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仿生学与仿真学的区别

时间:2018-04-20 11:18:22来源:未知 作者:admin 点击:

科技发展到今天,其理论仅仅对认识和改造物质世界有效,人工制造的机械大都是功能单一,即便是高等级的机器人也仅仅是实现几种功能。迄今为止,自然界生物具有的功能比任何人工制造的机械都优越得多。仿生学就是要在工程上实现并有效地模仿生物功能的一门学科。英文词仿生学(bionices)用于研究生物系统,在具有生命之意的希腊语言bion上,加上有工程技术涵义的ices而组成的词语,大约从1960年才开始使用。

 

很多领域都涉及到仿生学,如机器人的研究涉及到很多学科,但叫作机器人本身就是仿生学的概念。如果我们按照自然科学的思维逻辑,人就是一台完美的机器,人体器官机械功能效率高,协调配合极好,如肺的呼吸功能,心脏的血液循环功能等;人是一座完美的化工厂;人还是一台性能优异的计算机;人体结构完美、材料需求与力学性能配合极佳、消化、分解、吸收等等,医学正在试图认识和理解这些功能和其背后的机理。仅靠五谷杂粮就能维持几十年甚至上百年的生命,这就是自然界生物的奥妙。

 

很可惜,人类对自身或其他动物功能认识的还很少,能有效模仿出的功能更少,仿生学需要进一步加强研究。例如关于信息接受(感觉功能)、信息传递(神经功能)、自动控制(灵敏反应)系统等,这种生物体的结构与功能在机械设计方面给了研究人员很大启发。可举出的仿生学例子很多,如将海豚的体形或皮肤结构(游泳时能使身体表面不产生紊流)应用到潜艇设计原理上。仿生学也被认为是与控制论有密切关系的一门学科。

 

仿真(Simulation)是利用模型复现实际系统中发生的本质过程,通过对系统模型的实验来研究存在的或设计中的系统,又称模拟。仿真的过程包括建立仿真模型和进行仿真实验两个主要步骤。即使用研究对象模型将特定于某一具体层次的不确定性转化为它们对目标的影响(模型包括物理的和数学的,静态的和动态的,连续的和离散的各种模型),该影响是在研究对象整体的层次上实现的。例如在实验室中建立水利模型,进行水利学方面的研究。

 

仿真技术是高技术领域中的关键技术之一,也是计算机应用的一个重要领域。仿真技术是一门综合性学科,已广泛应用于航空、航天、通信、船舶、交通运输、军事、化工、生物、医学等领域,也包括社会、经济、生态、管理等系统,其重要性已广为人知。当所研究的领域或系统造价昂贵、实验的危险性大、或需要很长的时间才能得知系统参数变化所引起的后果时,仿真是一种特别有效的研究手段。

 

仿真学是在仿真技术随需求发展,出自对系统的研究,通过用系统模型对真实系统或设计中的系统进行试验,以达到分析、研究和设计该系统的目的,提出了大量共同性的理论、方法和技术问题,从而逐步形成的一门独立的学科。仿真的重要工具是计算机,计算机能力提高了,有能力去模拟更复杂的系统,仿真技术水平也随之提高。

 

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