仿生製造

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仿生製造（Bionic Manufacturing）

　　模仿生物的組織結構和運行模式的製造系統與製造過程稱為“仿生製造”它通過模擬生物器官的自組織、自愈、自增長與自進化等功能，以迅速響應市場需求並保護自然環境。

　　製造過程與生命過程有很強的相似性。生物體能夠通過諸如自我識別、自我發展、自我恢復和進化等功能使自己適應環境的變化來維持自己的生命並得以發展和完善。生物體的上述功能是通過傳遞兩種生物信息來實現的：一種為DNA類型信息,即基因信息,它是通過代與代的繼承和進化而先天得到的;另一種是BN類型信 息,是個體在後天通過學習獲得的信息。這兩種生物信息協調統一使生物體能夠適應複雜的和動態的生存環境。生物的細胞分裂、個體的發育和種群的繁殖,涉及遺傳信息的複製、轉錄和解釋等一系列複雜的過程,這個過程的實質在於按照生物的信息模型準確無誤地複製出生物個體來。這與人類的製造過程中按數控程式加工零件或按產品模型製造產品非常相似。製造過程中的幾乎每一個要素或概念都可以在生命現象中找到它的對應物。

　　就製造系統而言,現在已越來越趨向於大規模、複雜化、動態及高度非線性化。因此，在生命科學的基礎研究成果中選取富含對工程技術有啟發作用的內容，將這些 研究成果同製造科學結合起來，建立新的製造模式和研究新的仿生加工方法，將為製造科學提供新的研究課題並豐富製造科學的內涵。此外，進行與仿生機械相關的生物力學原理研究，將昆蟲運動仿生研究與微系統的研究相結合，並開發出新型智能仿生機械和結構，將在軍事、生物醫學工程和人工康復等方面有重要的應用前景。

面向生命的仿生製造

　　研究生命現象的一般規律和模型，例如人工生命、細胞自動機、生物的信息處理技巧、生物智能、生物型的組織結構和運行模式以及生物的進化和趨優機制等。

面向製造的仿生製造

　　研究仿生製造系統的自組織機制與方法，例如：基於充分信息共用的仿生設計原理，基於多自律單元協同的分散式控制和基於進化機制的尋優策略；研究仿生製造的概念體系及其基礎，例如：仿生空間的形式化描述及其信息映射關係，仿生系統及其演化過程的複雜度計量方法。機械仿生與仿生製造是機械科學與生命科學、信息科學、材料科學等學科的高度融合，其研究內容包括生長成形工藝、仿生設計和製造系統、智能仿生機械和生物成形 製造等。目前所做的研究工作大多屬前沿探索性的工作，具有鮮明的基礎研究的特點，如果抓住機遇研究下去，將可能產生革命性的突破。今後應關註的研究領域有生物加工技術、仿生製造系統、基於快速原型製造技術的組織工程學，以及與生物工程相關的關鍵技術基礎等。

• 自生長成形工藝，即在製造過程中模仿生物外形結構的生長過程，使零件結構最外層各處形狀隨其應力值與理想狀態的差距作自適應伸縮直至滿意狀態為止；又如，將組織工程材料與快速成形製造相結合，製造生長單元的框架，在生長單元內部註入生長因數，使各生長單元並行生長，以解決與人體的相容性和與個體的適配 性及快速生成的需求，實現人體器官的人工製造。
• 仿生設計和仿生製造系統，即對先進位造系統採用生物比喻的方法進行研究，以解決先進位造系統中的一些關鍵技術問題。
• 智能仿生機械。
• 生物成形製造，如採用生物的方法製造微小複雜零件，開闢製造新工藝。

　　仿生製造為人類製造開闢了一個新的廣闊領域。人們在"仿生製造"中不僅是師法大自然，而且是開始學習與借鑒他們自身內秉的組織方式與運行模式。如果說製造 過程的機械化、自動化延伸了人類的體力，智能化延伸了人類的智力，那麼，"仿生製造"則是延伸人類自身的組織結構和進化過程。