仿生学与自然

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1、大自然是人类创新的源泉,也是人类智慧的源泉。,仿生学与自然,培根说,大自然毫不遮掩的显示出它的一切特性。,古兰经说,真主所造之物难道有一件是不完美的吗?你再看看,它不完美吗?,假如我们可以有一个最好的学习源泉的话,那么这个源泉就是自然。,向自然学习,自然,自然,最广义而言指的即是自然界、物理学宇宙、物质世界以及物质宇宙。“自然”指的是自然界的现象,以及普遍意义上的生命。人工物体及人类间的相互作用在常见使用中并不视为自然的一部分,除非被界定的是人性或“大自然全体”。,自然既用作名词指具有无穷多样性的一切存在物,也用作形容词指天然的,非人为的或不做作,不拘束,不呆板。自然泛指自然界。大自然是人类的

2、生活场所,人们离不开自然,必须保护自然。,大自然是人类创新的源泉,小草叶边锯齿,启发鲁班发明了锯,鸟巢那独特完美的造型启示设计师创造了2008年中国巨型建筑“鸟巢”,二泉映月的淙淙流水声,引发阿炳创作了二胡名曲二泉映月,鲁班,姓公输,名般。又称公输子、公输盘、班输、鲁般,鲁国人 。,大约生于周敬王十三年(公元前507年),卒于周贞定王二十五年(公元前444年),生活在春秋末期到战国初期,出身于世代工匠的家庭,从小就跟随家里人参加过许多土木建筑工程劳动,逐渐掌握了生产劳动的技能,积累了丰富的实践经验。 鲁班是我国古代的一位出色的发明家,两千多年以来,他的名字和有关他的故事,一直在广大人民群众中流

3、传。我国的土木工匠们都尊称他为祖师。,鲁班,一次,鲁班要建筑一坐宫殿。他和他的徒弟们带了斧头,到南山去砍伐木料。用斧子砍树,又累又慢,一、连吹了十几天,砍下来的木料离需要还差得很远。动工的日子越来越迫近了,鲁班心里十分着急。有一天,他到一个险峻的山顶上去找木材,正艰难地住上爬着,突然手指被茅草划了一个口子,鲜血直流。鲁班心想,茅草为什么这么厉害?他忘了伤口疼痛,聚精会神地研究起茅草来。他发现,原来茅草的边缘上长着又密又锋利的细齿。他用那些小细齿在手上划了一下,果然又是一道口子。这使鲁班高兴的跳了起来,他想;仿照茅草的样子,用铁打成边缘上有细齿的铁条。他用这种铁条去拉树,果然又快又省力,只用几天

4、工夫,就把木料备齐了。这种带有细齿的铁条,就是我们今天还在使用的锯子的祖先。,锯子的发明,土壤的吸附性,车轮在泥泞的道路上行驶时不可避免的会吸附泥土。,蜣螂在运输粘性度更大的粪便时身体却非常光洁,具有极强的减粘脱附性。,粘湿的松散物料对机械部件的粘附现象在工程中具有普遍性,尤其是土壤粘附具有较为广泛的代表性。松软土壤与地面机械触土部件接触过程中产生的粘附现象有两种表现形式:一是表现为土壤与固体表面之间形成的粘附力,二是表现为因土壤粘附力的作用而导致土壤在触土部件上形成严重的粘附积留现象。土壤粘附严重降低地面机械的作业效率和作业质量,增大能耗,甚至使机械无法作业。,土壤对机械的影响,当今世界面临

5、的危机,光合作用,光合作用,是植物、藻类和某些细菌,在可见光的照射下,经过光反应和暗反应,利用光合色素,将二氧化碳(或硫化氢)和水转化为有机物,并释放出氧气(或氢气)的生化过程。光合作用是一系列复杂的代谢反应的总和,是生物界赖以生存的基础,也是地球碳氧循环的重要媒介。,光合作用的意义,光合作用为包括人类在内的几乎所有生物的生存提供了物质来源和能量来源。因此,光合作用对于人类和整个生物界都具有非常重要的意义。,1、把无机物转变成有机物。每年约合成51011吨有机物,可直接或间接作为人类或动物界的食物,据估计地球上的自养植物一年中通过光合作用约同化21011吨碳素,其中40是由浮游植物同化的,余下

6、的60是由陆生植物同化的;,2、将光能转变成化学能,绿色植物在同化二氧化碳的过程中,把太阳光能转变为化学能,并蓄积在形成的有机化合物中。人类所利用的能源,如煤炭、天然气、木材等都是现在或过去的植物通过光合作用形成的; 3、维持大气O和CO的相对平衡。在地球上,由于生物呼吸和燃烧,每年约消耗3.151011吨O ,以这样的速度计算,大气层中所含的O将在3000年左右耗尽。然而,绿色植物在吸收CO的同时每年也释放出5.351011吨O ,所以大气中含的O含量仍然维持在21。,麻省理工学院(MIT)的一名化学家丹诺塞拉(Dan Nocera)展示了他如何合理地将刺激资金使用在研究新的光合作用过程上。

7、使用一种特殊的催化剂,仅需要阳光和一瓶水,新的光合作用过程就能将水分解成氧气和氢气。,如果丹诺塞拉实现了他的人工光合作用方式,那么一瓶饮用水将能够为一个发展中国家的家庭提供足够的能量。MIT的化学家以及太阳催化剂(SunCatalytix)公司的创始人,诺塞拉已经开发出一种基于钴的催化剂,使他能够通过与植物相同的方式储存能量:即分解水。,光合作用的广泛前景,太阳在一小时内辐射到地球上的能量比人类一年使用的能量都多,如果我们也能储存太阳能以供雨天之用,也能把太阳能输送到阴天更多的地方,或是直接把太阳能抽送到燃料箱里的话,那么,我们现在所面临的很大一部分能源问题就都能得到解决了。,我们需要更纯净、

8、更清洁、能量密度更高的燃料。显然,氢气是一个不错的选择,它能储存很大的能量,每千克氢气储存的能量是传统汽油的2.5倍。把氢气放入燃料电池和氧气混合进行反应,就能产生所需的电能了,副产品是洁净、可饮用的水。,大自然是人类智慧的源泉,老子说:“上善若水。”他认为具有最好道德的人应该像水一样。水造福万物,滋养万物,却不与万物争高下,这才是最为谦虚的美德。世界上最柔的东西莫过于水,然后它却能穿透最为坚硬的东西,没有什么能超过它,这就是柔德所在。所以说弱能胜强,柔可克刚。 孔子凝望着泗水的绿波,意味深长说:“水奔流不息,是哺育一切生灵的乳汁,它好像有德性。水没有一定的形状,或方或长,流必向下,和顺温柔,

9、它好像有情义。水穿山岩,凿石壁,从无惧色,它好像有志向。万物入水,必能荡涤污垢,它好像善教化由此看来,水是真君子啊!”,中秋之夜,朗朗明月引发多少文人骚客创作了不朽的咏月诗词歌赋。,一只南美洲亚马孙河流域热带雨林中的蝴蝶,偶尔扇动几下翅膀,可以在两周以后引起美国德克萨斯州的一场龙卷风 洛伦兹,蝴蝶效应指一件表面上看来毫无关系、非常微小的事情,可能带来巨大的改变。此效应说明,事物发展的结果,对初始条件具有极为敏感的依赖性,初始条件的极小偏差,将会引起结果的极大差异。当一个人小时候受到微小的心理刺激,长大后这个刺激会被放大,蝴蝶效应,礼记经解:“易曰:君子慎始,差若毫厘,谬以千里。”古人认为微小改

10、变会对未来有很大影响。吕氏春秋记载:楚国有个边境城邑叫卑梁,那里的姑娘和吴国边境城 邑的姑娘同在边境上采桑叶,她们在做游戏时,吴国的姑娘不小心踩伤了卑梁的姑娘。卑梁的人带着受伤的姑娘去责备吴国人。吴国人出言不恭,卑梁人十分恼火,杀死吴人走了。吴国人去卑梁报复,把那个卑梁人全家都杀了。 卑梁的守邑大夫大怒,于是发兵反击吴人,把当地的吴人老幼全都杀死了。 吴王夷昧听到这件事后很生气,派人领兵入侵楚国的边境城邑,攻占夷以后才离去。吴国和楚国因此发生了大规模的冲突。 从做游戏踩伤脚,一直到两国爆发大规模的战争,直到吴军攻入郢都,中间一系列的演变过程,有一种无形的死亡力量,把事件一步步无可挽回地推入不可

11、收拾的境地。因此古人很认真的来对待封印厄运和旺福,因为微小的事情就可以改变未来命运,古人认为女士带紫冰银镶嵌蓝绒晶饰品,男士带红竹石饰品,在结印册上添加“隐岐元简、水差芥子、染付春秋”结押。从而可以祈福带来人生幸福的机遇,并且封印厄运。,中国古代典籍中的关于蝴蝶效应的描述,孟子曰:“桀纣之失天下也,失其民也;失其民者,失其心也。得天下有道:得其民,斯得天下矣;得其民有道:得其心,斯得民矣;得其心有道:所欲与之聚之,所恶勿施,尔也。民之归仁也,犹水之就下、兽之走圹也。故为渊驱鱼者,獭也;为丛驱爵者,鹯 也;为汤武驱民者,桀与纣也。今天下之君有好亡者,则诸侯皆为之驱矣。虽欲无王,不可得已。今之欲王

12、者,犹七年之病求三年之艾也。苟为不畜,终身不得。苟不志于仁,终身忧辱,以陷于死亡。诗云:其何能淑,载胥及溺。此之谓也。”,为渊驱鱼,为丛驱雀,不积跬步,无以至千里;不积小流,无以成江海。也就是说,千里之路,是靠一步一步走出来的,没有小步的积累,是不可能走完千里之途的。引申开来,就是做事要脚踏实地,一步一个脚印,不畏艰难,不怕曲折,坚忍不拔地干下去,才能最终达到目的。,积土成山,风雨兴焉;积水成渊,蛟龙生焉;积善成德,而神明自得,圣心备焉。故不积蹞步,无以至千里;不积小流,无以成江海。骑骥一跃,不能十步;驽马十驾,功在不舍。锲而舍之,朽木不折;锲而不舍,金石可镂。螾无爪牙之利,筋骨之强,上食埃土,下饮黄泉,用心一也。蟹六跪而二螯,非蛇蟮之穴,无可寄讬者,用心躁也。 荀子劝学,不积跬步,无以至千里,江山如画 一时多少豪杰,

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