介绍相关事物的共同性，又详细地说明了它们的不同之处。事物的共同性，又详细地说明了它们的不同之处。 本文还运用了本文还运用了下定义下定义。分析说明通常指对某一说明对。分析说明通常指对某一说明对象按照不同的角度分开来说明。如本文对眼睛的说明，一象按照不同的角度分开来说明。如本文对眼睛的说明，一般的眼睛般的眼睛(

17、人眼、人眼、 蛙眼、鹰眼蛙眼、鹰眼)特殊的眼睛特殊的眼睛复眼复眼(蜻蜓、蜻蜓、象鼻虫、蜜蜂、苍蝇象鼻虫、蜜蜂、苍蝇)。说说 明明 方方 法法 这篇文章是介绍仿生学这门新这篇文章是介绍仿生学这门新兴学科的科技说明文，为了说明这兴学科的科技说明文，为了说明这门新兴学科，作者运用了举例和比门新兴学科，作者运用了举例和比较交错运用，以及分析与综合等说较交错运用，以及分析与综合等说明方法，具体生动的生活实例加上明方法，具体生动的生活实例加上本文准确、严密、简明的语言把深本文准确、严密、简明的语言把深奥难懂的科学道理表达得深入浅出奥难懂的科学道理表达得深入浅出、通俗易懂。、通俗易懂。 目前仿生学已经成为现

18、代发展新技术的重要途径。其研究范围已发展有 一、感觉器官模拟一、感觉器官模拟目前以眼、耳、鼻三种器官为主。已模拟制成了“人造眼”、“电子耳”、“电子鼻”、“电子警犬”等 二、神经元和神经网络的模拟目前已制成的“人工智能机”、“自学习机”（经过两小时的训练就能正确分辨超声波是潜艇还是海豚发出的）。 三、生物定向和导航三、生物定向和导航目前已制成的有：模仿蝙蝠的盲人“探路仪”；模仿能感知千分之一温度变化的响尾蛇“探热器”模仿鸟类迁飞和鱼、龟、鲸等回游的机制，以研制导航机制；模仿蜜蜂“太阳罗盘”和生物种的“偏光罗盘”，“人工电子蜜蜂”；模仿蚊、蝇等具有天然导航器官楫翅的“振动陀螺仪”，用于高速飞机和火箭。 四、生物力学四、生