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第1章 仿生学基本概念 1

1.1 仿生学含义 1

1.1.1 定义原则 1

1.1.2 斯蒂尔（J.E.Steele）定义 3

1.1.3 传统定义 3

1.1.4 现代定义 4

1.1.5 仿生学相关定义 6

1.1.6 “仿生学”英文释义 8

1.1.7 工程仿生学 9

1.2 仿生学研究内容 10

1.2.1 生物、生活、生境与大自然 10

1.2.2 工程技术需求 18

1.2.3 仿生转化 19

1.2.4 仿生制品设计与制造 20

1.2.5 仿生成果评价 22

1.3 仿生学研究目标 23

1.3.1 自然发现 23

1.3.2 技术发明 24

1.3.3 工程创造 26

1.3.4 思维创新 27

1.4 仿生学研究特点 28

1.4.1 新兴、前沿 28

1.4.2 学科交叉 28

1.4.3 原创性强、生命力强 28

1.4.4 上、中、下游研究紧密结合 29

1.4.5 可续发展 29

1.5 仿生学研究意义 29

1.5.1 开启向自然学习的新时代 29

1.5.2 加快揭示生物奥秘的步伐 29

1.5.3 促进生物进化优化成果的应用 30

参考文献 30

第2章 仿生学分类 33

2.1 仿生学分类原则 33

2.1.1 传统与现代相结合 33

2.1.2 形式与内容相统一 34

2.1.3 纵向与横向相衔接 34

2.1.4 交叉渗透相融合 35

2.2 从横向联系分类 36

2.2.1 不同领域 36

2.2.2 不同学科 37

2.3 从纵向联系分类 37

2.3.1 不同尺度 37

2.3.2 不同层面 39

2.4 从模拟因素分类 40

2.4.1 单元仿生 40

2.4.2 多元仿生和耦合仿生 40

参考文献 41

第3章 仿生学基本要素 43

3.1 仿生需求 43

3.1.1 需求驱动 43

3.1.2 科学推动 57

3.1.3 任务促动 59

3.2 仿生模本 60

3.2.1 生物模本 60

3.2.2 生活模本 62

3.2.3 生境模本 63

3.3 仿生模拟 64

33.1 模拟内容 65

3.3.2 模拟方法 75

3.4 仿生制品 75

3.4.1 非生命仿生制品 75

3.4.2 包含生命组件的仿生制品 76

3.4.3 具有完整生命的仿生制品 78

3.5 仿生学基本要素间的关系 80

参考文献 81

第4章 人类与生物的进化 86

4.1 进化历程 86

4.1.1 人类进化历程 86

4.1.2 生物进化时间 91

4.2 生存空间 103

4.2.1 人类生存空间 103

4.2.2 生物生存空间 103

4.3 物种分类 110

4.3.1 人类 110

4.3.2 生物 111

参考文献 117

第5章 人类与生物的感知 121

5.1 视觉 121

5.2 听觉 125

5.3 嗅觉 126

5.4 味觉 129

5.5 触觉 131

参考文献 134

第6章 人类与生物的控制 136

6.1 控制系统 136

6.1.1 控制器 136

6.1.2 感受器 140

6.1.3 效应器 140

6.2 控制原理 141

6.3 控制成效 142

6.3.1 快速 142

6.3.2 精确 145

6.3.3 高效 146

6.3.4 可靠 149

参考文献 149

第7章 人类与生物的反应 151

7.1 运动 151

7.1.1 有位移运动 151

7.1.2 无位移运动 154

7.2 生物自适应特性 155

7.2.1 自医、互医与自我保健 156

7.2.2 伪装 159

7.2.3 共生与寄生 169

7.2.4 定时、定位、导航 175

7.2.5 休眠 180

7.2.6 耐抗性 182

7.3 生物机械功能特性 184

7.3.1 强韧性 184

7.3.2 减阻 186

7.3.3 自洁 187

7.3.4 耐磨 188

7.4 生物社会功能特性 190

7.4.1 社会构成 190

7.4.2 社会特征 191

7.4.3 社会功能 192

7.4.4 社会行为 199

参考文献 206

第8章 人类与生物的关系 213

8.1 生物为人类之师 213

8.1.1 进化史比较 213

8.1.2 自我调控过程比较 214

8.1.3 结构功能特性比较 215

8.2 人类为万物之灵 216

8.2.1 智力 216

8.2.2 创造性思维 218

8.3 人类与生物关系的时变规律 220

参考文献 221

第9章 人类与生活 223

9.1 人类生活及其方式 223

9.1.1 生活含义 223

9.1.2 生活方式 225

9.2 人类生活现象 228

9.2.1 日常生活中的生活现象 228

9.2.2 人文生活中的生活现象 230

9.2.3 本体生活中的生活现象 234

9.3 人类自然生命 237

9.3.1 生活的主体，智慧的载体 237

9.3.2 创造文化的大脑智慧系统 237

9.4 人类生活是仿生学的重要源泉 238

9.4.1 生活现象仿生 238

9.4.2 人类自身资源仿生 241

9.4.3 人类脑资源仿生 244

参考文献 247

第10章 人类与生境 249

10.1 生存环境——生境 249

10.1.1 生境的含义 249

10.1.2 人类生境 252

10.2 自然环境 254

10.2.1 自然景观 254

10.2.2 自然现象 256

10.3 生态系统 259

10.3.1 自然生态系统 259

10.3.2 人类生态系统 262

10.4 生境是仿生的重要源泉 265

10.4.1 学习自然进行仿生 265

10.4.2 学习生态进行仿生 271

参考文献 274

第11章 仿生发展态势与规律 276

11.1 仿生实践先于仿生学 276

11.1.1 仿生意识的萌发 276

11.1.2 仿生实践的助推 277

11.1.3 仿生始终伴随着人类社会的进步与发展 279

11.2 仿生道路曲折 279

11.2.1 仿生学诞生 279

11.2.2 并非一帆风顺 280

11.2.3 遵循科学的“实践—认识—再实践—再认识”规律 282

11.3 仿生理念不断深化，仿生学发展迅速 283

11.4 竞争焦点、前景无限 286

11.4.1 竞争焦点 286

11.4.2 前景无限 287

参考文献 291

第12章 仿生学基本原理 293

12.1 需求性原理 293

12.1.1 需求性原理的主旨 293

12.1.2 单目标需求 294

12.1.3 多目标需求 294

12.1.4 需求的合理性与科学性分析 295

12.2 模本原理 295

12.2.1 模本优选原则 296

12.2.2 单目标模本 296

12.2.3 多目标模本 298

12.2.4 模本优选与综合优化 300

12.2.5 模本的简化与凝炼 301

12.3 相似性原理 301

12.3.1 需求与仿生模本的相似性 302

12.3.2 相似性性质分析 303

12.3.3 相似性方法优选 304

12.4 可实现性原理 304

12.4.1 仿生方案可行性 305

12.4.2 仿生技术路线可行性 305

12.4.3 仿生目标实现的风险性分析 305

12.5 比较优化原理 306

12.5.1 比较优化原理的内涵 306

12.5.2 优于传统 307

12.5.3 优于非仿生 307

参考文献 307

第13章 仿生学基本原则 309

13.1 主动仿生 309

13.1.1 高度重视培养仿生意识的自觉性 310

13.1.2 高度重视走仿生创新路径的主动性 310

13.1.3 高度重视基于科学推动进行仿生的积极性 311

13.2 绿色仿生 312

13.2.1 绿色是仿生的前提条件 313

13.2.2 仿生全程应是绿色的 313

13.2.3 仿生成果的绿色管理与应用 315

13.3 可续仿生 315

13.3.1 仿生理念可续 316

13.3.2 仿生路径可续 316

13.3.3 仿生资源可续 317

13.4 最佳化仿生 318

13.4.1 单目标最佳化与多目标最佳化 318

13.4.2 局域最佳化与全域最佳化 319

参考文献 320

第14章 仿生研究的主要方法与技术 321

14.1 仿生研究的主要方法 321

14.1.1 理论分析法 321

14.1.2 计算机仿真法 324

14.1.3 相似模拟法 325

14.1.4 试验优化法 328

14.2 仿生研究的主要技术 333

14.2.1 仿生建模技术 333

14.2.2 仿生设计技术 338

14.2.3 仿生制造技术 341

14.2.4 仿生测试技术 343

14.2.5 仿生效能评价技术 345

参考文献 348