文档介绍：《仿生学概论》
课程练****二
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一般来说,智能程度较低,结构简单的机器人可以在高智能机器人无法适应的环境中活动。在明年,一种像蝎子一样的机器将在美国莫哈韦沙漠中迈出它80公里的“生命”历程。这种机器蝎子就是仅仅依靠可编程自动反射作用而“生存”的简单机器人。
长约50厘米的机器蝎子是由波士顿东北大学的Frank Kirchner和Alan Rudolph设计的。与其他传统的机器人不同,它没有解决复杂问题的能力。但它的设计也并不那么简单,因为它是一种模仿“蝎子”的机器人。
在设计机器蝎子之前,研究人员花了大量时间来观察蝎子的运动。“我们用高速相机对蝎子的行为进行拍摄,并对记录的数据进行了分析。”Kirchner介绍说。研究小组之所以选择蝎子作为机器人模仿的对象,一方面是因为蝎子能在较复杂的地形上轻易而顺利的行走,另一方面是因为蝎子的反射作用要比那些哺乳动物要简单的多。
机器蝎子几乎完全依靠反射作用来解决行走问题。这就使得它能够迅速对困扰它的任何事物做出反应(比如岩石挡住了“蝎腿”),它的头部有两个超声波传感器。如果碰到高出它身高50%的障碍物,它就会绕开。而且,如果左边的传感器探测到障碍物,它就会自动向右转。
机器蝎子的沙漠旅行将在明年进行。它的任务就是穿过沙漠到达目的地(约40公里)并顺利返回。为了不至于迷失方向,它带有一个指南针和一个地图装置。
关于该机器蝎子的研究计划是由美国国防高级研究工程部发起的。军方之所以对机器蝎子产生浓厚的兴趣,就是希望能够用它来进行军事侦察活动。机器蝎子可以被派往特定的区域,并可通过尾巴上的照相机来传送拍摄的图片。由于机器蝎子能自动寻找目的地,因此它尤其适合混乱的战场(比如城镇)。

电子蛙眼的应用
生物特性为什么青蛙一定要等飞蛾起飞才发动攻击?仿生学家对青蛙进行了特殊的实验研究。原来,蛙眼视网膜的神经细胞分成五类,一类只对颜色起反应,另外四类只对运动目标的某个特征起反应,并能把分解出的特征信号输送到大脑视觉中枢——视顶盖。视顶盖上有四层神经细胞,第一层对运动目标的反差起反应;第二层能把目标的凸边抽取出来;第三层只看见目标的四周边缘;第四层则只管目标暗前缘的明暗变化。这四层特征就好像在四张透明纸上的画图,叠在一起,就是一个完整的图像。因此,在迅速飞动的各种形状的小动物里,青蛙可立即识别出它最喜欢吃的苍蝇和飞蛾,而对其他飞动着的东西和静止不动景物都毫无反应。
仿生元素蛙眼独特的视觉识别系统
仿生应用仿生学家根据蛙眼的原理和结构,发明了电子蛙眼。它的前部其实就是一个摄像头,成像之后通过光缆传输到电脑设备显示和保存,它的探测范围呈扇状且能转动类似蛙类的眼睛。现代战争中,敌方可能发射导弹来攻击我方目标,这时我方可以发射反导弹截击对方的导弹,但敌方为了迷惑我方,又可能发射信号来扰乱我方的视线。在战场上,敌人的飞机、坦克、舰艇发射的真假导弹都处于快速运动之中,要克敌制胜,必须及时把真假导弹区别开来。将电子蛙眼和雷达相配合,就可以像蛙眼一样,敏锐迅速地跟踪飞行中的真目标。
水母的“顺风耳”
生物特性水母,又叫海蜇,是一种古老的腔肠动物,早在5亿年前,它就漂浮在海洋里了。这种低等动物有预测风暴的本能,每当风暴来临前,它就游向