仿生学启迪人类的自然智慧

大自然是人类最好的老师，为人类的发明和创造提供了取之不尽、用之不竭的灵感与启迪。例如，人们观察蓝藻的光合作用发明了光解水的装置；人们模仿鲨鱼皮的外貌特征设计了新型泳衣，可将水对人体的阻力减少到最小；人们根据水母耳朵的结构制做出水母耳风暴预测仪，可对风暴提前做出准确的预报[11]。

仿生学是一门既古老又年轻的学科。人类对仿生学的研究与实践可以追溯到远古时期使用的生活工具。例如，古代先民们通过观察水中自由自在、游来游去的鱼儿创造出了船舶；人们模仿鱼鳍制造出了桨橹。这些仿生学习的过程既是人类认识自然现象、掌握自然规律的过程，又是人类在学习自然、利用自然而不断发展、持续提升的过程。

仿生学（bionics）最早是在1958年由美国人斯蒂尔（Jack Ellwood Steele）采用拉丁语中的词汇“bios”（生命方式）和词尾“nic”（具有……性质的）组合而成[12]。1960年，在美国第一届仿生学会议上，“仿生学”一词被正式提出，从此仿生学在机械方面的应用就再未停止过，并融合发展成为仿生机械学。

仿生机械学是一门以力学和机械学作为基础，与生物学、工程学、电子技术、控制论等相关学科相互渗透、相互融合而形成的新兴学科，是一门涉及诸多研究领域的综合性学科。该学科包括对生物机制和生物现象进行力学研究，对生物体结构、形态、动作或者功能进行工程分析和仿生设计，以帮助人们制造出结构和性能更佳、质量和效率更高的智能机械装备。因此，其研究内容和应用范围非常广泛，并且主要集中在各种专用机械手和现代机器人领域[13]。(www.zuozong.com)

仿生机械是通过研究和探讨生物机制，仿照生物外形、结构或者功能而设计改进的机械。现代科学技术的高速发展一方面促进了机械这门古老学科的发展；另一方面也对机械的结构以及性能提出了更为严苛的要求。与此同时，人们注意到，自然界在亿万年的演化过程中孕育了各种各样拥有神奇特性和奇妙功能的生物，它们对自然界及其规律具有高度的适应性。于是，人们开始模仿生物的形态、结构等设计性能更好、效率更高并具有生物特征的机械[14]。

目前，人们已越来越清醒地认识到：仿生学就是要有效地应用生物功能并在工程上加以实现的一门学科，仿生学的研究和应用将打破生物和机器的界限，将各种不同的系统沟通起来。

仿生学的研究范围主要包括：形态仿生、结构仿生、力学仿生、分子仿生、能量仿生、信息与控制仿生等。限于篇幅，本书主要对形态仿生进行重点阐述。