什么是自然的启示？
自然界的各种生物都有哪些奇特的技能？他们的技能给了人类什么启发？人类模仿这些技能能造出什么样的机器？这里要介绍一门新的科学——仿生学。
鸟儿可以展开翅膀，在空中自由飞翔。据《韩非子》记载，鲁班以竹为鸟，“飞成功后，非三日也”。然而，人们更喜欢模仿鸟类的翅膀，让自己在空中飞翔。早在400多年前，意大利人达芬奇和他的助手就仔细解剖鸟类，研究它们的身体结构，仔细观察它们的飞行。设计并制造了一架扑翼飞机，这是世界上第一架人造飞机。
这些模仿生物结构和功能的发明和尝试，可以认为是人类仿生学的先驱和仿生学的萌芽。
发人深省的对比
虽然人类的仿生行为已经有了雏形，但在20世纪40年代之前，人们并没有自觉地把生物作为设计思想和发明的源泉。科学家对生物学的研究仅仅停留在描述生物体的精巧结构和完美功能上。而工程技术人员更多的是依靠自己优秀的智慧、努力和人工发明。他们很少有意识地学习生物学。但以下事实可以说明，人们遇到的一些技术问题，早在几百万年前生物界就出现了，并在进化过程中得到解决。但是，人类并没有从生物界得到应有的启示。
首先是生物原型的研究。根据生产实践提出的具体课题，对研究得到的生物学数据进行简化，吸收有利于技术要求的内容，排除与生产技术要求无关的因素，得到生物学模型；第二阶段是对生物模型提供的数据进行数学分析，抽象出其内在联系，用数学语言将生物模型“翻译”成具有一定意义的数学模型；最后，数学模型做出可以在工程技术上测试的物理模型。当然，在生物仿真的过程中，不仅仅是简单的仿生，更重要的是仿生上有创新。经过反复练习-理解-实践，模拟出来的东西越来越能满足生产的需要。这种模拟的结果是，最终的机械设备将与生物原型不同，在某些方面将超过生物原型的能力。比如现在的飞机在很多方面超过了鸟类的飞行能力，电子计算机在复杂的计算中比人类的计算能力更快更可靠。
仿生学的基本研究方法使其在生物学研究中表现出一个突出的特点，即整体性。从仿生学整体来看，它把生物看作是一个能够联系和控制内外环境的复杂系统。它的任务是研究复杂系统中各部分之间的相互关系以及整个系统的行为和状态。生物的基本特征是自我更新和自我复制，与外界密不可分。生物只有从环境中获得物质和能量，才能生长繁殖；生物只有从环境中接受信息，并不断调整和综合，才能适应和进化。长期的进化使生物达到了结构与功能的统一，部分与整体的协调统一。仿生学要研究物体与外界刺激(输入信息)之间的数量关系，即着眼于数量关系的统一，才能进行模拟。为了达到这个目的，任何局部的方法都不能达到满意的效果。因此，仿生学的研究方法必须着眼于整体。
仿生学的研究内容极其丰富多彩，因为生物界本身就包含了上千种，有各种优秀的结构和功能供各行业研究。仿生学问世二十年来，仿生学研究发展迅速，成果丰硕。其研究范围可以包括电子仿生、机械仿生、建筑仿生、化学仿生等。随着现代工程技术的发展，出现了许多学科分支，在仿生学中也开展了相应的技术仿生研究。比如航海部门对水生动物运动水动力学的研究；航空部门模拟鸟类和昆虫的飞行，定位和导航动物；工程建筑的生物力学模拟:无线电技术部模拟人体神经细胞、感觉宫、神经网络；计算机技术对大脑的模拟与人工智能研究。第一届仿生学大会上提出的典型话题包括:人工神经元的特性是什么，设计生物计算机的问题，用机器识别图像，学习机器。可见电子仿生学的研究是广泛的。仿生学的研究课题大多集中在以下三种生物原型，即动物感觉器官、神经元和神经系统的整体功能。未来还开展了机械仿生和化学仿生的研究。近年来出现了新的分支，如人体仿生学、分子仿生学、宇宙仿生学等。
总之，仿生学的研究内容包括更广泛的内容，从分子仿生到宏观宇宙仿生。当今科学技术正处于一个各种自然科学高度融合、交叉、渗透的新时代。仿生学通过模拟将生命的研究和实践结合起来，同时极大地促进了生物学的发展。在其他学科的渗透和影响下，生物科学的研究方法发生了根本性的变化；内容也从描述、分析的层面向准确、量化的方向深化。生物科学的发展以仿生学为渠道，向各种自然科学和技术科学传递有价值的信息和丰富的营养，加速科学的发展。这样仿生学的研究就显示出了无限的生命力，它的发展和成果将为推动整个世界的科技发展做出巨大贡献。
仿生学的研究范围
仿生学的研究范围主要包括:机械仿生学、分子仿生学、能量仿生学、信息与控制仿生学等。
机械仿生是研究和模仿生物的一般结构和精细结构的静态性质，以及生物体内各种成分的相对运动和生物在环境中运动的动态性质。比如模仿壳体建造的大跨度薄壳建筑，模仿股骨结构建造的圆柱，不仅可以消除应力特别集中的区域，而且可以用最少的建筑材料承受最大的荷载。军事上模仿海豚皮的凹槽结构，在船体上应用人造海豚皮包，可以减少航行流量，提高速度；
分子仿生学是研究和模拟生物体内酶的催化作用、生物膜的选择性和渗透性、生物大分子或其类似物的分析和合成。例如，在了解了森林害虫舞毒蛾性信息素的化学结构后，合成了一种类似的有机化合物，可以用百万分之一微克的剂量在野外昆虫诱捕器中诱捕并杀死雄性昆虫；
能量仿生学是研究和模仿生物电器官的生物发光、肌肉将化学能直接转化为机械能等生物体内的能量转化过程；
◇信息与控制仿生学是研究和模拟感觉器官、神经元、神经网络等生物体内的信息处理过程和高级中枢的智能活动。例如，基于象鼻虫视动反应的“自相关测速仪”可以测量飞机的着陆速度。根据鲎复眼侧抑制网络的工作原理，研制成功了一些能够增强图像轮廓、提高对比度的装置，从而有助于模糊物体的检测。建立了100多个神经元模型，并在此基础上构造了新的计算机。
模仿人类的学习过程，制造出一种叫做“感知器”的机器，通过训练和改变组件之间连接的权重来学习，从而实现模式识别。此外，它还研究和模拟生物系统中的控制机制，如稳态、运动控制、动物定位和导航以及人机系统的仿生学。
在一些文献中，分子仿生和能量仿生的部分称为化学仿生，而信息和控制仿生的部分称为神经生物学。
仿生学的范围很广，信息与控制仿生学是一个主要领域。一方面是因为自动化发展到智能控制，另一方面是因为生物科学发展到这样一个阶段，研究大脑成为神经科学最大的挑战。人工智能和智能机器人研究的仿生学方面——生物模式识别的研究，大脑学习、记忆和思维过程的研究和模拟，生物体内控制的可靠性和协调性等。-是仿生学研究的主要方面。
控制与信息仿生学和生物控制论密切相关。两者都研究生物系统中的控制和信息过程，都使用生物系统的模型。但前者的目的主要是构造实用的人工硬件系统；另一方面，生物控制论从控制论的一般原理和技术科学理论中寻求对生物行为的解释。
类比、模拟和模型方法的最广泛使用是仿生学研究方法的一个突出特点。其目的不是直接复制每一个细节，而是以了解生物系统的工作原理，实现特定功能为中心目的。一般认为仿生学研究有三个相关的方面:生物原型、数学模型和硬件模型。前者是基础，后者是目的，数学模型是二者之间必不可少的桥梁。
由于生物系统的复杂性，弄清一个生物系统的机理需要较长的研究周期，需要较长的时间与多门学科密切合作解决实际问题，这是限制仿生学发展速度的主要原因。
仿生学现象
苍蝇和宇宙飞船
讨厌的苍蝇看似与宏大的航天事业无关，但仿生学却将它们紧密联系在一起。
苍蝇是臭名昭著的“臭东西”，它们随处可见，气味难闻。苍蝇的嗅觉特别灵敏，能闻到几千米外的气味。但是苍蝇没有“鼻子”。它是靠什么来充当嗅觉的？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”只有一个与外界相通的“鼻孔”，里面含有数百个嗅觉神经细胞。如果气味进入鼻孔，这些神经会立即将气味刺激转化为神经电脉冲，并发送到大脑。大脑可以根据不同气味的物质产生的不同神经电脉冲来区分不同气味的物质。因此，苍蝇的触角就像一个灵敏的气体分析仪。
受此启发，仿生学根据苍蝇嗅觉器官的结构和功能，成功模仿出一种非常奇特的小型气体分析仪。这台仪器的探头不是金属，而是一只活苍蝇。将极细的微电极插入苍蝇的嗅觉神经，引导的神经电信号经电子电路放大后送至分析仪；分析仪一发现有气味物质的信号就能发出警报。这个仪器已经安装在飞船的驾驶舱里，用来检测舱内气体的成分。
这种小型气体分析仪还可以测量潜艇和矿井中的有害气体。这一原理也可用于改进计算机的输入装置和气相色谱分析仪的结构原理。
从萤火虫到人工发光
自从人类发明了电灯，生活变得更加方便和丰富。但是电灯只能将一小部分电能转化为可见光，其余大部分都以热能的形式浪费掉了，电灯的热射线对人的眼睛是有害的。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，有许多能发光的生物，如细菌、真菌、蠕虫、软体动物、甲壳动物、昆虫和鱼类。