人们从动物身上学到了什么，发明了什么？
仿生设计又称设计仿生学，是在仿生学和设计学的基础上发展起来的一门新兴边缘学科，主要涉及数学、生物学、电子学、物理学、控制论、信息论、人机工程学、心理学、材料学、力学、动力学、工程学、经济学、色彩学、美学、传播学和伦理学。
仿生设计不同于仿生学的旧应用。它以自然界万物的形态、色彩、声音、功能、结构为研究对象，在设计过程中有选择地运用这些特征原理。同时结合仿生学的研究成果，为设计提供新思路、新原理、新方法、新途径。从某种意义上说，仿生设计可以说是仿生学的延续和发展，是仿生学研究成果在人类生存方式上的体现。
仿生设计作为人类社会生产活动与自然的结合点，实现了社会与自然的高度统一，正逐渐成为设计发展过程中的新亮点。
自古以来，大自然就是人类各种科技原理和重大发明的源头。生物界有很多种动物、植物和物质。在漫长的进化过程中，为了生存和发展，它们逐渐具备了适应自然界变化的能力。人类生活在大自然中，与周围的生物是“邻居”。这些生物各种奇特的能力吸引着人们去想象和模仿。人类利用自己的观察、思考和设计能力，开始模仿生物，通过创造性劳动制造简单的工具，增强了与自然抗争的能力和本领。
人类最早使用的工具——木棍和石斧，无疑是天然的木棍和天然的石头；骨针的使用无疑是对鱼骨的模仿...所有这些工具的创造和生活方式的选择，不能说是人类凭空想象出来的，只能说是对自然界存在的物质和某些形态的直接模拟。是人类的初级创造阶段，也可以说是仿生设计的起源和雏形。它们虽然粗糙肤浅，却是我们今天发展的基础。
在我国，早就有模仿生物的例子。相传在公元前3000多年，我们的祖先优超就模仿鸟类在树上筑巢，以防止野兽的伤害。4000多年前，我们的祖先“看到飞蓬就变成了汽车”，就是看到飞蓬随风旋转就发明了轮子，制造了有轮子的汽车。古代寺庙正殿前山门的建筑，就其建筑结构而言，颇似大象之姿。柱子又圆又粗，好像大象的腿。
中国古代勤劳勇敢的劳动人民，早就对碧海蓝天、苍鹰翱翔产生了各种奇妙的幻想。据秦汉史书记载，两千多年前，我国人民就发明了风筝，应用于军事联络。春秋战国时期，鲁国的工匠鲁班首先开始研制会飞的木鸟。他受到一种可以切割皮肤的齿状草叶的启发，发明了锯子。据《杜阳杂刊》记载，唐代有一位汉族何志，他说:“他善于把木头雕成凤凰、鹤、乌鸦、喜鹊的形状。当他又喝又啄的时候，和真相没什么区别。当他把它放在腹部时，他可以在空中飞行，但它可以高达30英尺到120英尺，然后他开始下降。”西汉时期，有人用鸟的羽毛做成翅膀，从高台上飞下来，企图模仿鸟的飞行。以上案例足以说明中国古代劳动人民对鸟类的拍动和飞翔有过细致的观察和研究，这也是最早的仿生设计活动之一。明代一种火箭武器“神火飞鸦”的发明，也反映了人们向鸟学习的愿望。
中国古代劳动人民对水生动物——鱼的模仿也卓有成效。古人通过模仿生活在水中的鱼，砍树凿船，用木头做鱼形的船壳，用鱼的胸鳍和尾鳍做橹和桨，从而获得了水上运输的自由。后来随着制作水平的提高，出现了龙舟，受很多动物造型的影响。古代水战中使用的火箭武器“火龙出水”，多少有些模仿动物的意思。以上事例表明，中国古代劳动人民早期的仿生设计活动，为发展中国灿烂的古代文明创造了非凡的业绩。
在外国文明史上，也经历了类似的过程。在蕴含丰富生产知识的古希腊神话中，有人用羽毛和蜡做成翅膀，逃出迷宫；泰尔发明了锯子，据说是受到了鱼的背骨和蛇的上腭骨的形状的启发。15世纪，德国天文学家米勒制作了铁蝇和机械鹰，并进行了飞行表演。
1806年左右，英国科学家、空气动力学创始人之一凯利模仿鳟鱼和土拨鼠的纺锤形，发现了一种低阻力的流线型结构。凯利还设计了一种模仿鸟类翅膀的机翼曲线，极大地促进了航空技术的诞生。与此同时，法国生理学家马雷对鸟类的飞行进行了细致的研究。在《动物机器》一书中，他介绍了鸟类的体重与翅膀面积的关系。德国人亥姆霍兹在研究飞行动物时也发现，飞行动物的重量与身体线性的立方成正比。亥姆霍兹的研究指出了飞行物体尺寸的局限性。通过对鸟类飞行器官的详细研究和精心模仿，根据鸟类飞行机理的原理，人们终于制造出了一种能够载人飞行的滑翔机。
后来，设计师根据起重机的姿态设计了挖掘机的吊臂。一战期间，人们从毒气战中幸存的野猪身上获得灵感，模仿野猪的鼻子设计了一种防毒面具。在海洋中灵活浮沉的潜艇用的是什么原理？虽然我们没有证据调查潜艇设计者在设计潜艇时是否参考了生物界的意见，但不难想象，设计者一定知道鱼鳔是鱼类用来改变身体随水比例以便在水中沉浮的重要器官。青蛙是两栖动物。体育工作者仔细研究了青蛙在水中的运动姿势，总结出一套省力又快速的游泳动作——蛙泳。此外，为潜水员制作的鱼鳍几乎完全按照青蛙后肢的形状制作，大大提高了潜水员在水中的活动能力。
二、仿生设计的历史
自古以来，大自然就是人类各种科技原理和重大发明的源头。生物界有很多种动物、植物和物质。在漫长的进化过程中，为了生存和发展，它们逐渐具备了适应自然界变化的能力。人类生活在大自然中，与周围的生物是“邻居”。这些生物各种奇特的能力吸引着人们去想象和模仿。人类利用自己的观察、思考和设计能力，开始模仿生物，通过创造性劳动制造简单的工具，增强了与自然抗争的能力和本领。
人类最早使用的工具——木棍和石斧，无疑是天然的木棍和天然的石头；骨针的使用无疑是对鱼骨的模仿...所有这些工具的创造和生活方式的选择，不能说是人类凭空想象出来的，只能说是对自然界存在的物质和某些形态的直接模拟。是人类的初级创造阶段，也可以说是仿生设计的起源和雏形。它们虽然粗糙肤浅，却是我们今天发展的基础。
在我国，早就有模仿生物的例子。相传在公元前3000多年，我们的祖先优超就模仿鸟类在树上筑巢，以防止野兽的伤害。4000多年前，我们的祖先“看到飞蓬就变成了汽车”，就是看到飞蓬随风旋转就发明了轮子，制造了有轮子的汽车。古代寺庙正殿前山门的建筑，就其建筑结构而言，颇似大象之姿。柱子又圆又粗，好像大象的腿。
中国古代勤劳勇敢的劳动人民，早就对碧海蓝天、苍鹰翱翔产生了各种奇妙的幻想。据秦汉史书记载，两千多年前，我国人民就发明了风筝，应用于军事联络。春秋战国时期，鲁国的工匠鲁班首先开始研制会飞的木鸟。他受到一种可以切割皮肤的齿状草叶的启发，发明了锯子。据《杜阳杂刊》记载，唐代有一位汉族何志，他说:“他善于把木头雕成凤凰、鹤、乌鸦、喜鹊的形状。当他又喝又啄的时候，和真相没什么区别。当他把它放在腹部时，他可以在空中飞行，但它可以高达30英尺到120英尺，然后他开始下降。”西汉时期，有人用鸟的羽毛做成翅膀，从高台上飞下来，企图模仿鸟的飞行。以上案例足以说明中国古代劳动人民对鸟类的拍动和飞翔有过细致的观察和研究，这也是最早的仿生设计活动之一。明代一种火箭武器“神火飞鸦”的发明，也反映了人们向鸟学习的愿望。
中国古代劳动人民对水生动物——鱼的模仿也卓有成效。古人通过模仿生活在水中的鱼，砍树凿船，用木头做鱼形的船壳，用鱼的胸鳍和尾鳍做橹和桨，从而获得了水上运输的自由。后来随着制作水平的提高，出现了龙舟，受很多动物造型的影响。古代水战中使用的火箭武器“火龙出水”，多少有些模仿动物的意思。以上事例表明，中国古代劳动人民早期的仿生设计活动，为发展中国灿烂的古代文明创造了非凡的业绩。
在外国文明史上，也经历了类似的过程。在蕴含丰富生产知识的古希腊神话中，有人用羽毛和蜡做成翅膀，逃出迷宫；泰尔发明了锯子，据说是受到了鱼的背骨和蛇的上腭骨的形状的启发。15世纪，德国天文学家米勒制作了铁蝇和机械鹰，并进行了飞行表演。
1806年左右，英国科学家、空气动力学创始人之一凯利模仿鳟鱼和土拨鼠的纺锤形，发现了一种低阻力的流线型结构。凯利还设计了一种模仿鸟类翅膀的机翼曲线，极大地促进了航空技术的诞生。与此同时，法国生理学家马雷对鸟类的飞行进行了细致的研究。在《动物机器》一书中，他介绍了鸟类的体重与翅膀面积的关系。德国人亥姆霍兹在研究飞行动物时也发现，飞行动物的重量与身体线性的立方成正比。亥姆霍兹的研究指出了飞行物体尺寸的局限性。通过对鸟类飞行器官的详细研究和精心模仿，根据鸟类飞行机理的原理，人们终于制造出了一种能够载人飞行的滑翔机。
后来，设计师根据起重机的姿态设计了挖掘机的吊臂。一战期间，人们从毒气战中幸存的野猪身上获得灵感，模仿野猪的鼻子设计了一种防毒面具。在海洋中灵活浮沉的潜艇用的是什么原理？虽然我们没有证据调查潜艇设计者在设计潜艇时是否参考了生物界的意见，但不难想象，设计者一定知道鱼鳔是鱼类用来改变身体随水比例以便在水中沉浮的重要器官。青蛙是两栖动物。体育工作者仔细研究了青蛙在水中的运动姿势，总结出一套省力又快速的游泳动作——蛙泳。此外，为潜水员制作的鱼鳍几乎完全按照青蛙后肢的形状制作，大大提高了潜水员在水中的活动能力。
第三，仿生设计的发展
在现代，生物学、电子学、动力学等学科的发展也促进了仿生设计的发展。以飞机的出现为例:
在无数次失败的鸟类飞行模仿后，人们终于找到了鸟类能够飞行的原因:鸟类的翅膀是扁平弯曲的，飞行时上面的气流比下面的气流快，导致下面的压力更大，于是翅膀产生垂直向上的升力，飞得越快，升力越大。
1852年，法国人吉法尔发明了气球飞船；1870年，德国人奥托·李林塔尔制造了第一架滑翔机。19世纪末，李林塔尔是一个无所畏惧、敢于冒险的人。他看着家乡波美拉尼亚的鹳用笨拙的翅膀飞过他的屋顶，他坚信人也能飞。1891年开始研制弯肋蝙蝠翼单翼滑翔机，他还亲自进行了试飞。在随后的五年中，他进行了2000多次滑翔飞行，并与鸟类进行了对比研究，提供了宝贵的信息。证明了气流通过机翼上曲面的距离比气流通过机翼下平面的距离长，所以也更快，从而保证了气流在机翼后缘的收敛。由于上层气流行进速度较快，较稀薄，从而产生强大的吸力，约占机翼升力的三分之二；其余的升力来自机翼下气流对机翼的压力。
19年底，内燃机的出现给了人类一直梦寐以求的东西:翅膀。这种翅膀不用多说，笨拙、原始、不可靠，但正是这种翅膀，使人类能够在风中与鸟儿一起飞翔。
莱特兄弟发明了真正的飞机。在飞机设计制造过程中，如何让飞机转弯，如何让它稳定，一直困扰着他们。为此，莱特兄弟还研究了鸟类的飞行。例如，他们研究如何让一只翅膀落下，并通过转动落下的翅膀来保持平衡；这个翅膀上增加的压力是如何让鱼保持稳定和平衡的？这两个人为他们的滑翔机安装了翼尖副翼来进行这些实验，这些实验由地面上的人用绳子控制，使其转弯或弯曲。他们第二次成功的实验是通过操纵飞机后部一个可旋转的方向舵来控制飞机的方向，通过方向舵使飞机左转或右转。
后来随着飞机的不断发展，逐渐失去了原来笨重难看的外形，变得更简单实用。机身和单个弯曲的机翼都显示出自然的线条，就像海浪冲刷的贝壳、鱼和石头。飞机的效率提高了，比以前飞得更快更高了。现代科学高度发达，但环境被破坏，生态失衡，能源枯竭。人类意识到重新认识自然、探索与自然更加和谐的生活方式的高度紧迫感，也意识到仿生设计对人类未来发展的重要性。尤其是1996年秋，在美国俄亥俄州召开了第一届仿生学研讨会，成为仿生学的正式诞生日。
此后，仿生技术取得了巨大的进步并得到了广泛的应用。仿生设计也有了突飞猛进的发展，涌现出智能机器人、雷达、声纳、人工器官、自动控制器、自动导航仪等一大批仿生设计作品。
到了现代，科学家根据蛙眼的特殊结构研制出了电子蛙眼，用于监测飞机起落和跟踪卫星。根据空气动力学原理，模仿鸭头形状设计的高速列车；模仿某些鱼喜欢诱捕鱼的声音的电子诱鱼器；通过对萤火虫和海蝇发光原理的研究，获得了一种将化学能转化为光能的新方法，从而开发出化学荧光灯等。
目前，仿生设计模仿生物的几何尺寸和形状，也研究生物系统的结构、功能、能量转换和信息传递等各种优良特性，并应用于技术系统，以改进现有的工程设备，创造新的工艺、自动化装置和特殊技术部件等技术系统。同时，仿生设计为创造新的科技设备、建筑结构和新技术提供了原理、设计思路或规划蓝图，也为现代设计的发展提供了新的方向，充当了人类社会与自然之间的“纽带”。
对人脑的探索可以预言，未来的电子计算机可能具有生物原理的功能。与之相比，现在的电子计算机只能当算盘用。
植物光合作用的研究将为延长人类寿命和治疗疾病提供一种全新的医学发展途径。
对生物体结构和形态的研究可能会改变未来建筑和产品的外观。使人从“城市”的人工物理环境中回归“自然”。
信天翁是一种海鸟，它有一个淡化海水的器官——“脱盐器”。对其“脱盐器”结构和工作原理的研究可以启发人们改进旧的或创造新的海水淡化装置。
白蚁能把被吃掉的木头转化成脂肪和蛋白质。对其机理的研究将对这些物质的人工合成有所启发。
同时，仿生设计也能对人类的生活和健康产生巨大的影响。比如，人们可以通过仿生技术设计制造血管、肾脏、骨膜、关节、食道、气管、尿道、心脏、肝脏、血液、子宫、肺、胰腺、眼睛、耳朵、人工细胞等人造器官。专家预测，在本世纪中后期，除了大脑之外的所有人体器官都可以被人造器官取代。比如液态烃人工血液可以模拟血液的功能，产生和转移营养物质和废物，自动与氧气和二氧化碳结合并分离；为了模拟肾功能，用多孔纤维减反射膜制成血液过滤器，即人工肾。模拟肝脏，根据活性炭或离子交换树脂吸附过滤有毒物质，使人工肝解毒；人工心脏自动循环器由血液和单向传导驱动装置组成，模拟心脏功能。
随着对宇宙的开发和了解，人们不仅会知道宇宙中新的生命形式，还会为它们提供全新的设计，创造出地球上前所未有的新装置...
仿生设计的特点和研究内容
仿生设计是仿生学与设计相结合的一门边缘学科。它的研究范围很广，研究内容丰富多彩。特别是由于仿生学和设计涉及自然科学和社会科学的许多学科，仿生设计的研究内容很难划分。这里，我们根据模拟生物系统在设计中的不同应用对其进行分类。综上所述，仿生设计的研究内容主要包括:
1.形态仿生设计研究生物(包括动物、植物、微生物和人类)和自然物质(如日、月、风、云、山、川、雷、电等)的外在形式和象征意义。)，以及如何通过相应的艺术处理方法将它们运用到设计中。
2.功能仿生设计主要研究物体和自然物质的功能原理，并利用这些原理改进现有或构建新的技术体系，以促进产品的升级或新产品的开发。
3.视觉仿生设计研究物体的视觉器官对图像的识别，对视觉信号的分析处理，以及相应的视觉过程；它广泛应用于产品设计、视觉传达设计和环境设计中。
4.结构仿生设计主要关注物体和自然物质的内部结构原理在设计中的应用，适用于产品设计和建筑设计。研究最多的是植物的茎和叶以及动物身体、肌肉和骨骼的结构。
从国内外仿生设计的发展来看，形态仿生设计和功能仿生设计是当前研究的热点。本文还将着重介绍形态仿生和功能仿生设计的一些情况。
仿生设计作为一门新兴的交叉学科，具有设计学和仿生学的某些特征，但又不同于这两门学科。具体来说，仿生设计具有以下特征:
1，艺术科学性
仿生设计是现代设计的一个分支和补充。和其他设计学科一样，仿生设计也有其独特的特点——艺术性。鉴于仿生设计是建立在一定的设计原理和一定的仿生理论和研究成果基础上的，是非常严谨和科学的。
2.商业性
仿生设计是为设计和消费者服务的，优秀的仿生设计作品也能刺激消费、引导消费、创造消费。
3.无限可逆性
基于仿生设计理论的仿生设计作品可以在自然界中找到设计的原型，在设计、生产和销售过程中遇到的各种问题可以促进仿生设计的研究和发展。仿生学的研究对象是无限的，仿生设计的研究对象也是无限的。同样，仿生设计的原型也是无限的。只要我们专心研究自然，我们就永远不会有江郎枯竭的一天。
4.学科知识的综合性
要熟悉和运用仿生设计，必须具备数学、生物学、电子学、物理学、控制论、信息论、人机工程学、心理学、材料学、力学、动力学、工程学、经济学、色彩学、美学、传播学、伦理学等相关学科的一些基础知识。
5.学科的跨学科性质
要深入学习和理解仿生设计，不仅要了解生物学和社会科学的基础知识，还要在设计科学的基础上对当前仿生学的研究成果有一个清晰的认识。它是一门新兴的交叉学科，来源于几门学科的交叉。
五、仿生设计的研究方法
仿生设计的研究方法主要是“模型分析”；
1，创建生物模型和技术模型
首先从自然界中选取研究对象，然后根据这个对象建立各种实体模型或虚拟模型，通过各种技术手段(包括材料、工艺、计算机等)对其进行研究。)做出定量的数学基础；通过对生物体和模型的定性和定量分析，将生物体的形态和结构转化为可用于技术领域的抽象功能，并考虑不同的材料和技术手段来创造新的形态和结构。
(1)从功能出发，研究物体的结构和形状——制作生物模型。
找到研究对象的生物学原理，通过对生物体的感知，形成对生物体的感性认识。本文从功能出发，研究生物体的结构和形态，在感性认识的基础上，去除无关因素，进行简化，提出了生物模型。对生物原型进行定性分析，用模型模拟生物结构原理。目的是研究物体本身的结构原理。
(2)从结构形式出发，实现抽象功能——制造技术模型。
根据对生物体的分析，做出定量的数学基础，运用各种技术手段(包括材料、工艺等。)做出可以在产品上测试的技术模型。牢牢把握量的尺度，从具体的形态结构中抽象出功能原理。目的是研究和开发技术模型本身。
2.可行性分析和研究
建立模型后，我们开始分析和研究其可行性:
①功能分析
找到研究对象的生物学原理，通过对生物体的感知，形成对生物体的感性认识。从功能的角度，对生物原型进行定性分析。
②外部形态分析
生物体的外部形态分析可以是抽象的，也可以是具体的。在这个过程中，关键的考虑因素是人体工程学、寓意、材料和加工技术。
③颜色分析
在分析颜色的同时，也要分析生物的生存环境，研究为什么是这个颜色。这种颜色在这种环境下有什么作用？
④内部结构分析
研究生物的结构和形态，在感性认识的基础上去除无关因素并简化，通过分析找出设计中值得学习和运用的地方。
⑤运动规律分析
利用现有的高科技手段，研究生物的运动规律，找出其运动原理，解决设计工程中的问题。
当然，我们也可以对生物的其他方面进行各种可行性分析。