仿生学的含义有广义和狭义两种。广义的仿生学是研究生物界各种各样的特征(包括物质、能量、信息等)，作为模拟对象，用来改善现代技术设备并创造新的工艺技术。狭义的仿生学是研究生物体接收、传递、加工信息的方法及其机制，作为模拟对象，以便设计各种各样自控机的科学。仿生学的研究范围主要包括：力学仿生、分子仿生、能量仿生、信息与控制仿生等。仿生学的模型，是生命科学与技术科学之间的桥梁，它联络并指导着这两个领域的研究工作。数学模型和技术模型源于生物模型，反过来又指导对生物系统的研究，更深刻地揭示其奥秘所在。目前，研究最多的是有关信息和控制的课题。仿生学有着广阔的发展前景，广大研究工作者正从对生物系统的日益深入的研究中，为现代技术系统不断提出崭新的设计方案。
人类如何利用水母的顺风耳
“燕子低飞行将雨，蝉鸣雨中天放晴。”生物的行为与天气的变化有一定关系。沿海渔民都知道，生活在沿岸的鱼和水母成批地游向大海，就预示着风暴即将来临。水母，又叫海蜇，是一种古老的腔肠动物，早在5亿年前，它就漂浮在海洋里了。这种低等动物有预测风暴的本能，每当风暴来临前，它就游向大海避难去了。原来，在蓝色的海洋上，由空气和波浪摩擦而产生的次声波(频率为每秒8~13次)，总是风暴来临的前奏曲。这种次声波人耳无法听到，小小的水母却很敏感。仿生学家发现，水母的耳朵的共振腔里长着一个细柄，柄上有个小球，球内有块小小的听石，当风暴前的次声波冲击水母耳中的听石时，听石就刺激球壁上的神经感受器，于是水母就听到了正在来临的风暴的隆隆声。
仿生学家仿照水母耳朵的结构和功能，设计了水母耳风暴预测仪，相当精确地模拟了水母感受次声波的器官。把这种仪器安装在舰船的前甲板上，当接受到风暴的次声波时，可令旋转360°的喇叭自行停止旋转，它所指的方向，就是风暴前进的方向；指示器上的读数即可告知风暴的强度。这种预测仪能提前15小时对风暴作出预报，对航海和渔业的安全都有重要意义。
蛙眼给了人们什么启示
青蛙捕虫的本领很大，当有小飞虫从它眼前飞过时，便一跃而起，总能准确地把虫抓住。
但奇怪得很，蛙类那双凸起的眼睛，对静止的东西却“视而不见”，即使有苍蝇待在眼前，也不会引起它的注意。
科学家对蛙眼的结构进行了研究，发现它的里面有四种神经细胞，也就是四种“检测器”，它们的形状、大小和树状突分支各不相同，每种细胞接受范围的大小和轴突传导信号的速度也各不相同。第一种神经细胞叫反差检测器，它能感觉运动目标暗色前后缘；第二种叫运动凸边检测器，对有轮廓的暗颜色目标的凸边产生反应；第三种叫边缘检测器，对运动物体的边缘感觉最灵敏；第四种叫变暗检测器，只要光的强度减弱了，它就立刻反应。青蛙在这四种神经细胞的作用下，能把一个复杂图像分解成几种容易辨别的特征，然后传送到脑的视觉中心，经过综合，就能看到原来的完整图像。人们根据蛙眼的视觉原理，已研制成功一种电子蛙眼。这种电子蛙眼能像真的蛙眼那样准确无误地识别出特定形状的物体。
把电子蛙眼装入雷达系统后，雷达抗干扰能力大大提高。这种雷达系统能快速而准确地识别出特定形状的飞机、舰船和导弹等。特别是能够区别真假导弹，防止以假乱真。电子蛙眼还广泛应用在机场及交通要道上。在机场，它能监视飞机的起飞与降落，若发现飞机将要发生碰撞，能及时发出警报。在交通要道，它能指挥车辆的行驶，防止车辆碰撞事故的发生。
苍蝇与宇宙飞船的关系如何
令人讨厌的苍蝇，与宏伟的航天事业似乎风马牛不相及，但仿生学却把它们紧密地连起来了。苍蝇是声名狼藉的“逐臭之夫”，凡是腥臭污秽的地方，都有它们的踪迹。苍蝇的嗅觉特别灵敏，远在几千米外的气味也能嗅到。但是苍蝇并没有“鼻子”，它靠什么来嗅的呢?
原来，苍蝇的“鼻子”——嗅觉感受器分布在头部的一对触角上。每个“鼻子”只有一个“鼻孔与外界相通，内含上百个嗅觉神经细胞。若有气味进入“鼻子”，这些神经立即把气味刺激转变成神经电脉冲，送往大脑。大脑根据不同气味物质所产生的不同的神经电脉冲，就可区别出不同气味的物质。因此，苍蝇的触角像是一台灵敏的气体分析仪。
仿生学家由此得到启发，根据苍蝇嗅觉器的结构和功能，仿制成功一种十分奇特的小型气体分析仪。这种仪器的“探头”不是金属，而是活的苍蝇。就是把非常纤细的微电极插到苍蝇的嗅觉神经上，将引导出来的神经电信号经电子线路放大后，送给分析器；分析器一经发现气味物质的信号，便能发出警报。这种仪器已经被安装在宇宙飞船的座舱里，用来检测舱内气体的成分。这种小型气体分析仪，也可测量潜水艇和矿井里的有害气体。这种原理，还可用来改进计算机的输投影装置。
蝙蝠的回声定位给人们哪些启示
蝙蝠善于夜飞。尽管是漆黑的夜晚，它照样忽上忽下，急剧地变换着飞行方向和速度，捕捉飞虫作食物，从不会撞到什么东西。原来，蝙蝠是用耳朵“看清”外界一切的，把蝙蝠的眼睛蒙起来，它仍然能正常飞行。但如果把蝙蝠的双耳塞住，它在飞行中就到处碰壁；取下塞耳物，蝙蝠又开始正常飞行了。科学测量发现，蝙蝠是用超声波定位器来确定方位的。在飞行过程中，蝙蝠的喉内产生一种超声波，通过嘴或鼻孔发射出来。遇到物体时，超声波便被反射回来，由蝙蝠的耳朵接收回声，判定目标和距离。人们把这种根据回声探测目标的方法，称为“回声定位”。蝙蝠的回声定位器是非常精致的导航仪器，所以它能在拉紧的细铁丝间飞来飞去。
蝙蝠的分辨能力也是惊人的。有一种在热带生活、专吃鱼的食鱼蝠，常常在水面上飞行觅食。它向水里发射超声波，尽管超声波遇到鱼体反射回来的信号非常微弱，但食鱼蝠仍能听到回声，并迅速降落到水面把鱼抓住。食鱼蝠的探测本领，引起了军事科学家的注意，他们想仿制出一种能在飞机上发现潜水艇的雷达，以准确地击中潜水艇。
根据蝙蝠超声定位器的原理，人们还仿制了盲人用的“探路仪”。这种探路仪内装一个超声波发射器，盲人带着它可以发现电杆、台阶、桥上的人等。如今，有类似作用的“超声眼镜”也已制成。现在还发现，许多农业害虫一听到蝙蝠的呼叫就会仓皇逃命，于是人们便模仿蝙蝠的声音驱赶害虫，保护作物生长。
萤火虫与人工冷光有何关系
自从人类发明了电灯，生活变得方便、丰富多了。但电灯只能将电能的很小一部分转变成可见光，其余大部分都以热能的形式浪费掉了，而且电灯的热射线对人眼有害。那么，有没有只发光不发热的光源呢?人类又把目光投向了大自然。
在自然界中，有许多生物都能发光，如一些细菌、真菌、蠕虫、软体动物、甲壳动物、昆虫和鱼类等，而且这些动物发出的光都不产生热，所以又被称为“冷光”。在众多的发光动物中，萤火虫是其中的一类。萤火虫约有1 500种，它们发出的冷光的颜色有黄绿色、橙色，光的亮度也各不相同。萤火虫发出冷光不仅具有很高的发光效率，而且发出的冷光一般都很柔和，很适合人类的眼睛，光的强度也比较高。因此，生物光是一种人类理想的光。
科学家研究发现，萤火虫的发光器位于腹部。这个发光器由发光层、透明层和反射层三部分组成。发光层拥有几千个发光细胞，它们都含有荧光素和荧光酶两种物质。在荧光酶的作用下，荧光素在细胞内水分的参与下，与氧化合发出荧光。萤火虫的发光，实质上是把化学能转变成光能的过程。
早在20世纪40年代，人们根据对萤火虫的研究，创造了日光灯，使人类的照明光源发生了很大变化。近年来，科学家先是从萤火虫的发光器中分离出了纯荧光素，后来又分离出了荧光酶，接着，又用化学方法人工合成了荧光素。由荧光素、荧光酶、ATP(三磷酸腺苷)和水混合而成的生物光源，可在充满爆炸性瓦斯的矿井中当闪光灯。由于这种光没有电源，不会产生磁场，因而可以在它的照明下，做清除磁性水雷等工作。现在，人们已能用掺和某些化学物质的方法得到类似生物光的冷光，作为安全照明用。
人脑与电脑有何不同
人之所以成为“万物之灵”，就是因为有一个比任何动物都聪明的脑袋。能不能模仿人脑的结构制造出代替人脑工作的“电脑”呢?一个诱人的设想长期在一些科学家的脑海中闪动着。随着现代科学技术的迅速发展，科学家的幻想正在逐步实现。电子计算机是20世纪最重大的科学成就之一。它具有非凡的计算能力，现代最快的计算机每秒钟能完成千亿次运算，这是人工计算所望尘莫及的。计算机还能模仿人的某些感觉和思维功能，按一定的规则进行判断和推理，替代人脑的部分劳动，所以被称为“电脑”。尽管电脑“神通广大”，但毕竟是人类创造发明的，是人脑智慧的产物，它在许多方面还远远不及人脑。
首先，电脑只会按照人们规定的程序进行工作，遇到意外情况，简直是一筹莫展。而人脑具有独立的思维、推理、联想等能力，遇到意外情况，也能随机应变，妥善处理。其次，电脑是由电子元件组成的，只要有一个元件受损或失灵，整个电脑就会陷于瘫痪；而人脑的元件是神经细胞，总数达140亿个，即使有1/10的细胞受损，仍然能正常工作，同时受损的细胞有些还能自行修复。最后，人脑不仅非常完善，而且小巧玲珑，效率极高。拥有140亿个神经细胞的人脑，体积只有15立方分米，所需的能量只不过10瓦左右。如果按照人脑的神经细胞数目仿制一台电脑，每个元件的体积为1立方厘米，那么这台电脑的体积达1万立方米，简直是个庞然大物。显然，在高效可靠和小型化方面，人脑是电脑最理想的样板。电脑的工作能力所以远不如人脑，主要还是它们的“基本元件”不同。电脑的基本元件是晶体管或集成电路；而人脑的基本元件是神经细胞。要想模仿人脑制作具有一定思维能力的电脑，首先必须模仿神经细胞制造出电脑的基本元件。这种研究正在逐步进展。
何谓生物钟现象
现代人的生活都离不开时钟。各种生物的生活都很有规律，很有秩序，似乎也是严格按照时钟进行生活和活动的。这种现象叫做“生物钟”现象。
鸡叫三遍天亮，牵牛花破晓开放，青蛙冬眠春晓，大雁南来北往。这些随昼夜交替和四季变更而变化的生命现象是众所周知的。在人体内也有许多“钟表”，指挥着人体各器官生理功能有节律地活动。其中有“24小时节律”的，如人在一昼夜中睡眠和觉醒的交替；体温凌晨低，下午高，再到凌晨又低，一天内由36~372℃之间变化；心跳的变化，在24小时内高低每分钟可差20~30次；清晨测血压可能是120／80，到黄昏时可高达140／100。
人体内还有以月为周期的“生物钟”，其中最明显的是妇女月经周期，好像月亮圆了又缺，缺了又圆，29天周而复始一样，女性也是大约29天来一次月经，非常准时。可见，从生物到人体对时间都有某种有规律的联系。生物钟究竟在什么地方?科学家做了大量的研究工作，还没有准确结论。只能简单地回答，大概在下丘脑的某些神经细胞中。
生物钟的研究对医疗事业的发展具有特殊的意义。临床医生开始注意到，同样的医疗措施往往产生不同的医疗效果，这与治疗的时间有关。心脏病人对药物洋地黄的敏感性，凌晨4时大于平时40倍；糖尿病人在夜间注射胰岛素比白天注射效果好。
研究生物钟对农业意义更大。利用植物季节性生长和成熟规律，采用人工控制光照周期，可使谷物和蔬菜增产。鱼类的洄游是按年节律进行的，了解鱼类的洄游路线，掌握活动规律，渔民就能轻而易举地找到鱼群。生物钟的研究前景迷人，一门研究生物与时间关系的新学科——时间生物学也已诞生。毫无疑问，随着研究的深入，生物钟的原理将在生产实践中得到更广泛的应用。
牛胰岛素的人工合成意味着什么
在今天，人工合成生命物质，早已不是什么幻想，而是处于科技前沿并已找到初步答案的一个课题。随着生命密码逐步被破译，人类在人工合成生命体的道路上前进的步伐大大加快。
19世纪中叶以来，人们已经能够从动物组织中分离出一些蛋白质，如卵蛋白、血红蛋白等，并认识到蛋白质与生命现象关系密切。因此，人工合成有活性的蛋白质，揭示蛋白质的秘密，证实生命是由无机物质产生的，就成了人类的迫切愿望。然而，蛋白质的结构极其复杂，蛋白质分子所含的氨基酸有几十个、几百个甚至几万个，合成实验工作一直无法取得突破。
胰岛素是最简单的蛋白质，它的分子量是5 775，由51个氨基酸组成。胰岛素是从人和动物的胰腺中分泌出的一种激素。1927年，两名加拿大学者从狗的体内分离出活性胰岛素，并把它注入一条身患糖尿病的狗的身上，结果这条狗的病情很快出现了好转。第二年，他们又在一个病危的患有糖尿病的男孩身上做了类似的实验，同样获得了成功。从此，人们开始了对胰岛素的深入研究。研究表明，胰岛素具有降低血糖和调节体内糖类代谢的功能，是治疗糖尿病的特效药，也是生命活动不可缺少的物质。
从20世纪50年代开始，世界上许多国家的科学家都把目光聚集到蛋白质的人工合成这一重大研究课题上。1955年，科学家们发现，胰岛素是一种最简单的蛋白质，要想用人工方法合成有生命活力的蛋白质，最好先从胰岛素入手。1965年9月17日，中国科学家在人工合成生命物质的征途中取得了重大突破，在世界上首次用人工方法合成了一种活性蛋白质——结晶牛胰岛素。
人工合成胰岛素的道路是不平坦的。一个胰岛素分子是由氨基酸组成的两条链条，要想人工合成它，首先要把氨基酸按照一定的顺序连接起来，制成像天然胰岛素一样的两条链，然后再把两条链连在一起。这项工作相当艰巨复杂，许多科学家绞尽脑汁，反复实验，到1958年，才能把13个氨基酸连接起来。又经过6年零9个月的坚持不懈的努力，才最后实现了全合成。经过晶体结构测定，证明它具有与天然胰岛素一样的生命活力和同样的物理、化学性质。
