GB/T 42444-2023仿生學(xué)術(shù)語、概念與方法論

ICS07080

CCSA.40

中華人民共和國國家標準

GB/T42444—2023/ISO184582015

:

仿生學(xué)術(shù)語概念與方法論

、

Biomimetics—Terminoloconcetsandmethodolo

gy,pgy

ISO184582015IDT

(:,)

2023-03-17發(fā)布2023-10-01實施

國家市場監(jiān)督管理總局發(fā)布

國家標準化管理委員會

GB/T42444—2023/ISO184582015

:

目次

前言

…………………………Ⅰ

引言

…………………………Ⅱ

范圍

1………………………1

規(guī)范性引用文件

2…………………………1

術(shù)語和定義

3………………1

仿生學(xué)的內(nèi)涵

4……………3

仿生學(xué)的本質(zhì)

4.1………………………3

與相關(guān)科學(xué)的界限和交叉領(lǐng)域

4.2……………………4

仿生產(chǎn)品及仿生流程

4.3………………4

使用仿生學(xué)方法的需求與概況

5…………5

仿生學(xué)的可行性性能和成功要素

5.1、…………………5

仿生學(xué)和可持續(xù)性

5.2…………………6

仿生學(xué)的局限性

5.3……………………6

仿生學(xué)交流過程

5.4……………………7

工程仿生過程

6……………7

概述

6.1…………………7

新思想的開發(fā)

6.2………………………8

抽象和類比

6.3…………………………10

從計劃階段到發(fā)明階段

6.4……………12

仿生學(xué)創(chuàng)新方法的實施

7…………………12

附錄資料性示例

A()……………………14

計算機輔助優(yōu)化

A.1…………………14

仿生蜘蛛絲

A.2………………………15

進化算法

A.3…………………………16

鰭條

A.4………………16

荷葉效應(yīng)

A.5…………………………17

自銳刀具

A.6…………………………18

新藝術(shù)風(fēng)格

A.7………………………18

斐波納契序列

A.8……………………19

奧林匹亞屋頂

A.9……………………19

鋼筋混凝土

A.10………………………19

皂膜類比

A.11…………………………19

參考文獻

……………………21

GB/T42444—2023/ISO184582015

:

前言

本文件按照標準化工作導(dǎo)則第部分標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則的規(guī)定

GB/T1.1—2020《1:》

起草

。

本文件等同采用仿生學(xué)術(shù)語概念與方法論

ISO18458:2015《、》。

本文件增加了規(guī)范性引用文件一章

“”。

請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任

。。

本文件由中國機械工業(yè)聯(lián)合會提出并歸口

。

本文件起草單位北京機械工業(yè)自動化研究所有限公司吉林大學(xué)奧精醫(yī)療科技股份有限公司

:、、。

本文件主要起草人秦修功張志輝江月于征磊王書鵬張寶玉尹作重高雪芹邵艷龍

:、、、、、、、、、

林志斌任露泉姜江孫遜唐聰杜已超聶子臨仇志燁

、、、、、、、。

Ⅰ

GB/T42444—2023/ISO184582015

:

引言

仿生學(xué)被認為是面向?qū)嶋H應(yīng)用效益的研究與開發(fā)方法通過分析從生物系統(tǒng)中所獲取的知識尋找

,,

解決問題的方案創(chuàng)造新的發(fā)明創(chuàng)新并將這些知識轉(zhuǎn)化到技術(shù)系統(tǒng)這種將生物學(xué)原理轉(zhuǎn)化到技術(shù)領(lǐng)

、,。

域的思想是仿生學(xué)的核心內(nèi)容見第章仿生學(xué)的內(nèi)涵

(4)。

將生物學(xué)解決方案轉(zhuǎn)化到技術(shù)應(yīng)用其背后的最基本動機是源于生物結(jié)構(gòu)可以根據(jù)它們的需要進

,

行優(yōu)化并由此成為重要且令人信服的應(yīng)用的靈感源泉到目前為止已有超過二百五十萬種物種及其

,。,

具體的特征在一定程度上被鑒定和描述因此對于仿生學(xué)而言有大量的可供解決實際問題的參照

。,,。

縱觀歷史仿生學(xué)的發(fā)展可分為以下幾個階段[1]約在世紀年代以模型為基礎(chǔ)的仿生學(xué)被

,:2050,

首次引入主要用于飛機車輛船舶的設(shè)計和建造通過基于相似理論推導(dǎo)出的建模規(guī)則將生物系統(tǒng)

,、、,,

的原理轉(zhuǎn)化到技術(shù)設(shè)計中世紀年代左右由于受到控制論的影響仿生學(xué)的兩大支柱生物學(xué)

。2060,,(

和技術(shù)首次在語言學(xué)上結(jié)合并建立了共同的語言學(xué)和方法論基礎(chǔ)這一基礎(chǔ)為仿生學(xué)領(lǐng)域的核心要

),。

素知識的轉(zhuǎn)化奠定了重要基礎(chǔ)自年以來仿生學(xué)已經(jīng)延伸至微米和納米尺度例如荷葉效

———。1980,(

應(yīng)的內(nèi)容[2]測量和制造技術(shù)新方法的出現(xiàn)是實現(xiàn)這些拓展的關(guān)鍵特別是世紀年代以來由

)。。2090,

于計算機科學(xué)納米技術(shù)機電一體化和生物技術(shù)等相關(guān)領(lǐng)域的迅速發(fā)展仿生學(xué)得到了進一步的推動

、、,。

在許多情況下正是這些領(lǐng)域的新發(fā)展使復(fù)雜生物系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化成為可能[3]

,。

如今仿生學(xué)日益被視為是一門已在產(chǎn)品與技術(shù)方面取得了眾多創(chuàng)新的科學(xué)學(xué)科這種高度跨學(xué)

,。

科的合作特點匯集了來自生物學(xué)工程科學(xué)和眾多其他學(xué)科領(lǐng)域的專家具有極大的創(chuàng)新潛力[4]由

,、,。

此仿生學(xué)現(xiàn)已成為許多大學(xué)和校外研究機構(gòu)研究和教學(xué)的對象同時制造企業(yè)也越來越多地轉(zhuǎn)向采

,。,

用仿生學(xué)方法開發(fā)新產(chǎn)品或優(yōu)化現(xiàn)有產(chǎn)品盡管越來越多的研究人員和用戶活躍在仿生學(xué)領(lǐng)域從生

。,

物學(xué)領(lǐng)域到技術(shù)領(lǐng)域的知識轉(zhuǎn)化仍是一個復(fù)雜的過程因而對相關(guān)人員提出了很高的要求

,。

大自然中有許多巧妙的解決辦法通?？梢詰{直覺理解然而要解釋其潛在的機制特別是解釋

“”,;,,

它們?nèi)绾螒?yīng)用于技術(shù)卻并非易事這種差異是它們與當(dāng)前和未來仿生學(xué)領(lǐng)域持續(xù)相關(guān)的原因之一并

。,

將在未來幾十年持續(xù)存在[5]

。

Ⅱ

GB/T42444—2023/ISO184582015

:

仿生學(xué)術(shù)語概念與方法論

、

1范圍

本文件對仿生學(xué)領(lǐng)域進行了分類和定義對許多仿生學(xué)術(shù)語進行了描述為科學(xué)產(chǎn)業(yè)和教育界的

,,、

仿生學(xué)術(shù)語提供了框架同時給出了從新思想開發(fā)到將仿生學(xué)方法應(yīng)用到仿生產(chǎn)品過程的描述本

。,。

文件還闡述了仿生學(xué)作為一種創(chuàng)新方法或可持續(xù)發(fā)展策略的潛力和局限性此外本文件概述了仿生

。,

學(xué)在不同領(lǐng)域的應(yīng)用并描述了仿生學(xué)研發(fā)方法與經(jīng)典研發(fā)形式的區(qū)別如果一個技術(shù)系統(tǒng)是按照本

,。

文件進行開發(fā)的那么它可以被稱為仿生系統(tǒng)

,“”。

本文件為仿生應(yīng)用提供了合理的框架旨在為仿生學(xué)領(lǐng)域工作的科學(xué)家和工程師提供一種通用的

,

語言為想要了解仿生學(xué)開發(fā)過程并希望將仿生學(xué)方法應(yīng)用到工作中的開發(fā)設(shè)計人員和用戶提供指

,,、

導(dǎo)和支持任何與自然界創(chuàng)造的生物學(xué)系統(tǒng)足夠相似并可用于其技術(shù)等價物開發(fā)的目標技術(shù)系統(tǒng)均

。,,

適用于本文件

。

2規(guī)范性引用文件

本文件沒有規(guī)范性引用文件

。

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件

。

31

.

抽象abstraction

根據(jù)對某個特定對象的觀察得出一般性結(jié)論的歸納過程

。

注在仿生學(xué)中這個結(jié)論是描述生物學(xué)系統(tǒng)潛在功能和運行原則的理想物理環(huán)境

:,。

32

.

類比analogy

用于描述兩個不同系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)之間關(guān)系的相似性