眼睛与仿生学 ppt课件
眼睛与仿生学ppt教案
遗传因素、环境因素、生活习惯和眼 部感染等均可能导致眼睛健康问题。
02
仿生学概念及发展历程
仿生学定义与研究领域
仿生学定义
仿生学是研究生物系统的结构和性 质，为工程技术提供新的设计思想 及工作原理的科学。
仿生学研究领域
包括生物力学、生物控制论、生物 信息学、生物电子学等多个学科交 叉领域。
仿生学发展历史回顾
昆虫复眼
由多个小眼组成，提供广阔视野和快速运 动检测能力。
鱼类眼睛
具有水晶体调节功能，可在水中清晰视物。
鸟类眼睛
位于头部两侧，提供全方位视野，同时适 应高速飞行需求。
哺乳动物眼睛
结构复杂，包括角膜、虹膜、晶状体等， 提供高分辨率和色彩识别能力。
夜间活动动物视觉适应机制
瞳孔调节
夜间活动动物通常具有较 大的瞳孔，以增加进入眼 睛的光线量。
智能眼镜在辅助视觉中的应用
通过实时图像处理和识别，智能眼镜可以帮助视力障碍者识别物体、文字、人脸等，提高生 活质量和社交能力。
智能眼镜的发展趋势
随着人工智能技术和硬件设备的不断进步，智能眼镜的功能将更加强大、便携和智能化，为 更多人群带来便利和帮助。
04
动物眼睛特性及其仿生启示
不同动物眼睛结构特性比较
眼球内容物
包括房水、晶状体和玻璃体，共同维持眼 球形态和折光功能。
眼部肌肉
包括眼外肌和眼内肌，控制眼球运动和调 节晶状体曲度。
视觉形成原理与过程
光线进入眼球
光线通过角膜、房水、晶状体和玻璃体， 投射到视网膜上。
视网膜感光
视网膜上的感光细胞（视杆细胞和视锥细 胞）接收光线刺激，转化为神经信号。
神经信号传导
06
总结回顾与拓展延伸
眼睛与仿生学
．齐读第1自然段，回答问题。
（1）这段话是围绕哪个词语来写的？ “重要感觉器官”
（2）为什么说它“重要”呢？ 获得外界百分之九十以上的信息
（3）运用了什么说明方法？为什么要 用这种说明方法？
作比较 突出眼睛这种感觉器官的重要性 有很强的说服力
朗读第2自然段
• （1）这一段是怎样介绍眼睛的基本功能的？
提示：“仿生学”“属于一门新兴边缘科学”，要具 体介绍并让读者懂得、理解，不是三言两语便成的， 如果过多介绍它，必然使文章又冗长又枯燥。文章并 非没有扣题，第3段的末尾两句其实已扣“仿生学”的 范畴，不过不用“仿生学”这一术语罢了。这样处理， 第一、第二部分衔接自然得多了。
齐读第4、5段。讨论下面问题
齐读第6～第8段， 然后讨论下列问题
• （1）蛙眼的功能特殊的地方是什么？
• 准确地捕捉食物和逃避敌害，长久生存 • （2）上面这句话所用的说明方法是什么？ • 举例子 作比较 列数字
• A．用具体数字说明青蛙生存时间的长久。
• B．运用列数字的说明方法，说明青蛙眼 睛的特殊功能。
• C．运用列数字的说明方法，说明青蛙的 眼睛的重大作用。
人眼（4-5）
人造眼
一般眼睛 蛙眼（6-8）
电子蛙眼
2、(4─14) 研究情况 及成果。
复眼
鹰眼（9）
电子鹰眼
象鼻虫（10-11）
地速计
蜜蜂（12-13） 偏光天文罗盘
蜻蜓、苍蝇（14） 复眼透镜
3、(15─16自然段)仿生学研究的意义、范围和任务，以 及发展重点。
三、说明顺序：
本文运用了由一般到特殊、由简单到复杂（由 浅入深）、由具体到抽象的逻辑顺序。
•
②举例子、列数字的说明方法；
眼睛与仿生学
眼睛与仿生学眼睛是人和动物的重要感觉器官。
人眼从外界获得的信息，不仅比其他感觉器官多得多，而且有些是其他感觉器官所不能获得的。
据研究，从外界进入人脑的信息，有百分之九十以上来自眼睛。
眼睛的基本功能感受光的刺激、识别图像：从外界景物来的光线，通过眼的光学系统投射到视网膜的感觉细胞上，感觉细胞把光的刺激转换成一种电信号，而后通过视神经传到大脑，再经过脑的综合分析，人和动物便看到了景物的形象、色彩和运动的状况。
人和各种动物的眼睛，构造是不同的，各种构造不同的眼睛，功能又都有特殊的地方。
研究、认识眼睛的各种构造和功能，可以从中得到重要的启示。
这对发展现代科学技术有重要的意义。
人眼的光学系统跟照相机是十分类似的。
但跟照相机只是把外界景物的图象映在照相软片上不同，人眼并不是把投射到视网膜上的图象一点不漏地传给大脑，而是先对图象进行信息加工，抽取线段、角度、弧度、运动、色度和明暗对比等包含重要信息的简单特征，并把它们编制成神经密码信号，再传给大脑。
人眼的这种信息加工原理，对于改进某些机器的输入装置和自动控制系统的传送器，研制新型跟踪和发现系统，都具有十分重要的参考价值。
人眼还可以对比周围的景物，使人感知自身的运动和位置状态，确定物体的距离、形状和相对大小。
人们由此得到启示，研制成功了一种叫做“生物一电子位置传送器”的“人造眼”。
进一步完善这种技术装置，将可以用来自动控制宇宙飞船下将阶段的制导，选择合适的着陆场地，并实现稳妥的着陆；还可以控制无人驾驶探险车，使它准确灵活地避开障碍，选择道路，在人迹从未到过的地方长途巡行。
你如果看过科教片《保护青蛙》，一定会为青蛙动作的敏捷、捕食的准确而赞叹不已。
青蛙所以能够具有这样一套特殊本领，主要是因为他有一双机能优异的大眼睛。
蛙眼对运动的物体简直是“明察秋毫”，而对静止不对的物体却是“视而不见”。
这是它适应特定环境所获得的一套特殊本领。
就是靠这套本领，青蛙才能准确的捕捉食物哈逃避敌害，在地球上生存了两百万年之久。
《眼睛与仿生学》(2024)
视觉辅助设备的创新
针对视觉障碍人群，设计更人性化、更便捷的视觉辅助设备，如 仿生眼、可穿戴视觉增强设备等。
视觉健康管理的普及
通过仿生学技术对视觉系统进行实时监测和评估，提供个性化的 视觉健康管理方案，降低视觉疾病的发生率。
光电成像技术
借鉴生物视觉系统的工作原理， 发展出高性能的光电成像技术，
如红外成像、微光夜视等。
2024/1/29
机器视觉技术
运用计算机视觉和图像处理技术， 模拟生物视觉系统的信息处理能力 ，实现目标识别、跟踪等功能。
仿生眼技术
通过模仿生物眼睛的结构和功能， 研发出具有自动调节焦距、高清晰 度等特点的仿生眼技术，应用于医 疗、军事等领域。
20
虚拟现实技术中视觉体验优化
2024/1/29
视觉仿真
通过计算机图形学技术，模拟真实世 界的视觉场景，提供沉浸式的视觉体 验。
交互设计
引入手势识别、眼球追踪等技术，增 强用户与虚拟世界的互动体验。
21
增强现实技术中视觉辅助系统
01
02
03
实时图像处理
利用计算机视觉技术，对 现实场景进行实时分析和 处理，提取关键信息。
手术安全性与有效性评估
对视觉矫正手术的安全性和有效性进行评估，为 患者提供更加安全、有效的治疗方案。
2024/1/29
13
视网膜病变治疗策略
01
视网膜病变的仿生治疗
利用仿生学原理，研发出能够模拟视网膜结构和功能的生物材料或装置
，用于治疗视网膜病变，如视网膜色素变性、黄斑变性等。
02
细胞移植与基因治疗
眼睛与仿生学
眼睛与仿生学眼睛是人和动物的重要感觉器官。
人眼从外界获得的信息，不仅比其他感觉器官多得多，而且有些是其他感觉器官所不能获得的。
据研究，从外界进入人脑的信息，有百分之九十以上来自眼睛。
眼睛的基本功能感受光的刺激、识别图像：从外界景物来的光线，通过眼的光学系统投射到视网膜的感觉细胞上，感觉细胞把光的刺激转换成一种电信号，而后通过视神经传到大脑，再经过脑的综合分析，人和动物便看到了景物的形象、色彩和运动的状况。
人和各种动物的眼睛，构造是不同的，各种构造不同的眼睛，功能又都有特殊的地方。
研究、认识眼睛的各种构造和功能，可以从中得到重要的启示。
这对发展现代科学技术有重要的意义。
人眼的光学系统跟照相机是十分类似的。
但跟照相机只是把外界景物的图象映在照相软片上不同，人眼并不是把投射到视网膜上的图象一点不漏地传给大脑，而是先对图象进行信息加工，抽取线段、角度、弧度、运动、色度和明暗对比等包含重要信息的简单特征，并把它们编制成神经密码信号，再传给大脑。
人眼的这种信息加工原理，对于改进某些机器的输入装置和自动控制系统的传送器，研制新型跟踪和发现系统，都具有十分重要的参考价值。
人眼还可以对比周围的景物，使人感知自身的运动和位置状态，确定物体的距离、形状和相对大小。
人们由此得到启示，研制成功了一种叫做“生物一电子位置传送器”的“人造眼” 。
进一步完善这种技术装置，将可以用来自动控制宇宙飞船下将阶段的制导，选择合适的着陆场地，并实现稳妥的着陆；还可以控制无人驾驶探险车，使它准确灵活地避开障碍，选择道路，在人迹从未到过的地方长途巡行。
你如果看过科教片《保护青蛙》，一定会为青蛙动作的敏捷、捕食的准确而赞叹不已。
青蛙所以能够具有这样一套特殊本领，主要是因为他有一双机能优异的大眼睛。
蛙眼对运动的物体简直是“明察秋毫”，而对静止不对的物体却是“视而不见”。
这是它适应特定环境所获得的一套特殊本领。
就是靠这套本领，青蛙才能准确的捕捉食物哈逃避敌害，在地球上生存了两百万年之久。
眼睛与仿生学精选
加强国内外科研机构、高校和企业之间的合作，共同推动仿生眼技 术的研发和应用。
培养复合型人才
重视复合型人才培养，为仿生眼技术的发展提供有力的人才支撑。
THANKS
感谢观看
02
仿生学概念及其在眼科应用
仿生学定义及发展历程
仿生学定义
仿生学是研究生物系统的结构和性质， 为工程技术提供新的设计思想及工作 原理的科学，属于生物科学与技术科 学之间的边缘学科。
发展历程
从古代模仿生物的行为到现代基于生物 学原理的技术创新，仿生学经历了漫长 的发展过程，涉及领域不断拓宽。
仿生材料在眼科治疗中应用现状
跨学科合作意义
整合生物学、医学、工程学等多学科资源，共同推动视觉系统仿生 技术的发展。
合作模式
建立跨学科研究团队，开展合作研究、学术交流和技术攻关等活动。
技术突破
在仿生芯片设计、视神经再生与修复、大脑视觉皮层功能重塑等方面 取得重要突破，为视觉系统仿生技术的进一步发展和应用奠定基础。
04
智能眼镜与增强现实技术在眼科应用前景
智能眼镜发展现状及市场需求分析
智能眼镜产品迭代迅速，功能日 益丰富，已逐渐融入人们的日常
生活。
随着人口老龄化加剧，眼科疾病 患者数量增加，对智能眼镜的需
求不断上升。
消费者对智能眼镜的认知度和接 受度逐渐提高，市场潜力巨大。
增强现实技术在眼科诊疗中辅助作用
增强现实技术可将虚拟信息叠 加到真实世界中，为眼科医生 提供实时、准确的诊断信息。
眼睛也是生物体之间非言 语交流的重要途径，如眼 神交流等。
人类对眼睛认识历程回顾
古代医学理论
古代医学家通过观察和实践，提出了一些关于眼睛结构和功能的理论，如中医的“五轮学 说”。
语文版中职语文拓展模块第5课《眼睛与仿生学》ppt课件(1)
鸟巢的艺术让建筑师们浮想联翩，他 们思考着如何借鉴大自然给的建筑灵感， 现在，这种设想已经有些成果了。2008 年北京奥运会的标志性建筑——国家体 育场就是一个“鸟巢”式建筑，结构的 组件相互支撑，形成了网络状的构架， 它就像树枝编织的鸟巢，简洁而典雅。
• 科学家通过研究大凤蝶发现其翅膀颜色本来是黄 色和蓝色的，但是，在一般人看起来，它却是绿 色的，这是为什么呢？原来科学家发现在显微镜 下：蝴蝶翅膀上有很多很小的下凹的小坑，小坑 底是黄色的，而坑的斜坡上是蓝色的，当阳光照 射在蝴蝶翅膀上的时候，由于发生光的折射作用， 人眼看到的蝴蝶就是绿色的。根据这个现象，人 们在纸币或信用卡上也设置了许多小坑，这样， 无论假币有多么逼真，都难逃光学设备的“法 眼”。
六、医学仿生学──已制成的有原子动力心脏，人工肾， 能做出六个基本动作的假手。
第二十章 第５节
磁生电
S
N
如果把电源“+”极与导线连接，可观察到 的现象是______________________,断开电 路则可观察到_______________________。
电能生磁
电能生磁
如何才能让磁产生电呢？
• 目前仿生学已经成为现代发展新技术的重要途径。其研 究范围已发展有：
一、感觉器官模拟──目前以眼、耳、鼻三种器官为主。 已模拟制成了“人造眼”、“电子耳”、“电子鼻”、 “电子警犬”等。
二、神经元和神经网络模拟──目前已制成的“人工智 能机”。
三、生物定向和导航──目前已制成的有：模仿蝙蝠的 盲人“探路仪”；模仿能感知千分之一温度变化的响尾 蛇“探热器”；模仿鸟类迁飞和鱼、龟、鲸等回游的机 制，以研制导航机制；模仿蜜蜂“太阳罗盘”和生物种 的“偏光罗盘”，“人工电子蜜蜂”；模仿蚊、蝇等具 有天然导航器官──楫翅的“振动陀螺仪”，用于高速 飞机和火箭。
《眼睛与仿生学》课件
光感受器的仿生设计
科学家们试图将仿生设计与纳米技术相结合，以模拟光感受器的功能，为失明患者提供更高分辨率的视觉。
仿生设计
2
仿生设计可以改善晶状体的功能，提高
手术治疗效果，并减少手术风险。
3
辅助视觉系统的研究与应用
通过仿生眼技术，开发辅助视觉系统可 以帮助视力受损的人们获得更好的生活 质量。
仿生眼的医疗应用
仿生眼技术可应用于治疗眼疾，如近视、 远视和斜视等，为患者提供更好的治疗 选择。
结论
仿生学带来的机遇和挑战
仿生学在眼科学中的应用为我们提供了许多新机遇，但同时也面临着技术、伦理和安全等方 面的挑战。
未来唯物的眼科学发展趋势
未来，随着仿生学的发展和技术的进步，眼科学将继续取得突破，为人们带来更好的视力健 康。
《眼睛与仿生学》PPT课 件
提供对眼睛与仿生学的全面介绍，揭示仿生学在眼科学中的应用。通过引人 入胜的幻灯片，探索眼睛解剖结构、仿生眼研究和应用前景。
引言
什么是仿生学
仿生学是一门借鉴生物学原 理的跨学科科学，通过模仿 生物系统的结构和功能，设 计和开发新的技术和产品。
仿生学发展历程
自古以来，人们就在通过观 察自然界中的生物来寻找解 决问题的灵感。仿生学作为 学科正式形成于20世纪，成 为一种研究生物启发技术的 方法。
3. Johnson, M., & Smith, K. (2020). The Future of Bionics: Application of Bio-inspired Technology in Ophthalmology. Journal of Ophthalmic & Vision Research, 15(3), 199-212.
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
其他各种动物眼睛
不同的眼睛 人眼
的功能及科技意义
眼睛的构造或功能
研究的启示
略
略
蛙眼
能够敏捷地发现具有 特定形状的运动目标
雷达系统 人造卫星跟踪系统
鹰眼 象鼻虫眼
蜜蜂眼 蜻蜓眼
视野广阔 视敏度高
“天然速度计”
具有特殊的结构，可以 利用太阳偏振光来导航
角膜由许许多多个六角 形的小眼角膜排列构成
电子鹰眼（控制远程激 光制导武器、导弹跟踪）
地速计
偏光天文罗盘
复眼透镜 复眼照相机
说明顺序
不同的眼睛 眼睛的构造或功能
研究的启示
人眼
略
略
单
蛙眼
能够敏捷地发现具 有特定形状的运动
目标
雷达系统、人造卫 星跟踪系统
眼
鹰眼
Байду номын сангаас
视野广阔 视敏度高
电子鹰眼（控制远 程激光制导武器、
导弹跟踪）
象鼻虫眼 “天然速度计”
什么是仿生学？
仿生学是在生物科学与技术 科学之间发展起来的，他的任务 是用生物体结构与功能的原理， 去改善现有的或创造新型的机械 系统、仪器设备、建筑结构和工 艺过程。
人眼的两种功能及科技意义
对图像进行信息加工
对比周围的景物，使 人感知自身运动和位 置状态。确定物体的 距离、形状和相对大 小
某些机器的输入装置 自动控制系统的传送器 新型跟踪和发现系统
鲨鱼皮泳衣
菲尔普斯
地速计
具有特殊的结构，
复 眼
蜜蜂眼
可以利用太阳偏振 “偏光天文罗盘” 光来导航
蜻蜓眼
角膜由许许多多个 六角形的小眼角膜
排列构成
“复眼透镜”、 “复眼照相机”
整体结构
总
（1-3）眼睛的重要作用及感知外物的基本 原理；研究眼睛功能和结构的重要意义。
（4-14）各种眼睛的功能及仿生学的意义。
总
（15-16）说明仿生学的任务及其发展重点。