仿生技術

仿生技術

工程技術與生物科學相結合的交叉學科
仿生學是近年來發展起來的工程技術與生物科學相結合的交叉學科。仿生的英文名字是Bionics。人們發現,一些關于植物和動物的相類似的功能,實際上是超越了人類自身在此方面的技術設計方案的。植物和動物在幾百萬年的自然進化當中不僅完全适應自然而且其程度接近完美。仿生學試圖在技術方面模仿動物和植物在自然中的功能,這種技術就叫仿生技術。
    中文名:仿生技術 外文名:Bionic Technology 所屬學科:

基本信息

簡介

仿生學思想在生物學和技術之間架起了一座橋梁,并且對解決技術難題提供了幫助。通過再現生物學的原理,人類不僅找到了技術上的解決方案,而且同時該方案也完全适應了自然的需要。仿生學的目的就是分析生物過程和結構,并把得到的分析結果用于未來的設計。仿生學的思想是建立在自然進化和共同進化的基礎上的。人類所從事的技術就是使得達到最優化和互相間的協調。而模拟生物适應環境的功能無疑是一個好機會。在我們人類的技術世界中模拟自然中的東西并不是一個新鮮的思想,自從傳說中的Ikarus帶着用鳥的羽毛做成的翅膀飛向空中,而最後因為太陽的熱度掉到地上起,人類一直就沉迷于此。

确切定義

仿生學是研究生物系統的結構和性質以為工程技術提供新的設計思想及工作原理的科學。屬于生物科學與技術科學之間的邊緣學科。它涉及生物學、生物物理學、生物化學、物理學、控制論、工程學等學科領域。仿生技術通過對各種生物系統所具有的功能原理和作用機理作為生物模型進行研究,最後實現新的技術設計并制造出更好的新型儀器、機械等。

研究相關

培養目标

熱愛祖國,有社會主義覺悟和較高道德修養,掌握堅實的仿生學、機器人學、機械學、電子學、控制科學、信息科學等的基礎理論和系統的專門知識,具有從事本學科領域科學研究工作和獨立擔負專門技術工作的能力。

研究方向

1.仿生機器人技術:主要研究仿生機器人,包括仿生機器人總體結構與優化技術、仿人形機器人運動規劃與仿真系統、仿人形機器人的感知技術、基于多傳感器的環境自适應技術。

2.智能系統群體通訊與協調技術:主要研究智能無人移動平台及機器人間的通訊與協調作業,包括多智能系統間的信息傳遞、信息獲取及信息理解技術,智能決策與規劃技術,協調作業控制技術,人機交互與遙操作技術。

3.仿生感知與信息處理技術:主要研究信息獲取與利用技術,主要包括視覺仿生探測技術,聽覺仿生探測技術,力覺、觸覺處理技術,複雜環境下多信息獲取與融合技術。

4.合成生物學仿生技術:生物學發展到細胞信号傳導與基因調控網絡的分子系統(biomolecular systems)水平研究,仿生學也就産生了細胞、分子水平的仿生技術,合成生物學(synthetic biology)的誕生,颠複了傳統的納米技術、仿生技術、基因工程技術與計算技術,在細胞、分子水平人工設計基因調控網絡、信号傳導路徑,開展人工生命系統的仿生技術,比如,開發納米生物機器、納米生物計算機等。

重點大學

開展該技術的國家重點大學

★★北京理工大學(一級學科:機械工程專業代碼:080220)

★ 專業簡介:仿生技術是直接面向國民經濟和國防科技發展的實際需求,以仿生學為理論基礎,綜合生物物理學、光學、聲學、微電子學、機器人技術、微機電技術、傳感器技術、計算機技術、模式識别、人工智能等多門基礎科學和工程技術科學所形成的一門交叉、邊緣、新興學科。為智能機器系統和武器系統的研制開辟新的研究思路、提供新的工作原理和技術途徑,在軍用和民用領域同樣具有廣闊的應用前景。本學科具有軍民兩用特色。

本學科2002年設置為博士學科點。本學科與國内科技界、企業、軍方有着長期密切的業務聯系,與美國、韓國、日本等國以及香港特區的大學和科研機構建立有廣泛的學術交流和合作關系。本學科的綜合實力和教學、科研水平在中國同類學科中名列前茅。

模拟實驗

到2012年為止,身體的仿生部位可以模拟人類的功能。但是,要想真正進入功能提升時代,這些技術必須要進一步改進。英國牛津大學人類未來研究所安德斯·桑德伯格博士表示,“我認為,很容易地重塑人體并将其功能增強到無敵金剛的水平是可能的。”桑德伯格認為,人體功能提升的可選項包括感知能力增強,如紅外或紫外視力以及聽力增強等。将來總有一天,盲人裝上人工視網膜後,不僅僅可以擁有視力,而且其眼睛還可以像智能手機一樣,擁有錄音、縮放等功能。

日本Cyberdyne公司已經研制出一種名為“Hal”的服裝,就是類似的外骨骼。它可以幫助失去運動功能的人恢複運動能力,其主要原理就是先獲得負責傳遞肢體運動信息的神經電信号,然後将其轉化為服裝的運動指令。

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