【每天一练】科技说明文《双眼与仿生学》自我评测

双眼与仿生学

王谷岩

双眼是人和动物的要紧感觉器官。人眼从外面获得的信息，不只比其他感觉器官多得多，而且有些是其他感觉器官所不可以获得的。据研究，从外面进入人脑的信息，有百分之九十以上来自双眼。

双眼的基本功能是感受光的刺激、辨别图像：从外面景物来的光线，通过眼的光学系统投射到视网膜的感觉细胞上，感觉细胞把光的刺激转换成一种电信号，而后通过视神经传到大脑，再经过脑的综合解析，人和动物便看到了景物的形象、色彩和运动的情况。

人和各种动物的双眼，架构是不一样的。各种架构不一样的双眼，功能又都有特殊的地方。研究、认识双眼的各种架构和功能，可以从中得到要紧的启示。这对进步现代科技有要紧的意义。

人眼的光学系统跟照相机是十分类似的。但跟照相机只是把外面景物的图像映在照相软片上不一样，人眼并非把投射到视网膜上的图像一点不漏地传给大脑，而是先对图像进行信息加工，抽取线段、角度、弧度、运动、色度和明暗对比等包含要紧信息的容易特点，并把它们编制成神经密码信号，再传给大脑。人眼的这种信息加工原理，对于改进某些机器的输入装置和自动控制系统的传送器，研制新型跟踪和发现系统，都具备十分要紧的参考价值。

人眼还可以对比周围的景物，使人感知自己的运动和地方状况，确定物体的距离、形状和相对大小。大家由此得到启示，研制成功了一种叫做“生物一电子地方传送器”的“人造眼”。进一步健全这种技术装置，将可以用来自动控制宇宙飞船降低阶段的制导，选择适合的着陆场地，并达成稳妥的着陆；还可以控制无人驾驶探险车，使它准确灵活地避开障碍，选择道路，在人迹从未到过的地方长途巡行。

你若是看过科教片《保护青蛙》，肯定会为青蛙动作的敏捷、捕食的准确而赞叹不已。青蛙所以可以具备如此一套特殊本领，主如果由于它有一双机能优秀的大双眼。

蛙眼对运动的物体简直是“明察秋毫”，而对静止不动的物体却“熟视无睹”。这是它长期适应特定生活环境所获得的一套独特本领。就是靠这套本领，青蛙才能准确地捕捉食物和逃避敌害，在地球上存活了二百万年之久。

蛙眼能敏捷地发现具备特定形状的运动目的，准确地确定目的的地方、运动方向和速度，并能选择最好的攻击时刻。这种机能特质，用在技术上，尤其是用在军事技术上，可以起要紧的用途。依据蛙眼的视觉原理，依靠于电子技术，大家制成了多种“电子蛙眼”。有一种电子蛙眼可以像真蛙眼一样，从出示给它的各种形状的物体当中，辨别出类似苍蝇等昆虫形状的物体。这种辨别图像的能力正是雷达系统所需要的。不断改进这种电子蛙眼，并把它用到雷达系统中，就可以准确地把预定要搜索的目的同其他物体分开，尤其是把目的同背景分开，因而大大提升雷达系统的抗干扰能力，在显示屏上显示出十分明确的目的。装有改进了的电子蛙眼的雷达系统，还大概依据导弹的飞行特质，轻而易举地把真假导弹区分开来，使大家可以准时地截击真导弹而不为假导弹所迷惑。海外已经投入采用的一种人造卫星跟踪系统，也是模仿蛙眼视觉原理的。

因为受到视野和视敏度的限制，在高空飞行的飞行员单凭肉眼非常难发现和辨别地面目的。例如飞机在六千米高空作水平飞行时，飞行员只能看到两侧八九公里和前方一二十公里狭窄范围内的地面。即便在这个地区里，对比较大的目的更不是总能准确无误地发现和辨别的。但是，老鹰双眼的视野却比人眼广阔得多。展翅翔翔于两三千米高空的雄鹰，一下子就可以发现地面上宽广范围内的一只小兔或小鸡。假如大家可以研制出一类型似鹰眼的搜索、观测技术系统，就可以大大扩充和提升飞行员的视野和视敏度。假如可以研制出具备鹰眼视觉原理的“电子鹰眼”，就大概用于控制远程激光制导武器的发射。假如可以给导弹装上小巧的“鹰眼系统”，那样它就可以像雄鹰一样，自动探寻、辨别、追踪目的，做到百发百中。

跟人和上述各种动物的双眼不一样，另一类动物的双眼别具一格。例如蜻蜓的双眼，无人眼的那种眼球，也不可以转动，而是靠着头部的转动朝哪个方向物体的。它的表面是一层比较硬的半透明角膜，边缘与头部表面融为一体。大家用显微镜观察，会惊异地看到，蜻蜓的一只大双眼竟是由两万多只表面呈六角形的“小眼”紧密排列组合而成的。每只小眼都自成体系，有我们的光学系统和感觉细胞，都能看东西。这种类型由几十至几万个独立小眼构成的双眼，叫做“复眼”。虾、蟹、蜂、蚁、蝇等节肢动物的双眼都是复眼。复眼架构的精巧、功能的奇异，在某些方面为人眼所不及。因此，复眼已成为大家极感兴趣的研究对象，给了大家种种有益的启示。

有一种小甲虫，叫象鼻虫，它的双眼是复眼，呈半球形，很多小眼排列在曲面上。在飞行中，不一样的小眼是在不一样的时刻看到外面同一个物体的。象鼻虫依据各个小眼看到同一个物体的时间差与自己在此期间飞过的距离，可以非常快地“计算”出它相对于地面的飞行速度。它的双眼竟是天然速度计。模仿象鼻虫复眼的这种功能原理，大家研制成了一种测量飞机着陆时相对于地面的飞行速度的仪器——地速计，已经在飞机上试用。这种地速计也可以用来测量导弹攻击目的的相对速度。

太阳光本来是自然光，它的振动均匀地分布在各个方向上。但是当它穿过高端层时因为受到高端分子和尘埃颗粒等的散射，它的振动就只分布在某个方向上，或者在某个方向上的振动占了优势。这种现象叫做光的偏振现象。具备偏振现象的光叫做偏振光，人眼不依靠于仪器是观察不到的，但是蜜蜂、蚂蚁和某些甲虫却可以凭着复眼看到偏振光的折动方向，并且可以借助天空中的太阳偏振光来导航，确定行动的方向蜜蜂的复眼由于具备特殊的结构，可以看到太阳偏振光的振动方向，而这种方向与太阳的地方有确定的关系，所以蜜蜂可以随时分辨太阳的方位，确定自己的运动方向，准确无误地找到蜜源或回巢。大家根据蜜蜂的复眼的结构特征和工作原理，制成了一种依据天空偏振光导航的航海仪器——“偏光天文罗盘”。应用这种罗盘，即便在阴云密布与黎明或傍晚看不到太阳的时候，也不会迷失方向。尤其是在不可以采用磁罗盘的挨近南北两极的高纬度区域，采用这种偏光罗盘就更看上去优越了。

蜻蜓和苍蝇等的复眼的角膜，具备一种奇特的成像特征。剥取蜻蜓和苍蝇复眼的角膜，放在显微镜下观察，尽管在角膜前面只放一个目的，但通过角膜却可以看到许很多多个像。这是由于这种复眼角膜是由许很多多个六角形的小眼角膜排列构成，而每一个小眼的角膜又都能形成一个像。大家从这里得到启示，模仿这些昆虫复眼角膜的结构，用很多小的光学透镜有规则地排列起来，制成了一种新型光学元件——“复眼透镜”。用它作镜头制成的“复眼照相机”，一次就可以照出千百张相同的像。这种复眼照相机已用于印刷制版和很多复制大规模集成电路中精细的显微电路，大大提升了工效与水平。

上述各方面的研究工作，是进行技术设计的一条新渠道，是一门新兴边缘科学——“仿生学”的研究范畴。仿生学是在生物科学与技术科学之间进步起来的，它的任务是用生物体结构与功能的原理，去改变现有些或创造新型的机械系统、仪器设施、建筑结构和工艺过程探索人和动物双眼奥秘的仿生学研究工作，称为视觉仿生。它跟听觉仿生、嗅觉仿生、触觉仿生和味觉仿生一块，统称为感觉仿生。感觉仿生已经成为现在仿生学的进步重点。

【学习提醒】

《双眼与仿生学》是一篇依据有关材料改写的科技说明文。文章介绍人和动物的双眼的不一样结构和功能及从中得到的要紧启示，使读者对仿生学有较形象的认知。

仿生学是近一二十年进步起来的一门介于生物科学与技术科学之间的边缘学科。它把各种生物系统所具备的功能原理和用途机理作为生物模型进行研究，期望在技术革新中得到应用。

说明中心：主要介绍人和动物的双眼的不一样结构和功能，从而向大家揭示了研究各种不一样架构和功能的双眼，对进步仿生学、进步现代科技的要紧意义。

【自我检测】

1、仔细阅读下段文字，空格中应填入的词汇是（ )。

展翅朝翔于两三千米高空的雄鹰，一下子就可以发现地面上宽广范围内的一只小兔或小鸡。假如可以研制出一类型似鹰眼的搜索、观测技术系统，就可以扩大飞行员的视野，提升他们的视敏度。假如可以研制出具备鹰眼视觉原理的“电子鹰眼”就大概用于控制远程激光制导武器的发射。假如可以给导弹装上小巧的“鹰眼系统”，那样它就像鹰眼一样，自动 、 、 目的，做到百发百中。

A.搜索 观测 跟踪

B.探寻 辨别 追踪

C.观测 跟踪 搜索

D.辨别 探寻 追踪

2、辨别正误，正确的一项是（ )。

A.仿生学是在生物科学与技术科学之间进步起来的，它的用途是用生物体结构与功能的原理，去改变现有些或创造新型的机械系统、仪器设施、建筑结构和工艺过程。

B.仿生学是在生物科学与技术科学之间进步起来的，它的任务是用生物体结构与功能的原理，去改变现有些或创造新型的机构系统、仪器设施、建筑结构和工艺过程。

C.仿生学是在生物科学与物理科学之间进步起来的，它的任务是用生物体结构与功能的原理，去改变现有些或创造新型的机械系统、仪器设施、建筑结构和工艺过程。

D.仿生学是在生物科学与技术科学之间进步起来的，它的任务是用生物体结构与功能的原理，去改变现有些或创造新型的机械系统、仪器设施、建筑结构和工艺过程。

3、文章写了多种动物的双眼，请以两种为例简要说明它们的特征。

【参考答案】

1、D

2、D

3、蛙（捕捉运动目的）、鹰（视野开阔、视敏度高）、蜻蜓和蜜蜂等（复眼及其不一样的特征）。