『壹』 這是什麼蒼蠅
估計是肉蠅
圖片來自網路圖片
『貳』 這是什麼蒼蠅
家蠅（Musca domestica），是雙翅目(Diptera)蠅科(Muscidae)的常見昆蟲，深灰色，腹部有污黃色的區域，胸部有縱形條紋。體長約5～7公釐(0.2～0.3寸)。復眼顯著，約有4,000個小眼面。曾是城市內主要的擾人昆蟲和影響公共衛生的問題的主要原因，利用防蠅罩、冰箱以及有蓋容器來保護食物可阻止家蠅傳播疾病。
『叄』 誰知道哪種昆蟲有什麼本領
昆蟲仿生學
――昆蟲與自動化的微妙聯系
控制與自動化技術有一個很重要的應用領域就是生物控制。生物控制是生命科學和信息科學相結合的產物。生物控制研究的內容十分廣泛，主要包括：研究生物體中通信和控制的動態過程，研究生命體遺傳、發育、進化中的動力學規律，研究生物體與周圍環境相互聯系和制約中的反饋機制；進一步通過信息技術和自動化手段在不同的結構層次（群體、個體、器官、細胞、分子、量子）上予以控制，乃至把高度發達的生物機能作為工程系統或社會經濟系統控制或決策中的「參考系」等。在生物控制中，有一個比較年輕的研究方向就是仿生學。仿生，簡單地講就是用人造裝置對有生命物質進行模擬。廣義地，仿生技術可用概括為模擬生物系統的信息加工、能量轉換和力學結構，用以改進或建造工程技術系統。而昆蟲仿生學，則是以昆蟲為研究對象，模擬昆蟲的感官、定向系統、肢體運動等，並將其應用於工程實踐。仿生技術研究的內容非常廣泛，大致有信息仿生、控制仿生、力學仿生、化學仿生以及醫學仿生這五個方面，本文結合昆蟲仿生學中的成功案例和最新成果，從其中的幾個方面來介紹昆蟲仿生學的應用，以闡明昆蟲與自動化技術的微妙聯系。
（1） 信息仿生
信息仿生包括感官仿生，細胞內和細胞間通信、動物間通信仿生，以及智能仿生等方面，
在昆蟲仿生學中，信息仿生主要是模仿昆蟲的感覺器官進行信息的收集與加工，具有這種功能的裝置我們稱之為仿生感測器。目前的仿生感測器模仿昆蟲的視覺和嗅覺的居多。
復眼是昆蟲的主要視覺器官，通常在昆蟲的頭部佔有突出的位置。復眼是由許多六角形的小眼組成的，每個小眼與單眼的基本構造相同。復眼的體積越大，小眼的數量就越多，看東西的視力也就越強。復眼中的小眼的數目變化很大，從最少的只有一個小眼，到最多的有數萬個小眼。例如有一種螞蟻的的工蟻只有一個小眼，蝴蝶有1.2～1.7萬個小眼，蜻蜓則有1～28萬個小眼，家蠅有4千個小眼。 小眼的構造很精巧，它有一個如凸透鏡一樣的集光裝置，叫角膜鏡，就是小眼表面的六角形凸鏡，下面連著圓錐形的晶體，在這些集光器下面連接著視覺神經。神經感受集光器傳入的光點而感覺到光的刺激，而後造成「點的影像」，許多小眼的點的影像相互作用就組成「鑲嵌的影像」。如果把昆蟲的一隻復眼縱向剖開，在放大鏡或顯微鏡小觀察，多棱的小眼聚集在一起，很象一隻奇妙的萬花筒。
科學家們根據昆蟲單復眼的構造特點，造出了大屏幕彩電，又可將一台台小彩電熒光屏組成一個大畫面，且可在同一屏幕上任意位置框出某幾個特定的小畫面，既可播映相同的畫面，又可播映不同的畫面；根據昆蟲復眼的結構特點研製成功的多孔徑光學系統裝置，更易於搜索到目標，已在國外一些重要武器系統中應用。根據某些水生昆蟲的組成復眼的單眼之間相互抑制的原理，製成的側抑制電子模型，用於各類攝影系統，拍出的照片可增強圖像邊緣反差和突出輪廓，還可用來提高雷達的顯示靈敏度，也可用於文字和圖片識別系統的預 處理工作。美國利用昆蟲復眼加工信息及定向導航原理，研製了具有很大實用價值的仿昆蟲復眼尋的末制導導引頭的工程模型。
雖然有這么多昆蟲復眼的仿生裝置應用於工程實際，但對於昆蟲復眼的仿生研究從未停息過。科爾-吉爾伯特，康奈爾大學昆蟲學教授，他現在正在研究肉蠅交配過程中雄蠅快速抓住雌蠅的機理。他說：肉蠅的腦袋雖然很小，但飛行的速度非常快，每秒鍾能超過2米。如果考慮體積與速度二者的比例關系，將人與肉蠅進行對比，為了達到與肉蠅同樣的速度，這個人必須以每秒408米的超音速速度飛跑，或者必須要達到F-15 Eagle戰斗機最高速時的一半速度。奇怪的是，在這樣高速飛行且頭部高速轉動的情況下，雄肉蠅仍能准確輕松地抓住雌肉蠅，這說明雄肉蠅將復眼的高分辨力部分始終聚焦於雌肉蠅身上。為了追逐雌肉蠅進行交配，雄肉蠅在它們的復眼中進化出來高分辨力區域，但這些高分辨力區域並不總是必要的。吉爾伯特說，一些雄肉蠅是盯住了它們的目標，但一些沒有。認清雄肉蠅的視線目標是很重要的，因為像空間敏銳性、圖像接收細胞處理速度等視覺機制是隨著雄肉蠅的視網膜和視角的不同而不同的。為了研究雄肉蠅的性追逐行為，吉爾伯特及其同事利用一台每秒250幀的高速數碼攝像機來拍攝飛行中的肉蠅。通過觀察單幀圖像，昆蟲學家計算出每隻雄肉蠅頭部的精確旋轉角度。經過仔細研究復眼的不同小平面，他們測量出雄肉蠅的視軸間距，並區分出復眼的高分辨力區和低分辨力區。接著，昆蟲學家將數字影像導入計算機中一種圖像軟體程序，並添加入雌肉蠅的方點陣圖，然後經由該電腦圖像軟體將數字文檔轉變為三維動畫。他們還在三維動畫中進一步運用一種「光線追蹤」技術，收集雄肉蠅視線方位，以此來觀察雄肉蠅是利用復眼的哪一部位來跟蹤雌肉蠅的。然而昆蟲學家發現，雄肉蠅在追逐雌肉蠅的飛行過程中轉動頭部，雖然有高精確度的復眼平面部位，但它們並不是非得使用。吉爾伯特說，關於這種奇怪的視覺生理和神經處理過程的詳細解釋，將有助於軍事和航天工程師製造出具有先進追蹤探測系統的炮彈和飛機。我們的下一步目標是，研究雄肉蠅在頭部高速轉動情況下如何進行視覺引導
昆蟲的絕大部分嗅覺感受器位於觸角。如多音柞蠶的觸角上至少有6萬根感覺毛，15萬個感覺細胞。也就是說，昆蟲主要是靠觸角來「聞」植物氣味。但某些鱗翅目昆蟲幼蟲的下鄂須上也有嗅覺感受器，只是靈敏度要比觸角低得多(Dethier，1951)。觸角按其形狀特點可分為羽狀、棒槌狀、球桿狀、念珠狀和剛毛狀等。羽毛狀觸角可以看作是最發達的「氣味濾器」。它的各個分枝的表面有成千上萬的、與分枝相垂直的感覺毛，從而使表面積大大增加。巨大的表面和特別的幾何排列，使觸角能夠從過往的氣流中有效地篩選出氣味分子。觸角上的嗅覺感器有毛形、錐形、腔錐形和板形等。前二者具有象毛一樣的外形；腔錐形感器是包埋在由表皮內陷而成的、開口在表面上的腔內的一個釘狀物；板形感器則是一個環形的表面結構，其上有很多微孔。正是這些形形色色的嗅覺感器接受氣味信息而引導昆蟲找到宿主植物的。
在靜息空氣中，植物散發的氣味分子在氣味源附近形成一個球形的活性區間，而在流動的空氣中，這個活性區間是半橢球形，其長軸沿順風方向。所謂的活性區間是指氣味分子的濃度可以引起昆蟲行為上的反應的空間范圍。在活性區間內氣味分子的濃度並不是均勻一致的。 Murlis and Jones(1981)發現在高氣味源下風方向5米處測得的氣味分子的濃度是高、低相間突發性變比的，也就是說處於這個位置的昆蟲一段時間內感受到極低濃度的氣味，而過一段時間則可能感受到高濃度的氣味。人們推測形成這種現象的原因與受溫差影響的空氣湍流和氣味分子本身的運動有關。在空中飛行的昆蟲一旦進入活性區間，總是表現出一種側逆風「之」字形飛行運動。當感受到較高濃度的氣味分子時，昆蟲保持原有飛行方向；當失去氣味分子時，昆蟲則改變飛行方向，直到重新遇到氣味分子為止(David，1982)。步行昆蟲尋找氣味源的行為與此類似(Tobin．1981)：1、感受到氣味後逆風運動；2、在活性區間以「之」字形路徑步行；3、能感受活性區間邊緣，即在遇到氣味濃度突然下降時，昆蟲轉向相反方向運動，使自己保持在活性區間內。
根據昆蟲嗅覺定向的原理，科學家們通過對蛾類進行訓練，可以使之對特定的氣味作出反應。目前，昆蟲學家正將這項昆蟲研究轉移到軍事應用上，試圖利用受過訓練的蛾類來探 測出人造爆炸物、大麻之類的非法、危險物品。
當然也有利用昆蟲其他感覺器官的仿生感測器。科研人員研究一種名為Melanophila的甲蟲，它能遙感50千米以外森林火災引起的紅外輻射。這種甲蟲會群聚在森林火災附近，在樹皮內側產卵。研究人員現，這種甲蟲具有一種獨特的結構，幫助它們探測紅外輻射。這種甲蟲翅膀下的碟式結構包含70個很小的洋蔥狀結構，能起到紅外感測器的作用。科研人員復制和改進這種天然的壓電晶體感測器結構，以便製造出一種無需專門冷卻、卻可室溫下工作的紅外探測器。
（2） 控制仿生
控制仿生包括體內穩態穩態調控、肢體運動控制、動物的定向導航、生態系統的漲落等。
控制仿生最早應用在航天事業中，用來調節人造衛星的溫度。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正反兩面輻射、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。
目前，控制仿生的研究熱點是仿生機器人。據報道，一種稱為「仿生蒼蠅」的機器人可能會引起戰場外科的一場革命。它將是第一種在戰場上那能被帶領到負傷軍人那裡和給他們作緊急處理的機器人，在那裡，由外科醫生操作太危險了。以前的外科醫生機器人局限性很大，因為它們依靠受傷的軍人攜帶。 「仿生蒼蠅」找到傷員後，就展開它的馬達驅動的手臂，執行外科手術，由可能在數百英里遠的醫生來引導。這種新的機器人是第一次使用兩只手臂來進行遙控外科操作。遠程外科醫生用視頻照相機, 3D視頻圖像，立體聲和遠程工具和力量反饋來控制機器人。當外科醫生移動工具，仿生蒼蠅的手臂就進行模仿。當機器人碰到軟組織，外科醫生就通過力量反饋感到有阻力。它已經被美國軍醫使用，作為訓練幫助，並且在動物身上進行一些復雜的操作。
輪子的滾動被認為是效率最高的運動形式，已經有悠久的歷史。正因為如此，老一代的機器人大多是靠輪子作上下、前後、左右的機械運動。雖然近年來一些科學家提出「類人機器人」這一新的機器人的發展趨勢，但為什麼要用兩條腿交替行走代替輪子的滾動？前者是否有優勢，其優勢又在哪裡等，一直是科學家所關心的問題。美國加州大學伯克利分校波利-佩達爾實驗室的羅伯特•菲爾教授希望通過研究昆蟲的運動方式，找出這些問題的答案。他發現所有的生物，從人類到蟑螂，它們的行走方式都是相同的。但它們並不滾動，而是雙足或多足交替行走。 羅伯特教授指出，這種交替行走的方式之所以被所有的生物採納，是因為它具有明顯的優勢，那就是靈活的自我操控能力。通過觀察表明，當動物跑過復雜地形時，會對遇到的干擾進行自我調整。這對於用輪子前行的機器人而言，就很難做到。研究人員所做的試驗之一就是，將蟑螂放在運動的平板傳送帶上，觀察它的運動方式。結果發現，蟑螂運動時，總是三條腿為一組，交替前行。 斯坦福大學的馬克•庫特科斯基教授說：「對我而言，最有意思的是當你去抓昆蟲的時候，它們跑得非常快，例如蟑螂的逃跑速度就非常快，當它快速逃竄時，根本不用思考。蟑螂長了六條腿，而六條腿的分布形式允許它這樣運動。人們從中學到的是，在細節上如何讓機器人繞過障礙物快速運動，同時不需要復雜的控制系統。」 通過對蟑螂的模仿，馬克的研究小組研製出了仿生機器人，或者更形象地說——機器蟑螂「斯普羅利塔」。它不但有六條腿，在外形上也與蟑螂相似。馬克還使用了一些自然界中能夠靈活變形的材料，讓「斯普羅利塔」從行動上更像只昆蟲。其實，「斯普羅利塔」並不是唯一的「仿蟑螂」機器人，美國麥吉爾大學的機器人「萊科斯」同樣「長」了六條靈活的腿，它不但可以跨越障礙，而且行動更快速，每秒可以行走3米。
科研人員表示，依照目前研究的結果，他們有信心製造出新一代操控靈活的仿蟑螂機器人用來從事搜尋、援救這些任務。當有地震或恐怖襲擊或緊急事件發生時，一批這樣的機器人可以快速出擊，並在任何地方靈活快捷地鎖定目標。
（3）力學仿生
控制仿生主要是關於動物飛行、運動動力學的研究。力學仿生主要應用於航空航天事業。蜻蜒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。蜻蜒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72km/小時。此外，蜻蜒的飛行行為簡單，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。蜻蜒依靠加重的翅痣在高速飛行時安然無恙，於是人們仿效蜻蜒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。
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的導航儀。科學家據此原理研製成一代新型導航儀——振動陀螺儀，大大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。
跳蚤的跳躍本領十分高強，航空專家對此進行了大量研究，英國一飛機製造公司從其垂直起跳的方式受到啟發，成功製造出了一種幾乎能垂直起落的鷂式飛機。
（4） 化學仿生
化學仿生主要研究生物體內一些特殊的化學過程，以便使這些過程也能在工業中實現。化學仿生最早應用於軍事。
屁步甲炮蟲自衛時，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。
（5） 總結
上面主要結合自動化技術闡述了昆蟲仿生學在檢測技術、自動控制以及仿生機器人方面
的應用。當然昆蟲仿生學的應用遠不止如此。昆蟲在億萬年的進化過程中，隨著環境的變遷而逐漸進化，都在不同程度地發展著各自的生存本領。隨著社會的發展，人們對昆蟲的各種生命活動掌握得越來越多，越來越意識到昆蟲對人類的重要性，再加上信息技術特別是計算機新一代生物電子技術在昆蟲學上的應用，模擬昆蟲的感應能力而研製的檢測物質種類和濃度的生物感測器，參照昆蟲神經結構開發的能夠模仿大腦活動的計算機等等一系列的生物技術工程，將會由科學家的設想變為現實，並進入各個領域，昆蟲將會為人類做出更大的貢獻。