原理
为了生存与发展，人类一开始就有仿生思维活动和仿生的行为要求，广泛模仿有关生物的形状、结构、功能等，用于制造先进工具。仿生的思想古已有之，然而仿生学却只是20世纪60年代才正式成为一门边缘科学的。仿生、借鉴、模拟、创造，在科学技术的发展上，占有重要位置。婴儿就有模仿身边家禽、家畜的动作，鸡鸣、狗叫、鸟飞、兔跳、猴戏、马跑是儿童经常模仿的对象，周围的许多动物都能对儿童产生示范效应。仿生、模拟往往是创造性思维的开始。人类向生物界学习借鉴了不少东西，蝙蝠由喉头发射声波，用听觉代替视觉，超声波遇到障碍反射回来，由听觉吸收，能避开前进障碍，即使在黑暗中也能任意飞行，这种雷达式的特异功能的秘密被揭开以后，人们就模仿生物功能，制造了声纳雷达，用以定向和测距，被广泛用于科学实验、经济发展、国防事业中，现在又模仿蝙蝠定位的原理，制造了帮助盲人探路的声纳眼睛。蝙蝠的飞行本是司空见惯的现象，而意大利科学家——现代实验生物学的奠基者之一的斯帕兰查尼，却独具慧眼，不迷信权威，推倒了居维对蝙蝠飞行出现的错误解释，使模仿性与科学性、理论性与实用性，达到了和谐的统一，对人类文明作出了贡献。
在早先研究潜艇的速度时，人们发现潜艇的速度总难提高。由此人们想到了游得极快的海豚，究竟是什么原因使海豚有那么高的游泳速度呢？经研究发现，其关键之一在于皮肤的特殊结构，于是他们制造了类似海豚皮的潜艇，便很快提高了潜艇的速度。人们沿着对生物功能的研究，在仿生思维指导下，已经生产各种仿生技术装置。狗具有比人灵敏100万倍的嗅觉，能感觉出200万种物质的不同浓度的气味，人类利用不同气体对紫外线吸收程度的不同特点，制造了嗅觉灵敏的电子鼻、电子警犬。根据响尾蛇的热定位理，制造了响尾蛇导弹。即使小小的昆虫也有仿生的实用价值，模仿昆虫的楫翅，制造了陀螺仪；模仿翅痣消除了飞机的剧烈振动；模仿水母耳的特异功能制造了“风暴预测器”；模仿普通蛋壳和乌龟型改进了建筑结构。自然界尚有大量奥秘，急待我们树立仿生观念去开发和利用。
作为一种科学的思维，仿生思维方法有其自身的特征，认识和掌握这些特征，便可以更加自觉和有效地运用它。
训练1：仿生类比
类比法是人类的认识和改造客观世界活动中的一个不可缺少的思维方法。科学的许多重要理论，最初往往是通过类比而提出来的；科学史的许多重大发现，也是运用类比法而取得的。类比法的种类很多，这里主要介绍的就是仿生类比。仿生是人们模仿生物某种特殊功能的创造性活动，人们在研究生物某种特殊能力的时候，把设计构象和生物功能的相似点作为思考的依据。这种找出和生物相似点的思考，就是仿生类比。
仿生类比区别于其他类比方法之处在于，它不是以一物推断另一物，而是以一物创造另一物。总之，它不是重复而是创新。例如，科学家们在南极考察，常常会遇到暴风雪，行走十分艰难。即使是陆地上的汽车，在这种环境下也很难行驶。怎样才能克服在极地上走路难的问题呢？经过研究，工程师们发明了一种极地汽车，它没有车轮，其地盘贴在雪地上用轮钩推动其在雪地上快速行走，速度可达每小时50多公里。那么，极地汽车是怎么发明的呢？原来南极考察队的科学家们经过观察，从企鹅的身上得到了启发：企鹅是滑雪冠军，每个小时可以行走30公里。在暴风雪里，企鹅的腹部贴在雪地上，双脚蹬动，行动十分迅速。于是，科学家们模仿企鹅的体形和动作，设计了形状似企鹅。底部贴地，用形似企鹅双脚的轮钩扒雪前进的极地汽车。极地汽车的发明和运用，是创造仿生思维方法的应用，是人从生物界学到的一项战胜困难的技术。
训练2：实用仿生
人们模仿生物的功能，绝对不是为了模仿而模仿，而是为了弥补人的功能的某些不足，以便更有效的从事科学实验和生产。因此，仿生思维方法的又一特点就是实用性，就是模仿创造有价值的物品来。
你听说三只耳朵的老鼠吗？它的确很怪，而且第三只耳朵是长在背上的。更为奇怪的是，那不是鼠类的耳朵，而是移植的一只人耳。这个是美国麻省理工学院组织学工程师们的杰作，也是仿生实验的尝试。这项实验的成功，代表了21世纪医学的新发展，标志着正在蓬勃发展的仿生组织工程学的新趋势。
人的任何器官短缺，都会给人的生活、学习和工作带来不便。虽然人的器官移植可以有限地医治某些器官的缺损，但是有些器官单靠人类自身移植可以说是相当困难的。在仿生思维方法的启示下，医学家们经过不懈努力，已经研制出许多用于人体的器官。目前，已经得到应用的人体器官有以下几种：
一是人造皮肤。它早已进入医院临床使用。俄罗斯的医学家们已经掌握了培养人造皮肤的革命性的方法，它可以用来拯救烧伤患者的生命。这项技术主要包括：制造一种培养液，主要用来培养健康组织，它可以像凝胶一样贴到烧伤处。这种凝胶液中含有的细胞随即开始生长，并逐渐发育成真正的皮肤。
二是人造眼睛。它的问世将会为盲人带来光明。医学家们利用微电子技术，把微型设想技术运用于“眼睛”的制造上，通过光电转换装置和人体内神经结构系统，把摄像和脑内视神经联结在一起，使人能够正常地看到物体。另据报道，意大利的科学见们已经培养出了人工角膜，今后为复明而移植角膜，已经不再依赖于有限的角膜捐赠者了。
三是人造骨骼，包括手指，脚趾、假肢蹬。人造骨骼将由笨拙的假肢向智能化的“真肢”方向发展，使人造骨骼和正常的肢体一样，具有冷热、疼痛的感觉。
四是人造心脏技术的日趋完善，并将得到更加广泛的应用。至于其他人工脏器，难度比较大，离实际应用还有一段较长的路要走。但是人造器官的前景是十分广阔的，正如组织工程领域的创始人说：“我想下个世纪（注：指21世纪）我们会晓得如何人类每一个器官制造出活生生的代用品。”人们乐观地预测，只要假以时日，实验室将会培养出实用的、完全功能的肾脏、肝脏和各种人体的器官来。
训练3：创造仿生
这是仿生思维方法的最重要的特点，也是人的创造力的表现。众所周知，电脑也是仿生的产物，只不过这个“生”不是一般的生物，而是模拟人脑的功能，也可以说是“仿人”。
随着高速运算的需要，为了克服超级芯片和机器的局限，将试管、承物玻璃片、溶液甚至脱氧核糖核酸等生物化学和遗传工具包括在内，研制生物计算机，将无疑是最富有创造性的仿生研究课题。
每一种有机生命体中存在着DNA，这种分子作为一种超级计算机装置的吸引力，在于已经证实它具有存储在DNA中。尽管这种物质不会在短时间内取代个人计算机，但是科学家们的研究已经取得了进展，向人们演示了这些满载信息分子怎样在计算中执行计算任务。美国威斯康星大学的科学家在《自然》杂志上发表的报告指出，他们已经发现了一种利用附着在镀金物体表面的DNA分子链完成简单计算方法。
目前，利用个人计算机进行计算仍然使用生物计算机快得多。但是，几克DNA也许就可以存储世界上已知的所有信息。科学家们预言，这种生化物质最终将会成为效率最高的存储和处理信息的媒介。与传统计算机相比，DNA计算机的真正优势在于，它可以同时对整个分子库里所有分子进行处理，而不必按照次序一个一个地分析所有可能的答案。
应用：从有效性上沟通
仿生思维方法打破了生物和机器的界限，将各种不同的系统沟通起来，以创造出新的仿生功能的产品。由于仿生思维方法并不注重机器、动物或人等系统的内部物质、能量、元件、结构、效率的情况，而只考虑整个系统在功能行为上的有效性；因而它是科学研究中一种简便和有效的方法，在人们的实际工作和社会生活中有十分广泛的应用。
1.在机械制造方面的应用
模拟生物的功能制造出新的机器，在仿生应用上有很大的领域，例如跳跃机、极地越野汽车、机器人、机械手等。大袋鼠是生物在澳洲的稀有动物，是动物界的跳跃冠军，它每跳一步可达六七米远，若是顺坡向下跳可达12米远。它的奔跑速度也很快，每小时可达65公里，几乎和汽车速度相当。由于它擅长跳跃，它可以跳过二三米高的障碍物。在对大袋鼠特征观察的基础上，科学家们模仿它的跳跃姿势，发明了无轮汽车，被命名为跳跃机，作为在沙漠、荒原上行驶的交通工具，使用起来十分的方便。
2.在观测系统上的应用
我们都知道雷达用于坚实动态飞行的目标，而这种功能要得助于一种叫做“电子蛙眼”的仪器。电子蛙眼是人们在长期对青蛙特异功能观察的基础上，对青蛙的最特别之处是它一对凸起的眼睛。这对眼睛对精致目标并不灵敏，它是白发百中的“神枪手”。经过研究，科学家们发现蛙眼有四种“检测器”，它们分别担负着辨识、提取视网膜图像的不同的功能。证实基于蛙眼的这种奇异的功能，科学家发明了一种电子蛙眼，把它转入雷达系统，用来快速而准确的识别动态的飞机、舰艇和导弹等。电子蛙眼还广泛地应用的机场等的交通管理上。它能监视飞机的起飞和降落，指挥车辆的行驶，防止碰撞事故的发生。除此之外，根据仿生原理还发明了电子鸽眼等，它们在军事部门都得到了广泛的应用。
3.在通讯系统中的应用
在自然界中，有些动物的声纳功能超过了人类，如蝙蝠、海豚等，它们拥有精巧、灵敏、快速的声纳系统。那么，能否模仿它们的声纳功能为军事和科学研究服务呢？科学家们经过研究，模仿这些动物的声纳特征，改进航海、航空的声纳定向、导航和通讯系统，用于发现隐藏在水中的潜艇、水雷、鱼群、暗礁和空中的隐形飞机等，以保证军事任务的完成。
4.在生物化学工业上的应用
生物的活细胞，有如天然的“小化工厂”。在细胞中，可以同时发生1500~2000个化学反应，而且完成这些化学反应的速度极快。例如，由氨基酸开始一条由150个氨基酸组成的肽链，仅需要一分钟。原因何在呢？最根本的原因就在于，在活细胞的化学反应中，生物酶在起催化作用。据估计，一个活细胞中往往含有几千中生物酶，而且它们有很高的选择性，一种生物酶仅催化一个特定的反应。鉴于生物酶的神奇效应，人们正在努力寻找把生物酶用到化学工业中去的有效方法。于是，人们用仿生的方法，合成生物酶。对生物固氮酶的生化研究和化学模拟，是人工合成酶研究的一个例子。经过科学研究人员的努力，这项研究已经取得了可喜的成功。据介绍，只要突破了大规模生产的困难，这项成功最终可以达到实用的阶段，那时候，不仅可以得到充足的化肥，而且对于化学工业也将产生深远的影响。
5.工艺设计上的应用
生物界经过亿万年漫长岁月不断的金花，机体结构有了及其完美的设计，可以说达到了精确无比，非常完善的地步，远远超过了人类设计各种装置。因此，生物机体的构造和它们特有的功能，就是我们进行各种仿生设计的一部“参考书”。例如，人和动物的血管系统，包括血管的排列、管径的匹配都对水利系统的设计有参考价值；植物绿叶的叶脉配水系统，也是水利和输油管系统设计的参考模型；各种水生动物用以沉浮的机制，早已为潜艇和其他潜水系统的设计提供了有益的借鉴；贝壳类生物具有很薄的贝壳，表面呈弧形，因而能耐受很大的压力。由此，人们受到启发，在建筑上出现了薄壳结构的屋顶。
还有一个典型的例子是模拟蜂窝形状的建筑。蜜蜂不仅精于采粉酿蜜，而且还是技术高超的“建筑师”。它们用蜂蜡一昼夜就能造出几千间房子，而且每间的体积几乎都是0.25立方米。蜂窝师极为规则的等边六角形，壁厚也是十分精确，严格保持在0.073±0.002毫米的范围内。六角形的蜂窝更是独特，不仅以节省材料和获得最大的居住空间，而且还能以单薄的结构而获得最大的强度。人们从蜂窝结构得到启示，已经仿制出材料省，重量轻、强度大、隔音和绝热性能优良的建筑。
练习
英国科学家达尔文经过多年的潜心研究，奠定和创立了生物进化论的基础。可在当时他的理论是不被接受的，常常有人在各种时间、各种场合刁难他。
一次，达尔文参加了一个宴会，并和一位长相甜美的妙龄小姐交谈起来。可这位小姐却突然问他：“达尔文先生，既然你的理论说人是由猴子变来的，那么我也是这样吗？”
这个问题让达尔文感到很为难。因为这位小姐在宴会上是众人关注的重点，如果达尔文坚持她也是由猿进化而来的，那么势必就会激起所有人的不满；如果自己说不是呢？那又违背了自己的理论。在这种情况下，达尔文突然想到了一个两全其美的答案，既使这位小姐很满意，又捍卫了自己的学术尊严。
那么，你猜达尔文是怎么回答小姐的问题的呢？
答案：面对这位小姐，达尔文很从容地回答道：“你当然也是由猿进化而来的，不过很显然，您是由非常迷人的猿进化而来的。”
