海洋生物仿生学 _章鱼的仿生学原理

海洋仿生学是海洋生物学与技术工程科学间的边缘学科。是20世纪60年代才兴起的一门极其重要的学科。它通过研究某些生物的构造原理和机能，并在工程技术上加以模仿后得到应用，是海洋仿生学研究的基本课题和主要目的。海洋动物的特殊的机能和结构系统是否可以使人类得到启发，以便应用于创造和改进人类的工程技术，是海洋仿生学所要解决的问题。
海洋生物仿生学是什么？海洋是地球上生命的摇篮，广阔而又深远的海洋，包括海洋生物在内，更有着无穷的奥秘等待着人类去揭示。向海洋进军是我们今天十分迫切的任务，海洋仿生学的研究，将为人类向海洋进军提供新的途径，为海洋研究提供新的方法，为人类开发利用海洋提供新的工具。目前，仿生学已越来越受到人们的加倍重视。有人预言，21世纪将是生物科学成果倍出的世纪，将是生物科学与其他科学技术密切融合、相互渗透和促进的时代。现在，物理学已深入到物质的原子核和基本粒子中去了，并且还在进一步深入。在生物科学方面，还远远没有深入到它的本质中去，还有大量的谜底等待着人们去揭示。不论是从人类已有的自然科学历史及其已有的成果来看，还是从自然科学发展应用趋势上来看，生物科学与技术科学的结合是不可避免的。它不仅能促进生命科学的发展，而且还给科学技术的发展提供一把万能的钥匙，使生物的种种奥妙无穷的机能成为人类科学技术的宝库。在这方面，仿生学，特别是海洋仿生学将扮演一个十分重要的角色。我们相信，在不久的将来，海洋仿生学一定会开出更加令人欣喜、更加令人向往的奇花，放射出更加绚烂夺目的光彩
章鱼的仿生学原理?
章鱼有很多令人欣赏赞叹之处，比如它的表皮为了与背景纹理相匹配，能瞬间弹出微小突起物来形成各种形状。这种技术结合其他伪装技巧，如变色，几乎可以让章鱼融入到任何环境之中。
这些突起，被称为真皮乳头，现在成了一种新的弹性材料背后仿生学灵感。这种材料也能变换各种形状，可以充当软体机器人的覆盖皮肤。
纽约康乃尔大学和马萨诸塞州的海洋生物实验室的研究人员决定研制一种类似运动肌肉群的材质，来控制章鱼触手表面的乳突。该材料由模拟章鱼触手上的竖条状肌肉的纤维网组成，通过收缩将突起挤压成形。他们将纤维网嵌入橡胶皮肤中的同心环内，来模拟章鱼的结缔组织。
使用压缩气瓶给橡胶皮肤充气，就像吹气球一样。纤维网将橡胶的一部分保持在固定的位置，其他部位会膨胀。研究团队发现，恰当的压力和特定间隔距离的同心环，它们就可以形成类似于岩石和芦荟的形状。原文连接中有演示视频
康奈尔大学合作作者兼助理教授Robert Shepherd表示，这种材料可以变形成千上万次，也不会发生塑性形变。他和他的合作者最近在《Science》上描述了他们由美国陆军和空军资助的这一项研究。
Shepherd认为他们的变形皮肤可以应用于制造家具，或创造身临其境的虚拟现实体验，参与者可以通过接触感受到他们的周围环境的变化。
他的团队创造的模型受到橡胶本身的弹性强度限制，而且一旦将纤维环嵌入橡胶中，就不能改变纤维环的位置。因此，每个模型只能变化一种形状，而不是像章鱼的乳突状物可以随意变化。但是Shephard已经有后续进一步完善的计划，那时候材料还将能够改变颜色。
人类根据海豚发明了潜水艇。都是依靠人类仿生学制造的。
一、靠海豚发明潜水艇。
1、原理：海豚外形减少摩擦；海豚尾部有动力进行跳跃；海豚的声呐系统。
2、潜艇功能：
海豚潜艇被设计为减少水流摩擦的流线型，不仅具有类似海豚的外观，而且也像海豚一样灵活，可以在大海中随意畅游。
最为独特的是，海豚潜艇能像真正的海豚那样在海面上跳跃。研究人员发现，海豚和其他鲸类之所以能够跃出水面并达到一定的高度，是因为它们的尾部具有强劲的动力。于是，研究人员模仿了海豚尾部的结构，也在潜艇的尾部安装了一个动力系统，可以把潜艇推向空中，最高居然可以腾空3米。
除此之外，潜水艇上的声呐系统就是从海豚那“学”来的，最早的声纳是从海豚身上发现的。
二、靠鱼发明鱼雷
1、原理：根据鱼的流线型设计鱼雷可以有效减少摩擦，使得在水里的射程更远威力更大。此外，鱼雷的追踪也用到了声呐系统。
2、鱼雷功能：
二战后各国相继研制了声自导鱼雷。然而声自导鱼雷的发展遇到了越来越大的困扰。声自导所利用的水声信号同海洋环境噪声、鱼雷自噪声、人工干扰噪声、混响等混杂在一起，这给信号的提取和识别带来了困难，尤其在鱼雷航速很高时更是如此。这就要求声自导鱼雷向着智能化方向发展。