海豚群演算法與鴿群演算法的區別

㈠ 與仿生學相關的發現和發明

蒼蠅-----小型氣體分析儀。。
2。螢火蟲-----人工冷光；
3。電魚------伏特電池；
4。水母------水母耳風暴預測儀，
5。蛙眼------電子蛙眼
6。蝙蝠超聲定位器的原理------探路儀」。
7。藍藻-----光解水的裝置，
8。人體骨胳肌肉系統和生物電控制的研究，——步行機。
9。動物的爪子------現代起重機的掛鉤
10。動物的鱗甲------屋頂瓦楞
11。魚的鰭------槳
12。螳螂臂，或鋸齒草------鋸子
13。蒼耳屬植物-------尼龍搭扣。
14。龍蝦-------氣味探測儀。
15。壁虎腳趾------粘性錄音帶
16。貝-----外科手術的縫合到補船等-
17。鯊魚-----泳衣，
18。-鳥----飛機
19。魚------潛水艇
動物仿生學

生物學家通過對蛛絲的研究製造出高級絲線，抗撕斷裂降落傘與臨時吊橋用的高強度纜索。船和潛艇來自人們對魚類和海豚的模仿。

響尾蛇導彈等就是科學家模仿蛇的「熱眼」功能和其舌上排列著一種似照相機裝置的天然紅外線感知能力的原理，研製開發出來的現代化武器。

火箭升空利用的是水母、墨魚反沖原理。

科研人員通過研究變色龍的變色本領，為部隊研製出了不少軍事偽裝裝備。

科學家研究青蛙的眼睛，發明了電子蛙眼。

白蟻不僅使用膠粘劑建築它們的土堆，還可以通過頭部的小管向敵人噴射膠粘劑。於是人們按照同樣的原理製造了工作的武器—一塊干膠炮彈。

美國空軍通過毒蛇的「熱眼」功能，研究開發出了微型熱感測器。

我國紡織科技人員利用仿生學原理，借鑒陸地動物的皮毛結構，設計出一種KEG保溫面料，並具有防風和導濕的功能。

根據響尾蛇的頰窩能感覺到0.001℃的溫度變化的原理，人類發明了跟蹤追擊的響尾蛇導彈。人類還利用蛙跳的原理設計了蛤蟆夯。人類模仿警犬的高靈敏嗅覺製成了用於偵緝的「電子警犬」。科學家根據野豬的鼻子測毒的奇特本領製成了世界上第一批防毒面具。
仿生學是人類一直使用的方法，如模仿海豚皮而構造的"海豚皮游泳衣"、科學家研究鯨魚的皮膚時，發現其上有溝漕的結構，於是有個科學家就依照鯨魚皮構造，造成一個薄膜蒙在飛機的表面，據實驗可節約能源3%，若全國的飛機都蒙上這樣的表面，每年可節約幾十億。又如有科學家研究蜘蛛，發現蜘蛛的腿上沒有肌肉，有腳的動物會走，主要是靠肌肉的收縮，現在蜘蛛沒有肌肉為什麼會走路？經研究蜘蛛不是靠肌肉的收縮進行走路的，而是靠其中的"液壓"的結構進行走路，據此人們發明了液壓步行機……總之,從自然界得到啟迪,模仿其結構進行發明創造.這就是仿生學. 這是我們向自然界學習的一個方面。

另一方面,我們還可以從自然的規律中得到啟迪,利用其原理進行設計(包括設計演算法),這就是智能計算的思想。

智能計算

智能計算,也有人稱之為"軟計算"，就是借用自然界（生物界）規律的啟迪，根據其原理，模仿設計求解問題的演算法。如：人工神經網路技術、遺傳演算法、進化規劃、模擬煺火技術和群集智能技術等。

群集智能（Swarm Intelligence）

群居昆蟲以集體的力量，進行覓食、御敵、築巢的能力。這種群體所表現出來的"智能"，就稱之為群體智能。如蜜蜂采蜜、築巢、螞蟻覓食、築巢等。從群居昆蟲互相合作進行工作中，得到啟迪，研究其中的原理，以此原理來設計新的求解問題的演算法。

螞蟻演算法

螞蟻覓食時，在它走過的路上，留下外激素，這些外激素就象留下路標一樣，留給後來"蟻"一個路徑的標志。後面的螞蟻，就會沿著有外激素的路徑行走（外激素越多引誘螞蟻的能力就越強）。科學家們對此進行過試驗：用人造的外激素在紙上畫上一條路徑，對螞蟻進行試驗。結果螞蟻果然都沿畫有外激素的路徑行走。

B

D

蟻穴 A

C 食物

螞蟻尋食時，由蟻穴出發，可沿AC，也可沿ABC（見上圖），設各螞蟻尋到食物後沿原路回穴，並在路上留下外激素，那麼因AC路徑短，故當它們沿AC返回時，就在AC上留下兩次外激素。而沿ABC返回者，因其路徑長，僅回到D點，於是AD一段只留過一次外激素（即其上的外激素的濃度比AC上的濃度淡），故這時從蟻穴出來尋食者就會沿濃度大的路徑AC行走……最後大多數的螞蟻都會沿較短的路程進行尋食. 利用這個原理科學者們就設計了螞蟻演算法(進行求最短程)。

上面是個簡單的原理,當然要設計出切實可行的演算法,還要將模型進一步精確,如要計及外激素的揮發(即激素的濃度將隨時間而逐步降低等等).

用螞蟻演算法求最短程

1.一群螞蟻隨機從出發點出發，遇到食物，銜住食物，沿原路返回

2. 螞蟻在往返途中，在路上留下外激素標志

3. 外激素將隨時間逐漸蒸發（一般可用負指數函數來描述，即乘上因子e-at）

4. 由蟻穴出發的螞蟻,其選擇路徑的概率與各路徑上的外激素濃度成正比

螞蟻演算法還可以應用於很多實際問題，例如用於重建通訊路由，管理公司的電話網，對用戶記帳 收費等工作，任務分配問題等

不要停，繼續思索

進一步，將每個螞蟻看成是一個神經元，它們之間的通訊聯絡，看成是各神經元之間的連接，只不過這時的連接不是固定的，而是隨機的。即用一個隨機連接的神經網路來描述一個群體。這種神經網路所具有的性質，就是群體的智能
科學家們從蜻蜓翅膀末端的一塊比周圍略大一些的厚斑點得到了啟示，從而解決了飛機機翼因劇烈抖動而破碎的現象。

蝴蝶
五彩的蝴蝶顏色粲然，如重月紋鳳蝶、褐脈金斑蝶等，尤其是螢光翼鳳蝶，其後翊在陽光下時而金黃，時而翠綠，有時還由紫變藍。科學家通過對蝴蝶色彩的研究，為軍事防禦帶來了極大的稗益。在二戰期間，德軍包圍了列寧格勒，企圖用轟炸機摧毀其軍事目標和其他防禦設施。蘇聯昆蟲學家施萬維奇根據當時人們對偽裝缺乏認識的情況，提出利用蝴蝶的色彩在花叢中不易被發現的道理，在軍事設施上覆蓋蝴蝶花紋般的偽裝。因此，盡管德軍費盡心機，但列寧格勒的軍事基地仍然無恙，為贏得最後的勝利奠定了堅實的基礎。根據同樣的原理，後來人們還生產出了迷彩服，大大減少了戰斗中的傷亡。
人造衛星在太空中由於位置的不斷變化可引起溫度驟然變化，有時溫差可高達兩、三網路，嚴重影響許多儀器的正常工作。科學家們受蝴蝶身上的鱗片會隨陽光的照射方向自動變換角度而調節體溫的啟發，將人造衛星的控溫系統製成了葉片反兩面輻射、散熱能力相差很大的百葉窗樣式，在每扇窗的轉動位置安裝有對溫度敏感的金屬絲，隨溫度變化可調節窗的開合，從而保持了人造衛星內部溫度的恆定，解決了航天事業中的一大難題。

甲蟲
甲蟲自衛時，可噴射出具有惡臭的高溫液體「炮彈」，以迷惑、刺激和驚嚇敵害。科學家將其解剖後發現甲蟲體內有3個小室，分別儲有二元酚溶液、雙氧水和生物酶。二元酚和雙氧水流到第三小室與生物酶混合發生化學反應，瞬間就成為100℃的毒液，並迅速射出。這種原理目前已應用於軍事技術中。二戰期間，德國納粹為了戰爭的需要，據此機理製造出了一種功率極大且性能安全可靠的新型發動機，安裝在飛航式導彈上，使之飛行速度加快，安全穩定，命中率提高，英國倫敦在受其轟炸時損失慘重。美國軍事專家受甲蟲噴射原理的啟發研製出了先進的二元化武器。這種武器將兩種或多種能產生毒劑的化學物質分裝在兩個隔開的容器中，炮彈發射後隔膜破裂，兩種毒劑中間體在彈體飛行的8—10秒內混合並發生反應，在到達目標的瞬間生成致命的毒劑以殺傷敵人。它們易於生產、儲存、運輸，安全且不易失效。螢火蟲可將化學能直接轉變成光能，且轉化效率達100%，而普通電燈的發光效率只有6%。人們模仿螢火蟲的發光原理製成的冷光源可將發光效率提高十幾倍，大大節約了能量。另外，根據甲蟲的視動反應機制研製成功的空對地速度計已成功地應用於航空事業中。

蜻蜓
蜻蜓通過翅膀振動可產生不同於周圍大氣的局部不穩定氣流，並利用氣流產生的渦流來使自己上升。蜻蜓能在很小的推力下翱翔，不但可向前飛行，還能向後和左右兩側飛行，其向前飛行速度可達72公里/小時。此外，蜻蜓的飛行行為簡單，僅靠兩對翅膀不停地拍打。科學家據此結構基礎研製成功了直升飛機。飛機在高速飛行時，常會引起劇烈振動，甚至有時會折斷機翼而引起飛機失事。蜻蜓依靠加重的翅膀在高速飛行時安然無恙，於是人們效仿蜻蜓在飛機的兩翼加上了平衡重錘，解決了因高速飛行而引起振動這個令人棘手的問題。
為了研究滑翔飛行和碰撞的空氣動力學以及其飛行的效率，一個四葉驅動，用遠程水平儀控制的機動機翼（翅膀）模型被研製，並第一次在風洞內測試了各項飛行參數。
第二個模型試圖安裝一個以更快頻率飛行的翅膀，達到每秒18次震動的速度。有特色的是，這個模型採用了可變可調節前後兩對機翼之間相差的裝置。
研究的中心和長遠目標，是要研究使用「翅膀」驅動的飛機表現，以及與傳統的螺旋推動器驅動的飛機效率的比較等等。

蒼蠅
家蠅的特別之處在於它的快速的飛行技術，這使得它很難被人類抓住。即使在它的後面也很難接近它。它設想到了每一種情況，非常小心，並能快速移動。那麼，它是怎麼做到的呢？
昆蟲學家研究發現，蒼蠅的後翅退化成一對平衡棒。當它飛行時，平衡棒以一定的頻率進行機械振動，可以調節翅膀的運動方向，是保持蒼蠅身體平衡導航儀。科學家據此原理研製成一代新型導航儀——振動陀螺儀，大在改進了飛機的飛行性能，可使飛機自動停止危險的滾翻飛行，在機體強烈傾斜時還能自動恢復平衡，即使是飛機在最復雜的急轉彎時也萬無一失。蒼蠅的復眼包含4000個可獨立成像的單眼，能看清幾乎360度范圍內的物體。在蠅眼的啟示下，人們製成了由1329塊小透鏡組成的一次可拍1329張高解析度照片的蠅眼照像機，在軍事、醫學、航空、航天上被廣泛應用。蒼蠅的嗅覺特別靈敏並能對數十種氣味進行快速分析且可立即作出反應。科學家根據蒼蠅嗅覺器官的結構，把各種化學反應轉變成電脈沖的方式，製成了十分靈敏的小型氣體分析儀，目前已廣泛應用於宇宙飛船、潛艇和礦井等場所來檢測氣體成分，使科研、生產的安全系數更為准確、可靠。

蜂類
蜂巢由一個個排列整齊的六稜柱形小蜂房組成，每個小蜂房的底部由3個相同的菱形組成，這些結構與近代數學家精確計算出來的——菱形鈍角109○28』，銳角70○32』完全相同，是最節省材料的結構，且容量大、極堅固，令許多專家贊嘆不止。人們仿其構造用各種材料製成蜂巢式夾層結構板，強度大、重量輕、不易傳導聲和熱，是建築及製造太空梭、宇宙飛船、人造衛星等的理想材料。蜜蜂復眼的每個單眼中相鄰地排列著對偏振光方向十分敏感的偏振片，可利用太陽准確定位。科學家據此原理研製成功了偏振光導航儀，被廣泛用於航海事業中。

蒼蠅、螢火蟲、電魚、水母，見下詳述。
第五個：章魚的吸盤~

仿生學是一門模仿生物的特殊本領，利用生物的結構和功能原理來研製機械或各種新技術的科學。據傳說，我國古代著名工匠魯班，上山伐樹時，被絲矛草割破了手。他覺得奇怪，一棵小草怎麼會這樣厲害？經過仔細觀察，他發現絲茅草葉子的邊緣長著許多鋒利的細齒。於是魯班發明了木工用的鋸子。據推測，古代木船的發明，是從魚類的游泳得到了啟示。在發明飛機的過程中，人們也從蟲、鳥的飛行中學到了許多有用的知識。

現在，科學家們正帶著定向、導航、探測、能量轉換、信息處理、生物合成、結構力學和流體力學等眾多的科學難題，到生物界中去尋找啟示和答案。

蒼蠅與宇宙飛船

令人討厭的蒼蠅，與宏偉的航天事業似乎風馬牛不相及，但仿生學卻把它們緊密地聯系起來了。

蒼蠅是聲名狼藉的「逐臭之夫」，凡是腥臭污穢的地方，都有它們的蹤跡。蒼蠅的嗅覺特別靈敏，遠在幾千米外的氣味也能嗅到。但是蒼蠅並沒有「鼻子」，它靠什麼來充當嗅覺的呢? 原來，蒼蠅的「鼻子」——嗅覺感受器分布在頭部的一對觸角上。

每個「鼻子」只有一個「鼻孔」與外界相通，內含上百個嗅覺神經細胞。若有氣味進入「鼻孔」，這些神經立即把氣味刺激轉變成神經電脈沖，送往大腦。大腦根據不同氣味物質所產生的神經電脈沖的不同，就可區別出不同氣味的物質。因此，蒼蠅的觸角像是一台靈敏的氣體分析儀。

仿生學家由此得到啟發，根據蒼蠅嗅覺器的結構和功能，仿製成功一種十分奇特的小型氣體分析儀。這種儀器的「探頭」不是金屬，而是活的蒼蠅。就是把非常纖細的微電極插到蒼蠅的嗅覺神經上，將引導出來的神經電信號經電子線路放大後，送給分析器；分析器一經發現氣味物質的信號，便能發出警報。這種儀器已經被安裝在宇宙飛船的座艙里，用來檢測艙內氣體的成分。

這種小型氣體分析儀，也可測量潛水艇和礦井裡的有害氣體。利用這種原理，還可用來改進計算機的輸入裝置和有關氣體色層分析儀的結構原理中。

從螢火蟲到人工冷光

自從人類發明了電燈，生活變得方便、豐富多了。但電燈只能將電能的很少一部分轉變成可見光，其餘大部分都以熱能的形式浪費掉了，而且電燈的熱射線有害於人眼。那麼，有沒有隻發光不發熱的光源呢? 人類又把目光投向了大自然。

在自然界中，有許多生物都能發光，如細菌、真菌、蠕蟲、軟體動物、甲殼動物、昆蟲和魚類等，而且這些動物發出的光都不產生熱，所以又被稱為「冷光」。

在眾多的發光動物中，螢火蟲是其中的一類。螢火蟲約有1 500種,它們發出的冷光的顏色有黃綠色、橙色，光的亮度也各不相同。螢火蟲發出冷光不僅具有很高的發光效率，而且發出的冷光一般都很柔和，很適合人類的眼睛，光的強度也比較高。因此，生物光是一種人類理想的光。

科學家研究發現，螢火蟲的發光器位於腹部。這個發光器由發光層、透明層和反射層三部分組成。發光層擁有幾千個發光細胞，它們都含有熒光素和熒光酶兩種物質。在熒光酶的作用下，熒光素在細胞內水分的參與下，與氧化合便發出熒光。螢火蟲的發光，實質上是把化學能轉變成光能的過程。

早在40年代，人們根據對螢火蟲的研究，創造了日光燈，使人類的照明光源發生了很大變化。近年來，科學家先是從螢火蟲的發光器中分離出了純熒光素，後來又分離出了熒光酶，接著，又用化學方法人工合成了熒光素。由熒光素、熒光酶、ATP(三磷酸腺苷)和水混合而成的生物光源,可在充滿爆炸性瓦斯的礦井中當閃光燈。由於這種光沒有電源，不會產生磁場，因而可以在生物光源的照明下，做清除磁性水雷等工作。

現在，人們已能用摻和某些化學物質的方法得到類似生物光的冷光，作為安全照明用。

電魚與伏特電池

自然界中有許多生物都能產生電，僅僅是魚類就有500餘種 。人們將這些能放電的魚，統稱為「電魚」。

各種電魚放電的本領各不相同。放電能力最強的是電鰩、電鯰和電鰻。中等大小的電鰩能產生70伏左右的電壓,而非洲電鰩能產生的電壓高達220伏；非洲電鯰能產生350伏的電壓；電鰻能產生500伏的電壓，有一種南美洲電鰻竟能產生高達880伏的電壓，稱得上電擊冠軍,據說它能擊斃像馬那樣的大動物。

電魚放電的奧秘究竟在哪裡?經過對電魚的解剖研究， 終於發現在電魚體內有一種奇特的發電器官。這些發電器是由許多叫電板或電盤的半透明的盤形細胞構成的。由於電魚的種類不同，所以發電器的形狀、位置、電板數都不一樣。電鰻的發電器呈棱形，位於尾部脊椎兩側的肌肉中；電鰩的發電器形似扁平的腎臟，排列在身體中線兩側，共有200萬塊電板;電鯰的發電器起源於某種腺體，位於皮膚與肌肉之間,約有500萬塊電板。單個電板產生的電壓很微弱，但由於電板很多，產生的電壓就很大了。

電魚這種非凡的本領，引起了人們極大的興趣。19世紀初，義大利物理學家伏特，以電魚發電器官為模型，設計出世界上最早的伏打電池。因為這種電池是根據電魚的天然發電器設計的,所以把它叫做「人造電器官」。對電魚的研究，還給人們這樣的啟示：如果能成功地模仿電魚的發電器官，那麼，船舶和潛水艇等的動力問題便能得到很好的解決。

水母的順風耳

「燕子低飛行將雨，蟬鳴雨中天放晴。」生物的行為與天氣的變化有一定關系。沿海漁民都知道，生活在沿岸的魚和水母成批地游向大海，就預示著風暴即將來臨。

水母，又叫海蜇，是一種古老的腔腸動物，早在5億年前,它就漂浮在海洋里了。這種低等動物有預測風暴的本能，每當風暴來臨前，它就游向大海避難去了。

原來，在藍色的海洋上，由空氣和波浪摩擦而產生的次聲波 (頻率為每秒8—13次)，總是風暴來臨的前奏曲。這種次聲波人耳無法聽到，小小的水母卻很敏感。仿生學家發現，水母的耳朵的共振腔里長著一個細柄，柄上有個小球，球內有塊小小的聽石，當風暴前的次聲波沖擊水母耳中的聽石時，聽石就剌激球壁上的神經感受器，於是水母就聽到了正在來臨的風暴的隆隆聲。

仿生學家仿照水母耳朵的結構和功能，設計了水母耳風暴預測儀，相當精確地模擬了水母感受次聲波的器官。把這種儀器安裝在艦船的前甲板上，當接受到風暴的次聲波時，可令旋轉360°的喇叭自行停止旋轉,它所指的方向，就是風暴前進的方向；指示器上的讀數即可告知風暴的強度。這種預測儀能提前15小時對風暴作出預報，對航海和漁業的安全都有重要幫助

㈡ 我家的鴿子有一天沒回家！第二天就回來了！他去哪了啊！會丟失不

鴿子出去玩了，玩夠了就回來了，鴿子是能「認家」的，一般不會丟失的。

鴿子反應機敏，在日常生活中鴿子的警覺性較高，對周圍的刺激反應十分敏感。閃光、怪音、移動的物體、異常顏色等均可引起鴿群騷動和飛撲。

因此，在飼養管理中要注意保持鴿群周圍環境的安靜，尤其是夜間要注意防止鼠、蛇、貓、狗等侵擾，以免引起鴿群混亂，影響鴿群正常生活。鴿子具有強烈的歸巢性。

(2)海豚群演算法與鴿群演算法的區別擴展閱讀

鴿子認家的功能是與地磁場有關的。鴿子的頭部含有微量的強磁物質Fe3O4 ，這種強磁物質使得不論陰天和雨天、白天和黑夜都不會阻礙鴿子沿著正確方向飛行。有人曾經分別在兩組鴿子身上分別綁上磁鋼塊和銅塊，磁鋼組鴿子因受磁鋼磁場的干擾而迷航，但銅塊組鴿子則不迷航；

鴿子在飛過大功率的無線電台時會出現迷航現象，表明電台的強電磁場使那裡的地磁場受到了干擾，因而影響鴿子的導航功能。