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自然界中视觉系统形态各异 科学家模仿制造人工眼
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2005-11-21 09:10更新 来源:雅虎科学
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11月21日据福克斯新闻报道,在生物体具有的所有知觉中,各种动物的视觉可能最为千变万化的。历经数百万年的进化过程,动物的视觉已经形成了十多种不同的视力系统,每种视力系统都完美地适应于拥有者的需要,因此科学家在研制人工光学系统时就把眼光投向了自然界中多种多样的视觉系统,以期从动物的身上找到灵感设计出先进的人工眼。美国加利福尼亚大学的一位生物学家伯克利在科学杂志上发表论文介绍了目前科学家研制人工眼的情况。
自然界中最常见的眼睛类型有两种,一种是照相机式眼睛,人眼就是照相机式眼睛的一个例子,它是由一个聚焦图像的晶状体和一个感光的视网膜组成。不过,自然界中还有许多比人眼功能更强的照相式眼睛,比如,鸟类的眼睛中就有一些特殊的肌肉组织,这些肌肉组织能够快速地改变晶状体的厚度,并使眼角膜的形状也发生改变。此外,鲸鱼的眼睛中也有特殊的水力学组织,这些组织可以使鲸鱼眼中的晶体远离或靠近它们的视网膜,使鲸鱼具备了同时看清水中和水外物体的能力,从而减轻了鲸鱼在水中潜行时受到的压力。
另外一种是复眼,复眼多见于昆虫和一些节肢动物,复眼是由许多单独的晶状体组成的,蜻蜓就是其中一个例子,它单独的一个复眼中就有一万个晶状体。一些昆虫的复眼是以平行的方式处理图像的,眼睛的每个晶体把自己的信号传送给大脑,这使这些昆虫和节肤动物能够快速地发现外部的景象并做出相应的反应。
不过,目前科学家还不清楚照相机式眼睛各个部位是发挥其功能的,因此研制出完全具备这种功能的人工眼还需要做更多的研究。与之相比,科学家在对复眼中的研究中取得了很大的进展,科学家利用最新的显微机械加工技术,模仿昆虫眼睛的结构正在研制微型的人工复眼,研究人员打算在一个拱形装置上安置许多单独的晶状体,以设计出能够观察360度的人工眼。
目前,科学家在分子的层面上对自然界中的视觉系统进行大量的研究,以找出动物们是如何处理科学家在工程制造中遇到的难题。现存的红外线感应器尽管能够比人眼看到的多,但是红外线感应器必须用一个先进的冷却系统才能正常工作,而具备红外线感应的眼睛的昆虫就不需要这样的冷却系统。(祁仁)
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