一、為什么仿生機(jī)器人(仿動(dòng)物、人形)的反應(yīng)遲鈍?
這是一個(gè)值得深思的問題。
首先有下面幾個(gè)事實(shí):
(1)機(jī)器人CPU中,電信號(hào)的傳播速度是光速。而生物的神經(jīng)系統(tǒng)中,神經(jīng)信號(hào)(通常表現(xiàn)為神經(jīng)細(xì)胞膜的電位變化,沿膜傳播)的傳播速度是幾十到幾百米每秒(參考:
Nerve conduction velocity),遠(yuǎn)小于光速。
(2)機(jī)器人CPU的工作頻率在MHz量級(jí),機(jī)器人可以在千分之一秒之內(nèi),根據(jù)傳感器的信號(hào)做出反應(yīng),反應(yīng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)比生物快。
(3)機(jī)器人的“機(jī)械傳動(dòng)裝置”學(xué)名叫驅(qū)動(dòng)器(Actuator),種類繁多,常見的是電機(jī)+減速齒輪。高性能電機(jī)+諧波減速器,力量可以比人大很多,速度可以比人更快,精度可以比人更好。如果用氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)(壓縮空氣進(jìn)入氣缸推動(dòng)機(jī)器腿),那么可以實(shí)現(xiàn)緩沖減震。如果用液壓驅(qū)動(dòng),那么力量大,剛性好,動(dòng)態(tài)性能也可以控制。
也就是說,機(jī)器人的反應(yīng)明明比生物快得多,力量速度精度也可以比生物好得多。
那么,為什么仿生機(jī)器人卻比生物笨得多??
賽車可以比獵豹快(當(dāng)然加速性能不如獵豹,而且不能在不平的地面跑),飛機(jī)可以比鳥快(超音速),但是海里的一條魚,卻比核動(dòng)力的船和潛艇更快。更令人震撼的是,相對(duì)于魚的速度,魚耗費(fèi)的功率比人類的潛艇要小得多。藍(lán)鯨那么大的體型,按計(jì)算需要耗費(fèi)350馬力的功率游泳,而藍(lán)鯨實(shí)際消耗的功率只達(dá)到60馬力。(這是小時(shí)候看的的仿生學(xué)科普書里的一段,我不能保證是真的)
魚還有一個(gè)能力,當(dāng)魚逆流而上時(shí),它可以利用河中石頭后面的旋渦的能量,讓自己不費(fèi)力就能前進(jìn)。這已經(jīng)得到實(shí)驗(yàn)的證實(shí)。魚在這么做的時(shí)候,測(cè)量肌肉發(fā)出的電信號(hào),發(fā)現(xiàn)身上的肌肉是放松的。
鳥類也具有這樣的能力,信天翁連續(xù)幾天御風(fēng)而行,海燕在暴風(fēng)雨中頂風(fēng)前行(“讓暴風(fēng)雨來得更猛烈些吧”),軍艦鳥在臺(tái)風(fēng)之中安全降落。鳥類的運(yùn)動(dòng)是三維的,比魚復(fù)雜很多,所以現(xiàn)在的研究結(jié)論比較少。當(dāng)然,到了風(fēng)口豬也能飛起來,但是豬飛了也無法控制自己啊,鳥才是最熟悉風(fēng)的動(dòng)物,有沒有風(fēng)口都能飛,有風(fēng)能飛,沒風(fēng)也能飛。
說完了海里游的,天上飛的,再來看看地上跑的。
小強(qiáng)(蟑螂)每秒鐘可以跑出10倍身長的距離。
獵豹不僅能跑出100km/h的速度,而且最關(guān)鍵的是,它不是在道路上跑的,而是在不平整而松軟的土地上跑的。坦克能越野,但完全達(dá)不到這個(gè)速度,而且能量消耗很大,非常費(fèi)油。
因?yàn)樘箍饲斑M(jìn)的時(shí)候,它的履帶一直壓在地上,走到哪里壓到哪里,很多土都被壓變形了,而迫使這些土變形需要很多很多能量。汽車也是這樣。
而用腿跑步的動(dòng)物們,卻只留下一個(gè)個(gè)腳印蹄印爪印,只有腳印處的土被壓縮變形,這樣消耗的能量就少很多了。
動(dòng)物的奔跑,其實(shí)是一連串的“跳躍”。
動(dòng)物腿上的筋(肌腱)是彈簧,在每一次落地的時(shí)候,彈簧被拉伸,儲(chǔ)存能量,緊接著,在跳起的過程中彈簧收縮,儲(chǔ)存的能量又釋放出來了。
就像一個(gè)籃球在地上跳,只要有人拍(對(duì)應(yīng)動(dòng)物肌肉做的功,適時(shí)補(bǔ)充每一步消耗掉的能量),就可以一直跳下去。
這種跳躍不僅省能量,速度快,而且非常靈活,可以突然加速,轉(zhuǎn)向,停止。
人其實(shí)也是這樣運(yùn)動(dòng)的。更有意思的是,竟然是明清時(shí)期練武的中國人,率先用“弓”(力學(xué)上相當(dāng)于彈簧)來描述人體的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)。武式太極拳創(chuàng)始人武禹襄說“蓄勁如張弓,發(fā)勁如放箭”。還有“一身備五弓”。
[轉(zhuǎn)載]“一身備五弓”之說拳術(shù)界很早以來就有“一身備五弓”之說,技擊中的各種發(fā)力都是五弓合一共同伸縮的結(jié)果,一觸即發(fā),打人如放箭。將人體手足與軀干比喻為五張弓,下肢兩弓以足、胯為弓稍,膝為弓把;上肢兩弓以手與肩為弓稍,肘為弓把;軀干弓以尾椎與大椎處為弓稍,腰為弓把;五弓合一就是五弓的弓把要相吸相系,既相對(duì)固定又富有彈性,上肢兩肘把位要始終有下垂之意,下肢膝把位有上提之意,結(jié)合身法的松肩落胯,將上下四把位與腰間產(chǎn)生聯(lián)系,以此形成人身一張大弓。這張大弓以大椎及上肢和下肢與尾椎形成上下兩梢,腰部為弓把,意在肘、膝與命門的相系相連,使之緊密聯(lián)系,形成一個(gè)完整的體系。
話說回來,究竟是為什么,生物明明比機(jī)器人反應(yīng)慢得多,精度低得多,但是生物的運(yùn)動(dòng)卻那樣靈活而高效,秒殺機(jī)器人呢?難道因?yàn)樯锸巧系鄣膭?chuàng)造嗎?中國古人可不這么認(rèn)為。同樣來了大洪水,諾亞得到神的指示造了方舟,只有全家活了下來;而大禹得到了烏龜背的啟示,組織所有人一起治水,讓洪水自動(dòng)流向大海,結(jié)果所有人都活了下來。
中國傳統(tǒng)神話中有哪些可能映射現(xiàn)實(shí)? - 相爭(zhēng)何為的回答這個(gè)問題的答案是這樣的。
首先,生物體的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有極強(qiáng)的模式識(shí)別能力和泛化能力(面對(duì)從來沒見過的東西,也可以根據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn)做出判斷)。“愚者暗于成事,智者見于未萌”,說的就是這兩種能力。而運(yùn)動(dòng)中真正需要的,不是快速的反應(yīng),而是正確的反應(yīng)。
雖然機(jī)器人可以做到每千分之一秒看一次自己的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),但是在千分之一秒的時(shí)間間隔里,機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)變化很小,看不出來什么趨勢(shì),而當(dāng)趨勢(shì)變得比較明顯的時(shí)候,可能是幾分之一秒以后了,這時(shí)再反應(yīng)的話,如果驅(qū)動(dòng)器響應(yīng)速度慢,就很可能來不及了。
正是因?yàn)檫@一點(diǎn),所以機(jī)器人才紛紛使用高剛度、快速響應(yīng)的驅(qū)動(dòng)器(因?yàn)樾枰l繁的調(diào)整,響應(yīng)不快是不行的),高精度,數(shù)據(jù)平滑的傳感器(因?yàn)橹豢匆粋€(gè)或幾個(gè)數(shù)據(jù),為了防止被誤導(dǎo),就需要高精度和數(shù)據(jù)平滑),和剛硬的機(jī)械結(jié)構(gòu),耗費(fèi)很多能量反復(fù)調(diào)整,來達(dá)到穩(wěn)定的效果。結(jié)果穩(wěn)定有余,靈活不足,行動(dòng)有余,觀察不足。
而生物體則不然。生物體的每一個(gè)神經(jīng)末梢都是傳感器,在同一時(shí)刻有成千上萬個(gè)變量數(shù)據(jù)進(jìn)入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。單獨(dú)一個(gè)變量的變化無法說明任何趨勢(shì),可能是干擾,誤差,但是同時(shí)看成千上萬個(gè)變量,就能在很短的時(shí)間里發(fā)現(xiàn)變化的趨勢(shì)。各個(gè)變量變化的趨勢(shì)(你增我減,或你增我增)將體現(xiàn)各個(gè)變量的相關(guān)性,并以神經(jīng)細(xì)胞之間鏈接強(qiáng)度的形式記錄下來。所有的鏈接只要大于一定強(qiáng)度,就會(huì)隨時(shí)間逐漸減弱;但是外來的變量如果穿過鏈接從一個(gè)細(xì)胞到達(dá)另一個(gè)細(xì)胞,使另一個(gè)細(xì)胞興奮,那么這兩個(gè)細(xì)胞之間的鏈接就會(huì)加強(qiáng)(就好像“如果你覺得我的話有意思,你就更想聽我說話,所以你和我的鏈接就會(huì)加強(qiáng)”)。正如地上的路:本來沒有路,信號(hào)走多了,也就成了路;路會(huì)漸漸磨滅,也會(huì)被人修得更寬。有的鏈接不斷加強(qiáng),有的則保持不變,而那些被加強(qiáng)的鏈接,從一個(gè)細(xì)胞連到另一個(gè)細(xì)胞,在腦海中畫出長長的線。而如果一條線首尾相連,“從北京出發(fā)又回到北京”,形成了一個(gè)環(huán)路,那么如果進(jìn)來一個(gè)信號(hào),就會(huì)在環(huán)路里面繞圈,產(chǎn)生一定周期的運(yùn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng),就可以控制魚的擺尾,鳥的振翅,馬的飛奔,人的起舞。(或許這就是中樞模式發(fā)生器(CPG)的誕生過程。)
其次,生物體的神經(jīng)系統(tǒng)并沒有“工作頻率”的概念,生物是隨著自己身體的運(yùn)動(dòng)節(jié)奏,在同一時(shí)刻并行處理信息的,舉手投足翻身擺尾都是信號(hào),身體運(yùn)動(dòng)的過程就是信息處理的過程,而不是像機(jī)器人系統(tǒng)那樣,CPU自己有一個(gè)固定的節(jié)奏(工作頻率),串行處理信息,每秒處理幾百幾千次。所以,生物不需要機(jī)器人那么快的信息處理速度(但卻在同一時(shí)間并行處理很多信息),身體走得多快,信息處理就多快。有趣的是,太極拳的技擊(格斗)原則和這個(gè)很像:我的運(yùn)動(dòng),順著對(duì)方的節(jié)奏來,對(duì)方有多快,我就有多快。我的身體有可能慢,但我的心意要比對(duì)方轉(zhuǎn)得快,這種快不是簡單的反應(yīng)快,而是先一步看出對(duì)方的意圖。看似被動(dòng),結(jié)果反而取得了主動(dòng)。
再次,生物體非常善于巧妙利用自己身體的動(dòng)力學(xué)特性(身體的慣性,肌腱的彈性等),而不是像主動(dòng)控制型機(jī)器人一樣,依靠強(qiáng)力的驅(qū)動(dòng)器來抑制自己身體的動(dòng)力學(xué)特性。也就是疏而不堵。例子是,人走路時(shí),腿的肌肉在大部分時(shí)間里都是放松的,腿是自己擺出去的,而不是像機(jī)器人ASIMO一樣,腿是靠驅(qū)動(dòng)器硬抬起來的。
THUDA PDWBOT 48步被動(dòng)行走(這個(gè)機(jī)器人是沒有動(dòng)力的,但是也能下坡行走,如果加上動(dòng)力,就可以在平地行走了。)
最后,生物體的驅(qū)動(dòng)器——肌肉的力學(xué)特性比較獨(dú)特。
如果用肌肉驅(qū)動(dòng)一個(gè)機(jī)器人,那么肌肉將完全不能適應(yīng)這個(gè)工作,因?yàn)橐袁F(xiàn)在機(jī)器人的標(biāo)準(zhǔn)來看,肌肉”驅(qū)動(dòng)器“的精度太差,剛度太差(機(jī)械特性太軟,力增加時(shí)速度減少得很明顯),響應(yīng)速度太差。然而,鳥的翅膀不是用來走路的,是用來飛的。
肌肉的力學(xué)特性,在阻抗控制的角度反而是大好事,肌肉可以非常容易地改變自己的機(jī)械阻抗,想硬就硬,想軟就軟,剛度可以迅速改變,這是所有人造驅(qū)動(dòng)器都很難做到的。參考:
能否通俗易懂地講解一下阻抗控制,以及一般的阻抗控制模型的物理層面的由來? - 相爭(zhēng)何為的回答二、利用動(dòng)物本能造福人類的事例?
有。利用動(dòng)物本能可以造福人類。因?yàn)閯?dòng)物有很多本能行為,比如說鳥類有往南飛的本能、蜜蜂有采花的本能、貓有垂釣的本能等等。人類可以通過了解動(dòng)物的這些本能行為,將其應(yīng)用到實(shí)際生活中,創(chuàng)造出更多的方便和福利,比如借助鳥類往南飛的本能來發(fā)掘遷徙路線和天氣預(yù)報(bào),利用蜜蜂采花的本能來幫助農(nóng)業(yè)進(jìn)行授粉,采用貓垂釣的本能來開發(fā)高效的釣魚工具等等。可以說,動(dòng)物本能的應(yīng)用潛力是無限的,只要我們善于發(fā)掘,就可以為人類帶來更多的便利和惠利。
三、哪些人類利用動(dòng)物本領(lǐng)造福人類?
科學(xué)家
人類有著聰明的大腦,這使得人類有豐富的觀察力和創(chuàng)造力,正是憑借著大腦的能力,人類從眾多的動(dòng)物中脫穎而出,成為了食物鏈最頂端的存在,并且占據(jù)了地球上最有利的生存空間。
在人類的觀察和創(chuàng)造力上,最能夠體現(xiàn)的就是仿生學(xué)了,這是一門通過研究各種生物體結(jié)構(gòu)與功能工作原理,從而發(fā)明新的“工具”的學(xué)科。
第一種:潛艇與魚
人是生活在陸地上的動(dòng)物,而地球上面積占比最大的是水,所以,無論是生命誕生還是人類活動(dòng)都離不開水。但是,人在水中的能力是比較弱的,而且即使后來有了一些潛水裝備,受下潛深度、不穩(wěn)定因素的影響,人們對(duì)海洋的探索也是非常緩慢的。
于是,從17世紀(jì)20年代開始,人們就一直在構(gòu)思一種可以載人潛水的船,最初的雛形是縛在水面船只下方的一個(gè)鈴鐺狀東西,因?yàn)橛幸粋€(gè)問題始終得不到解決:水的浮力和船只下潛的動(dòng)力。
直到21世紀(jì),人們才根據(jù)魚可以在水中自由上下浮動(dòng)的原理發(fā)明出了真正的潛艇,原理就是參照魚在下潛時(shí)會(huì)將魚鰾中的空氣排出,以減小浮力,所以,真正的潛艇是有一個(gè)專門的“魚鰾”-壓載水倉,需要下潛時(shí),將水倉中的空氣排出,注入水,潛艇開始下潛,當(dāng)需要上浮時(shí),利用高壓空氣將水倉中的水再排出去,這樣才出現(xiàn)了潛艇。
第二種蝙蝠和雷達(dá)
作為現(xiàn)存唯一一種會(huì)飛的哺乳動(dòng)物,蝙蝠一直以來都比較神秘,因?yàn)樗鼈冇兄鴷兎钩龅牧?xí)性,而且在黑夜中,它們飛行速度極快。早在18世紀(jì)末,意大利的生物學(xué)家斯巴蘭扎尼就對(duì)蝙蝠為什么在夜里飛行不會(huì)撞到東西感到好奇了。為了弄清楚原因,他抓了一些蝙蝠,給它們蒙上了眼睛,發(fā)現(xiàn)它們依然不會(huì)撞到物體。但是,當(dāng)把它的耳朵堵上,他發(fā)現(xiàn)蝙蝠是無法辨別方向的,因此,斯巴蘭扎尼得出了一個(gè)結(jié)論:蝙蝠飛行靠的不是視力,而是聽力。不過,當(dāng)時(shí)科學(xué)相對(duì)落后,所以蝙蝠是如何通過聲音辨別物體的,沒有結(jié)論。
直到20世紀(jì)40年代,美國哈佛大學(xué)的皮爾斯設(shè)計(jì)出了可以探測(cè)超聲波的設(shè)備,這才將蝙蝠辨別方位的謎題解開,原來蝙蝠是通過發(fā)射超聲波,利用超聲波遇到物體會(huì)反射回來來辨別前方的物體的。
根據(jù)這個(gè)原理,科學(xué)家們發(fā)明出了可以利用電磁波發(fā)射與接收的設(shè)備應(yīng)用在了航海上,這就是雷達(dá)。之后,科學(xué)家們將聲納代替了超聲波,利用蝙蝠回聲定位的方法發(fā)明出了可以準(zhǔn)確的探測(cè)出水下潛水艇位置的裝置。
第三種:烏賊和魚雷誘餌
自從聲納被應(yīng)用之后,潛水艇在作戰(zhàn)方面的優(yōu)勢(shì)開始弱化,而且魚雷的發(fā)明更是給了潛水艇當(dāng)頭一棒,不過這并沒有難倒科學(xué)家們。他們通過觀察烏賊在遇到危險(xiǎn)時(shí)會(huì)噴出墨汁,從而擾亂天敵視線的方法發(fā)明了魚雷誘餌。
當(dāng)潛水艇遭受到攻擊時(shí),釋放出魚雷誘餌,它能夠繼續(xù)沿著潛艇的航行方向繼續(xù)航行,而且在航行中,它會(huì)模擬潛水艇噪音、聲信號(hào)等等,讓攻擊者誤以為這是潛艇從而發(fā)動(dòng)攻擊,此時(shí)潛水艇就可以改變方向逃之夭夭了。
第四種:青蛙與電子蛙眼
上面我們說過,雷達(dá)是根據(jù)蝙蝠回聲定位的原理發(fā)明的,但是它有一個(gè)缺點(diǎn):對(duì)于高速移動(dòng)的物體的捕捉能力比較差,所以科學(xué)家們一直在尋找一個(gè)可以與雷達(dá)互補(bǔ)的工具。
仿生學(xué)家洛克在觀察青蛙時(shí)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)問題:青蛙對(duì)高速移動(dòng)中的昆蟲能夠準(zhǔn)確的捕捉到,反而將昆蟲固定在一個(gè)地方,即使近在咫尺,青蛙也會(huì)熟視無睹。這并不是說青蛙不吃不動(dòng)的昆蟲,而是它根本看不到它。
于是洛克根據(jù)青蛙眼睛的這一特點(diǎn)發(fā)明了電子蛙眼,在實(shí)際的應(yīng)用中,它與雷達(dá)正好互補(bǔ),成為了戰(zhàn)場(chǎng)上的分析利器。
第五種:蛾子和防反光涂層
小伙伴們都知道,飛蛾撲火,這其實(shí)是飛蛾趨光性的表現(xiàn),但是大多數(shù)人不知道的是,飛蛾的眼睛其實(shí)有一個(gè)特殊的能力-防反光。作為一種晝伏夜出的昆蟲,飛蛾眼睛對(duì)于光線的捕捉能力很強(qiáng),但是眾所周知,有夜視能力的動(dòng)物眼睛在夜晚會(huì)發(fā)光。
作為一種有著眾多天敵的昆蟲,飛蛾很難被天敵發(fā)現(xiàn),這就是因?yàn)槎暄塾形⑿徒Y(jié)構(gòu),可以減少光的反射并增加吸光能力。科學(xué)家們正是發(fā)現(xiàn)了這一特點(diǎn),完全按照蛾眼的微型結(jié)構(gòu)仿制了防反光涂層。
這項(xiàng)技術(shù)主要應(yīng)用于電視的屏幕中,可以有效地降低電視屏幕的反光,提高色彩對(duì)比度。(下圖為蛾眼的結(jié)構(gòu))
寫在最后
人類之所以能夠走到今天,有很大一部分原因是人類可以取長補(bǔ)短,這需要一定的觀察能力和發(fā)明創(chuàng)造能力,這就是仿生學(xué)的誕生。其實(shí)我們上面只是介紹了仿生學(xué)的冰山一角,從古至今,人們從各種動(dòng)物身上發(fā)現(xiàn)了各種不同的能力,然后嘗試著去復(fù)制和應(yīng)用,這才有了如今豐富多彩的生活。
四、人類用了哪些動(dòng)物的特點(diǎn)造福人類?
根據(jù)蒼蠅的平衡棒制成了“振動(dòng)陀螺儀”;學(xué)習(xí)蝙蝠的定位方法發(fā)明的超聲波回波定位;人們根據(jù)對(duì)螢火蟲的研究,創(chuàng)造了日光燈;仿照水母耳朵的結(jié)構(gòu)和功能,設(shè)計(jì)了水母耳風(fēng)暴預(yù)測(cè)儀等等,這是動(dòng)物仿生學(xué)上的應(yīng)用。還例如:
蝙蝠-雷達(dá)
小鳥-飛機(jī)
青蛙-電子蛙眼
鯊魚-潛水艇
變色龍-便衣
鯨魚-提高輪船速度
蜻蜓-讓飛機(jī)的機(jī)翼不會(huì)破碎
長頸鹿-抗荷服
海母-暴雨檢查器
螢火蟲-人工冷光
龍蝦-氣味探測(cè)儀
凡此種種,人類充分利用生存空間的各種自然現(xiàn)象,通過仿生學(xué)的原理創(chuàng)造出各種各樣造福人類的發(fā)明。
1.由令人討厭的蒼蠅,仿制成功一種十分奇特的小型氣體分析儀.已經(jīng)被安裝在宇宙飛船的座艙里,用來檢測(cè)艙內(nèi)氣體的成分.
2.從螢火蟲到人工冷光;
3.電魚與伏特電池;
4.水母的順風(fēng)耳,仿照水母耳朵的結(jié)構(gòu)和功能,設(shè)計(jì)了水母耳風(fēng)暴預(yù)測(cè)儀,能提前15小時(shí)對(duì)風(fēng)暴作出預(yù)報(bào),對(duì)航海和漁業(yè)的安全都有重要意義.
5.人們根據(jù)蛙眼的視覺原理,已研制成功一種電子蛙眼.這種電子蛙眼能像真的蛙眼那樣,準(zhǔn)確無誤地識(shí)別出特定形狀的物體.把電子蛙眼裝入雷達(dá)系統(tǒng)后,雷達(dá)抗干擾能力大大提高.這種雷達(dá)系統(tǒng)能快速而準(zhǔn)確地識(shí)別出特定形狀的飛機(jī)、艦船和導(dǎo)彈等.特別是能夠區(qū)別真假導(dǎo)彈,防止以假亂真.
電子蛙眼還廣泛應(yīng)用在機(jī)場(chǎng)及交通要道上.在機(jī)場(chǎng),它能監(jiān)視飛機(jī)的起飛與降落,若發(fā)現(xiàn)飛機(jī)將要發(fā)生碰撞,能及時(shí)發(fā)出警報(bào).在交通要道,它能指揮車輛的行駛,防止車輛碰撞事故的發(fā)生.
6.根據(jù)蝙蝠超聲定位器的原理,人們還仿制了盲人用的“探路儀”.這種探路儀內(nèi)裝一個(gè)超聲波發(fā)射器,盲人帶著它可以發(fā)現(xiàn)電桿、臺(tái)階、橋上的人等.如今,有類似作用的“超聲眼鏡”也已制成.
7.模擬藍(lán)藻的不完全光合器,將設(shè)計(jì)出仿生光解水的裝置,從而可獲得大量的氫氣.
8.根據(jù)對(duì)人體骨胳肌肉系統(tǒng)和生物電控制的研究,已仿制了人力增強(qiáng)器——步行機(jī).
9.現(xiàn)代起重機(jī)的掛鉤起源于許多動(dòng)物的爪子.
10.屋頂瓦楞模仿動(dòng)物的鱗甲.
11.船槳模仿的是魚的鰭.
12.鋸子學(xué)的是螳螂臂,或鋸齒草.
13.蒼耳屬植物獲取靈感發(fā)明了尼龍搭扣.
14.嗅覺靈敏的龍蝦為人們制造氣味探測(cè)儀提供了思路.
15.壁虎腳趾對(duì)制造能反復(fù)使用的粘性錄音帶提供了令人鼓舞的前景.
16.貝用它的蛋白質(zhì)生成的膠體非常牢固,這樣一種膠體可應(yīng)用在從外科手術(shù)的縫合到補(bǔ)船等一切事情上.
有名的例子很多,如模仿海豚皮而構(gòu)造的“海豚皮游泳衣”、科學(xué)家研究鯨魚的皮膚時(shí),發(fā)現(xiàn)其上有溝漕的結(jié)構(gòu),于是有個(gè)科學(xué)家就依照鯨魚皮構(gòu)造,造成一個(gè)薄膜蒙在飛機(jī)的表面,據(jù)實(shí)驗(yàn)可節(jié)約能源3%,若全國的飛機(jī)都蒙上這樣的表面,每年可節(jié)約幾十億.又如有科學(xué)家研究蜘蛛,發(fā)現(xiàn)蜘蛛的腿上沒有肌肉,有腳的動(dòng)物會(huì)走,主要是靠肌肉的收縮,現(xiàn)在蜘蛛沒有肌肉為什么會(huì)走路?經(jīng)研究蜘蛛不是靠肌肉的收縮進(jìn)行走路的,而是靠其中的“液壓”的結(jié)構(gòu)進(jìn)行走路,據(jù)此人們發(fā)明了液壓步行機(jī)……總之,從自然界得到啟迪,模仿其結(jié)構(gòu)進(jìn)行發(fā)明創(chuàng)造.這就是仿生學(xué).這是我們向自然界學(xué)習(xí)的一個(gè)方面.另一方面,我們還可以從自然的規(guī)律中得到啟迪,利用其原理進(jìn)行設(shè)計(jì)(包括設(shè)計(jì)算法),這就是智能計(jì)算的思想。
鳥類對(duì)仿生學(xué)的貢獻(xiàn):
從始祖鳥的出現(xiàn)到現(xiàn)在,在這億萬年的漫長進(jìn)化過程中,鳥類形成了許多卓有成效的導(dǎo)航、識(shí)別、計(jì)算、能量轉(zhuǎn)換等系統(tǒng),其靈敏性、高效性、準(zhǔn)確性、抗干旱性都另人驚嘆不已.人們研究這些結(jié)構(gòu)和功能原理并加以模擬,用來改善現(xiàn)有的或創(chuàng)造新的機(jī)械、儀器、工藝,這就是仿生學(xué)研究的一項(xiàng)重要內(nèi)容。
鳥類有高超的飛行本領(lǐng),當(dāng)然現(xiàn)代的飛機(jī)在很多性能上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過鳥類,可是在節(jié)約能源上,在靈巧性上就相形見絀了.如一只鳥連續(xù)在海洋上空飛行4000多公里,體重減輕0.06公斤;小巧的蜂鳥不僅能垂直起落,而且在吮吸花蜜時(shí)能取直立姿勢(shì),懸在空中進(jìn)退自如,靈活異常.對(duì)這些特殊功能的研究利用,將會(huì)使飛機(jī)的性能進(jìn)一步得到改進(jìn)。
五、仿人機(jī)器人 發(fā)展
仿人機(jī)器人發(fā)展趨勢(shì)
隨著科技的不斷發(fā)展,仿人機(jī)器人已經(jīng)成為當(dāng)今社會(huì)備受關(guān)注的一個(gè)領(lǐng)域。仿人機(jī)器人是指外形和功能都類似于人類的機(jī)器人,它們?cè)诟鞣N領(lǐng)域中發(fā)揮著越來越重要的作用。本文將探討仿人機(jī)器人發(fā)展趨勢(shì)。
技術(shù)進(jìn)步推動(dòng)發(fā)展
首先,技術(shù)進(jìn)步是推動(dòng)仿人機(jī)器人發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。隨著人工智能、計(jì)算機(jī)視覺、傳感器技術(shù)等領(lǐng)域的不斷突破,仿人機(jī)器人已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)更加智能化、自主化的操作。這些技術(shù)使得仿人機(jī)器人可以更好地適應(yīng)各種環(huán)境和任務(wù),提高工作效率和安全性。
市場(chǎng)需求推動(dòng)發(fā)展
其次,市場(chǎng)需求也是推動(dòng)仿人機(jī)器人發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。隨著人口老齡化和勞動(dòng)力短缺問題的加劇,仿人機(jī)器人已經(jīng)成為了解決這些問題的重要手段。在醫(yī)療、養(yǎng)老、服務(wù)業(yè)等領(lǐng)域,仿人機(jī)器人已經(jīng)開始廣泛應(yīng)用,并且取得了良好的效果。
產(chǎn)業(yè)生態(tài)逐漸形成
隨著仿人機(jī)器人市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大,相關(guān)的產(chǎn)業(yè)生態(tài)也逐漸形成。包括硬件制造商、軟件開發(fā)商、服務(wù)提供商等在內(nèi)的產(chǎn)業(yè)鏈條正在不斷完善,為仿人機(jī)器人的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的支持。
面臨的挑戰(zhàn)和未來展望
雖然仿人機(jī)器人發(fā)展迅速,但也面臨著一些挑戰(zhàn)。例如,如何提高機(jī)器人的智能化水平、如何提高機(jī)器人的安全性、如何解決機(jī)器人的倫理和法律問題等。然而,隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大,我們相信仿人機(jī)器人將會(huì)在未來發(fā)揮越來越重要的作用。
總之,仿人機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)是積極的,它將不斷地改變我們的生活和工作方式。隨著相關(guān)技術(shù)的不斷突破和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展,仿人機(jī)器人將會(huì)成為未來社會(huì)不可或缺的一部分。
六、仿人機(jī)器人現(xiàn)狀
仿人機(jī)器人現(xiàn)狀:全面分析和展望
隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用,仿人機(jī)器人作為人機(jī)交互領(lǐng)域的重要組成部分越來越受到人們的關(guān)注和重視。本文將對(duì)當(dāng)前仿人機(jī)器人的現(xiàn)狀進(jìn)行全面深入的分析和展望,探討其發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用前景。
仿人機(jī)器人發(fā)展歷程
仿人機(jī)器人的概念起源于上世紀(jì)50年代,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)的日益成熟,仿人機(jī)器人逐漸走向?qū)嵱没蜕虡I(yè)化。目前,仿人機(jī)器人已經(jīng)在醫(yī)療、教育、娛樂等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,為人類社會(huì)帶來了巨大的便利和發(fā)展機(jī)遇。
仿人機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域
目前,仿人機(jī)器人已廣泛應(yīng)用于醫(yī)療輔助、教育培訓(xùn)、服務(wù)型機(jī)器人等領(lǐng)域。其中,在醫(yī)療輔助方面,仿人機(jī)器人能夠協(xié)助醫(yī)生進(jìn)行手術(shù)、康復(fù)治療等工作;在教育培訓(xùn)方面,仿人機(jī)器人可以提供個(gè)性化的輔導(dǎo)和教學(xué)服務(wù);在服務(wù)型機(jī)器人方面,仿人機(jī)器人能夠?yàn)槿祟愄峁┥罘?wù)、娛樂陪伴等功能。
仿人機(jī)器人發(fā)展趨勢(shì)
隨著人工智能技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用,仿人機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在智能化、人性化、多功能化等方面。未來,仿人機(jī)器人將更加智能化,能夠模擬人類的思維和情感,并具備更加復(fù)雜的交互能力;同時(shí),仿人機(jī)器人還會(huì)向多功能化方向發(fā)展,實(shí)現(xiàn)更多領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景。
仿人機(jī)器人應(yīng)用前景
隨著人類社會(huì)的不斷發(fā)展和需求的提升,仿人機(jī)器人的應(yīng)用前景將越來越廣闊。未來,仿人機(jī)器人有望在醫(yī)療、教育、娛樂、服務(wù)等領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用,為人類生活帶來更大的便利和創(chuàng)新。
總結(jié)
綜上所述,仿人機(jī)器人作為人工智能技術(shù)的重要應(yīng)用之一,其發(fā)展已經(jīng)取得了令人矚目的成就,并呈現(xiàn)出越來越廣闊的應(yīng)用前景。未來,隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和社會(huì)需求的不斷增長,相信仿人機(jī)器人將會(huì)在人類社會(huì)發(fā)展中扮演越來越重要的角色,為人類社會(huì)帶來更多的便利和創(chuàng)新。
七、仿寫動(dòng)物句子?
倉鼠的樣子討人喜愛。倉鼠家族有許多種呢,金狐、銀狐、紫倉、沙鼠……雖然倉鼠都很小,不過身體很靈活,模樣乖巧。你看!
倉鼠的眼睛很小,就像兩顆小黑豆,身子毛茸茸的,象一團(tuán)毛球,小嘴巴只要一吃東西,就嚼個(gè)不停,那是多么的可愛啊,可以把喜歡倉鼠的主人逗得哈哈大笑!
八、動(dòng)物笑談仿寫?
“小豬”是那個(gè)在豬圈里的豬嗎?哈哈,當(dāng)然不是了,已豬非彼豬也,它是我家的一只小型泰迪犬。
它總是披著一件小豬飛天的大衣,鼻子翹翹的,鼻頭烏黑,高興的時(shí)候用濕濕的鼻頭拱拱你,示意你要抱抱它。它的眼神非常豐富,平時(shí)睜著大眼睛去找吃的,當(dāng)主人給它吃的時(shí)候,它的眼里滿是興奮,它犯錯(cuò)誤的時(shí)候眼神就變得可憐兮兮的,讓你都不忍心下手,只有當(dāng)張開小嘴巴的時(shí)候,才能向我們展示它身上唯-不是棕色-一粉嫩的小舌頭和一排潔白整齊的牙齒。
九、仿寫動(dòng)物物語?
魚——空有翅膀,卻不能搏擊長空。
青蛙——坐井觀天,天永遠(yuǎn)是一個(gè)點(diǎn)。變色龍——永遠(yuǎn)沒有本色,但永遠(yuǎn)是流行色。鳳凰——如果落在地上,那就不如雞。蚊子——在鉆進(jìn)蚊帳之前,你怎么不想想能不能安全地逃出來? 孔雀——只顧陶醉在自己美麗的羽毛里,為什么看不到自己丑陋的屁股呢? 松毛蟲——?jiǎng)e看我小,我能把一座松林毀掉。蜜蜂——(1)你不招惹我,我能用此扎你嗎? (2)蜜蜂堪稱辛勤勞動(dòng)的模范,但它卻說:“如果沒有花朵,我的奔忙也只能是白費(fèi)。” 大雁——縱然飛到天涯海角,每年都要飛回家鄉(xiāng)看看。春蠶——吐盡了絲,才悄然離去。飛蛾——莫笑我引火自焚,為追求光明,何惜此身。虎——老虎有兇猛的一面,所謂“虎虎有生氣”;也有兇惡的一面,所謂“苛政猛于虎”。蠶——蠶有無私奉獻(xiàn)的一面,所謂“春蠶到死絲方盡”;也有愚蠢的一面,所謂“作繭自縛”。吊桶——沒有壓力就下降,有了壓力就上升。抹布——寧可污染自身換來他人的干凈。氫氣球——吹的越脹,升得越高,加快了飛向毀滅的旅程。梯——從不計(jì)較位置的高低,一生磊落能上能下。砝碼——既使沾染了一星點(diǎn)的塵埃,也會(huì)影響你公正無私的形象。恒星——?jiǎng)e埋怨別人說你比月亮小,只怪你離他們太遙遠(yuǎn)了。天平——(1)你只要給我一點(diǎn)小恩惠,我片死心塌地的偏向你。 (2)公正無私的楷模。蓮子——自己心里雖然苦點(diǎn),但帶給別人的卻是滿口香甜。算盤——老想著算計(jì)別人,卻不知自己的命運(yùn)被別人掌握著。影子——越是陽光明媚,我的身體就越黑。焊條——為彌補(bǔ)裂縫無私奉獻(xiàn),因堵漏洞而勇于獻(xiàn)身。嘴巴——真奇怪,有時(shí)候能把熱茶吹冷,有時(shí)候又能把冷手哈熱。修正液——不能從根本上幫別人改正錯(cuò)誤,只是在表面上暫時(shí)掩蓋了一下。皮球——受了別人一肚子氣,才會(huì)一碰就跳。蠟燭——(1)天越黑,越能顯示我的價(jià)值。 (2)為了照亮別人,不惜燃燒自己。波濤——翻騰得越高,消沉得越低。鉆機(jī)——不惜磨損自己的微軀,開拓者前進(jìn)的道路。壓路機(jī)——從不曾想留名后世,只是追求開拓與進(jìn)取。橡皮——為了幫助別人改正錯(cuò)誤,不惜耗盡自己的生命。月亮——正因?yàn)橛袌A有缺,才使人不感到乏味。圓規(guī)——固定了中心,只有將自我封閉。籃球——最容易墜入圈套,因?yàn)橛腥嗽谂哪恪I嘲l(fā)——你雖然軟弱,但并不等于無用。竹子——每攀登一步,就做一次小結(jié)。煙花——在生命的奉獻(xiàn)中閃耀出最動(dòng)人的光彩。氣球——總是爆裂。因?yàn)橛腥嗽诖的恪I摇綕娎渌阍椒序v。帆——(1)只有在風(fēng)中,才能找到生命的價(jià)值。(2)帆張開翅膀,帶船飛速向前。人們贊美帆的功勞,其實(shí),他靠的是東風(fēng)的力量。冰——抗得住冬日的嚴(yán)寒,卻敗于春天的溫暖。鞭炮——瞬間的沖動(dòng),葬送一生。草與樹——草總是比樹長得快,但草卻永遠(yuǎn)比樹長的矮。因?yàn)椴莸母葮湓脺\。秤——不分高低貴賤,是多少就是多少,因?yàn)樗饬渴挛锏臉?biāo)準(zhǔn)是顆顆金星。春雨——絲絲縷縷不是吝嗇,傾盆反而成災(zāi)。粉筆——把潔白的身軀化成細(xì)細(xì)的粉末,為的是讓知識(shí)的萌芽能在黑板上開花。夾子——在鉗制他人的同時(shí),把自己的自由也搭了進(jìn)去。海洋——人們贊美海洋的偉大,就因?yàn)樗腥菁{江河的胸懷。尺子——尺子的一生要求自己公正、求實(shí),他從不虛夸或貶低任何人。路——感謝他人的踐踏,否則,沒有我今天的存在。路燈——無論酷暑還是嚴(yán)寒,路燈不知疲倦的在夜晚放著光明,因?yàn)樗幸活w為人類服務(wù)的心。井水——所以能保持純凈,是不愿與身外之水同流合污。橋墩——任車水馬龍從頭頂駛過,任激流浪濤從身旁奔騰,橋墩巍然挺立,靠的是毅力的信心。熱水瓶——無論在誰的身旁,都有一副滾熱的心腸。船——永遠(yuǎn)在風(fēng)浪中生活,但從來沒有因此而停航。十、仿寫動(dòng)物趣事?
我有兩只小倉鼠,一只叫灰灰,另一只叫小黑,這兩只小倉鼠中我喜歡灰灰。每當(dāng)我把兩只小倉鼠捧在手上,它們都會(huì)用有神的小眼睛望著我,好像在討我的歡心,它們認(rèn)了我這個(gè)小主人以后,其它人都不認(rèn),我媽媽去喂它們時(shí),被小黑咬了,后來花了幾百元打針后才沒事。 灰灰,它的眼睛常是炯炯有神的,我喂了一個(gè)星期之后,它變得像一個(gè)小肥球,我覺得動(dòng)畫片上有個(gè)咖啡貓,它就應(yīng)該改名“咖啡鼠”,每當(dāng)我喂它吃水果時(shí),它就會(huì)舔一舔我的手掌,表示感謝。
小黑它的毛色烏黑亮麗,在加上它那小小的眼珠,還十分好看呢,它買來時(shí)很肥,現(xiàn)在它更肥了,它還十分喜歡睡覺,所以我就想叫它“懶懶鼠”,但是它還是很逗人喜歡呢!
我很喜歡這兩只叫灰灰和小黑的小倉鼠,可是它們最后都可憐的死了。