胚胎型仿生自修复技术 [Embryonic Bio-inspired Self-healing Technology] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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李岳，钱彦岭 等 著

图书标签:

• 自修复材料
• 仿生学
• 胚胎学
• 材料科学
• 生物材料
• 智能材料
• 损伤控制
• 组织工程
• 生物医学工程
• 自组装

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118090536

版次：1

商品编码：11553362

包装：平装

外文名称：Embryonic Bio-inspired Self-healing Technology

开本：32开

出版时间：2014-08-01

用纸：胶版纸

页数：184

正文语种：中文

内容简介

　　《胚胎型仿生自修复技术》首先介绍了胚胎型仿生自修复硬件的研究现状与发展趋势，然后分别从原核和真核两个方面对仿生自修复硬件涉及的生物学原理进行了研究探讨，以此为基础，重点论述了胚胎仿生自修复硬件的基本原理和硬件结构，并分别以4×4的乘法器、FIR滤波器和模糊控制器为对象，研究了基于FPGA的仿生自修复硬件、真核仿生阵列和内分泌仿生阵列的设计和实现方法。
　　《胚胎型仿生自修复技术》适合于电子系统设计人员及相关研究人员阅读，也可作为电子系统设计、微电子与纳米技术、可靠性设计与维修工程等相关专业研究生和高年级本科生的教材或参考书。

目录

第1章 绪论
1.1 引言
1.2 仿生硬件的基本框架
1.2.1 P轴：进化硬件
1.2.2 O轴：复制与再生硬件
1.2.3 E轴：后天学习硬件
1.2.4 混合POE硬件
1.3 胚胎型仿生自修复硬件的研究现状与发展趋势
1.3.1 胚胎电子细胞的结构设计
1.3.2 胚胎电子阵列的发育与自修复
1.3.3 胚胎电子阵列的应用
1.4 全书组织结构

第2章 仿生自修复硬件生物学基础
2.1 生物系统的分类与修复层次
2.1.1 生物的分类
2.1.2 生物体的修复层次
2.2 原核生物系统
2.2.1 原核细胞及其结构
2.2.2 原核生物的遗传物质及其特性
2.2.3 原核细胞群落及相互作用
2.2.4 细菌耐药性的形成
2.3 真核生物系统
2.3.1 真核细胞及其结构
2.3.2 生物体的发育
2.3.3 生物细胞的通信
2.3.4 生物体的自修复
2.3.5 生物体的內分泌系统
2.4 本章小结

第3章 仿生自修复硬件基本原理
3.1 仿生自修复模型
3.1.1 真核仿生模型
3.1.2 原核仿生模型
3.1.3 內分泌仿生模型
3.2 仿生自修复硬件的体系结构
3.2.1 网状结构
3.2.2 总线结构
3.2.3 复合结构
3.3 仿生自修复硬件的故障自检测方法
3.3.1 模块多模冗余
3.3.2 关键信息编码冗余
3.3.3 对称自检测
3.3.4 细胞互检
3.4 仿生自修复硬件的自修复机制
3.4.1 单细胞移除机制
3.4.2 列（行）移除机制
3.4.3 细胞移除机制
3.4.4 Szasz移除机制
3.4.5 Lala移除机制
3.4.6 复合移除机制
3.4.7 自修复机制的可靠性分析
3.5 仿生自修复硬件的实现方法
3.5.1 专用芯片的实现
3.5.2 基于可编程逻辑器件的实现
3.6 本章小结

第4章 仿生自修复硬件的基本结构
4.1 仿生电子阵列结构
4.1.1 真核仿生阵列结构
4.1.2 原核仿生阵列结构
4.1.3 內分泌仿生阵列结构
4.2 功能模块结构
4.2.1 基于MUX的基本结构
4.2.2 基于MUX的对称自检结构
4.2.3 基于LUT的基本结构
4.3 输入输出模块结构
4.3.1 传统输入输出模块结构
4.3.2 链状结构布线资源
4.3.3 对称布线连接
4.3.4 內分泌细胞输入输出模块结构
4.4 配置存储模块结构
4.4.1 基于查找表结构
4.4.2 基于移位寄存器结构
4.5 其他常见模块结构
4.5.1 地址模块基本结构
4.5.2 基于扩展海明码的自检模块结构
4.6 本章小结

第5章 仿生自修复硬件的设计与实现
5.1 基于FPGA的仿生自修复乘法器
5.1.1 基于FPGA的仿生自修复硬件实现步骤
5.1.2 乘法器详细设计步骤与结果分析
5.1.3 基于原核仿生阵列的乘法器
5.2 基于真核仿生阵列的FIR滤波器
5.2.1 FIR滤波器及其实现结构
5.2.2 FIR滤波器的仿生电子阵列实现基础
5.2.3 仿生自修复FIR滤波器设计
5.2.4 仿生自修复FIR滤波器仿真与验证
5.3 基于内分泌仿生阵列的模糊控制器
5.3.1 一级直线型倒立摆建模
5.3.2 仿生自修复模糊控制器设计及实现
5.3.3 模糊控制器仿真验证
5.3.4 模糊控制器实验验证
5.4 本章小结

参考文献

前言/序言

《生命的韧性：物质世界的自我复苏与再生》 生命，是宇宙中最令人惊叹的现象之一。从最微小的单细胞生物到庞大复杂的生态系统，生命展现出一种难以置信的自我维持、自我修复和自我进化的能力。这种能力，不仅仅体现在生物体应对损伤、疾病和环境变化时的强大生命力，更深刻地体现在其物质构成和内在运作机制之中。本书《生命的韧性：物质世界的自我复苏与再生》并非聚焦于某个具体的生物学过程，而是将目光投向生命背后那普遍存在的、能够让物质系统抵抗衰败、修复损伤、并最终实现某种形式“重生”的深层原理。 我们将首先从“结构”这一生命得以存在的基石出发。在自然界中，生物体以其精巧绝伦的结构设计，巧妙地实现了强度、柔韧性与自我维护的统一。例如，骨骼并非简单的矿物质堆积，而是由纳米晶体和有机蛋白交织而成的复杂复合材料，这种结构在承受压力的同时，也能够不断进行微损伤的修复，保持其结构的完整性。皮肤，作为我们抵御外界侵袭的第一道屏障，其多层结构的精妙之处在于，表皮细胞的不断更新与修复，能够快速弥补表皮的破损，阻挡病原体的入侵。本书将深入探讨这些生物结构的自适应性，分析它们如何通过层次化的设计、材料的梯度分布、以及智能化的力学响应，来应对外部的机械损伤、化学侵蚀以及环境的动态变化。我们将审视蜘蛛网的韧性，观察树木应对风暴的弯曲之道，理解贝壳的抗压能力，并从中提炼出适用于非生命材料的结构设计灵感。这部分内容将引出关于“韧性材料”的普遍概念，即那些不仅能够承受外力，更能主动适应和修复自身损伤的材料。 接着，我们将目光转向“物质循环与再生”。生命系统是一个开放的、动态的物质交换系统。细胞的新陈代谢，不断地合成新的分子，分解旧的分子，并在这一过程中实现物质的更新与再生。生物体能够将摄入的食物转化为自身的组成部分，并将废弃物排出体外。更宏观地说，生态系统通过物质循环，将死亡的生物体分解为基础元素，再供新的生命生长。本书将探讨这些物质循环的内在机制，分析生物体如何通过酶促反应、信号传导以及能量驱动，来实现高效的物质转化与利用。我们将以植物的生长为例，了解它们如何从土壤和空气中吸收养分，并将其转化为复杂的有机物。我们将分析动物如何消化食物，并将营养物质输送到全身，同时将代谢废物排出。从微观的分子层面到宏观的生态系统层面，我们将揭示生命系统如何在持续的物质流动中，维持自身的完整性与活力。这部分内容将引申出“自修复材料”的理念，即那些能够模拟生物体物质更新过程，通过内在机制或外部引入的修复剂，来弥合裂纹、恢复功能、甚至实现部分“再生”的材料。 随后，我们将深入探究“信息传递与调控”。生命系统的运作，离不开精密的内部信息传递与调控网络。从基因的表达调控，到细胞间的信号交流，再到神经系统的信号传递，生命体能够准确地感知内外部环境的变化，并做出恰当的响应。这种信息传递与调控机制，使得生命系统能够在复杂多变的环境中保持稳定，并在受到损伤时，能够快速启动修复程序。本书将详细解析生命体中信息传递的各种形式，包括化学信号（如激素、神经递质）、电信号以及机械信号。我们将研究细胞如何通过受体蛋白感知外界信号，以及信号如何通过级联反应在细胞内部放大和传递。我们将分析免疫系统如何识别并清除外来病原体，以及伤口愈合过程中的细胞迁移与分化。这部分内容将启发我们思考，如何将这种信息传递与调控的原理，应用于构建更加智能化的物质系统，使其能够监测自身的损伤状况，并自主启动修复过程。我们将思考“传感”与“响应”的耦合，以及如何设计具有内在“智能”的材料。 在“环境适应与演化”的章节中，我们将看到生命系统是如何在漫长的地质年代中，不断适应各种严酷的环境，并通过自然选择演化出更强大的生命力。从深海的极端环境到沙漠的高温干旱，生命总能找到生存之道，并且随着时间的推移，变得更加强大和复杂。这种适应性，不仅仅是生物体的被动反应，更是一种主动的、动态的对环境的适应与超越。本书将探讨生物体在面对压力时，如何通过改变自身的生理、生化甚至结构特征来适应。我们将分析生物体如何发展出耐受极端温度、辐射、毒素的能力。我们将审视生物体的“学习”与“记忆”能力，以及它们如何将这些经验传承下去。这部分内容将引导我们思考，如何设计那些能够主动适应环境变化，甚至在不利条件下实现“优化”的材料。我们将探讨“环境响应性材料”的可能性，即那些能够根据外界环境（如温度、湿度、光照、pH值）的变化，改变自身性能或触发修复机制的材料。 最后，我们将对“生命韧性的本质”进行总结与升华。生命之所以能够展现出如此强大的韧性，并非仅仅依赖于某种单一的机制，而是多种原理相互作用、相互协同的结果。它是一种整体性的、涌现性的能力，是在无数微观相互作用中诞生的宏观现象。本书将尝试从信息、物质、能量和结构等多个维度，构建一个更为普适的“韧性”框架，探讨生物体如何在动态平衡中实现自我维持和自我修复。我们将反思，人类在追求材料进步的过程中，能否从生命体系中获得更深刻的启示，创造出更可持续、更具生命力的物质世界。本书并非旨在提供一套完整的技术手册，而是希望通过对生命韧性原理的深入剖析，激发读者对物质世界潜在可能性的无限遐想，引导我们以一种全新的视角，去理解和创造那些能够与自然和谐共处，并展现出生命般强大生命力的材料和系统。 《生命的韧性：物质世界的自我复苏与再生》是一次跨越学科界限的探索之旅，它将带领我们从生物学的视角，重新审视材料科学、工程学、化学乃至信息科学的未来发展方向。本书将为那些渴望创造更持久、更智能、更具自我修复能力的物质世界的工程师、科学家和创新者，提供一种全新的思考范式和灵感源泉。它将让我们明白，生命的韧性，或许正是我们通往更可持续、更繁荣未来的关键钥匙。

评分☆☆☆☆☆

我对“自修复”这个概念一直很着迷，总觉得这是一种非常接近于生命本质的能力。而当我在偶然的机会了解到《胚胎型仿生自修复技术》这本书时，我的好奇心被彻底点燃了。书名中的“胚胎型”三个字，瞬间就将我的思绪带到了生命的起点，那个从一个简单的细胞开始，却能孕育出如此复杂而有序生命的奇妙过程。我迫切地想知道，这本书是如何将生命胚胎发育过程中那种精密的、不断生成和组织的过程，巧妙地融入到材料的自修复技术中的？我期待书中能够详细介绍，是否是利用了胚胎在发育过程中细胞的分化、增殖、迁移等原理，来模拟材料在损伤后如何“再生”？这种仿生思路，是否能够实现比以往任何自修复技术都更高级、更全面的修复效果？我脑海中已经勾勒出无数可能的应用场景，从延长产品寿命，到减少资源浪费，再到提升人类生活的安全性和舒适度。这本书，在我看来，不仅仅是关于材料科学的进步，更是一种对生命智慧的致敬，是对未来科技发展方向的深刻启示。

评分☆☆☆☆☆

我是一个对自然界充满敬畏的人，尤其着迷于生命体那令人叹为观止的适应性和生存能力。这本书的书名《胚胎型仿生自修复技术》恰好触及了我内心深处的好奇点。我一直觉得，我们人类在漫长的进化过程中，早已发展出了一套无比精巧的生存和修复机制，而“胚胎型”这个词，更是将这种生命起源的奥秘与工程技术联系了起来，这让我感到非常兴奋。我迫切地想知道，作者是如何从胚胎的发育过程中汲取灵感的？胚胎在形成过程中，细胞如何分化、如何精确地构建复杂的组织和器官，这些过程中的哪些关键原理被运用到了材料的自修复技术中？我期待书中能够详细阐述这些仿生原理，并说明它们是如何转化为实际的技术手段。同时，我也对这种技术的潜在应用前景充满了期待。想象一下，一旦这项技术成熟，它将如何改变我们制造和使用物品的方式？那些曾经因为磨损、断裂而不得不被丢弃的物品，是否能够通过这种“自我疗愈”的方式，重获新生？这本书不仅仅是关于技术的探讨，更是一种对生命智慧的致敬，以及对可持续未来的美好憧然。

评分☆☆☆☆☆

自从听说了《胚胎型仿生自修复技术》这本书，我就一直对它充满了想象。书名本身就有一种魔力，将我们熟悉的“胚胎”与前沿的“仿生自修复技术”结合起来，这让我觉得它一定蕴含着令人惊叹的科学智慧。我迫切地想知道，作者是如何从生命最原始的阶段——胚胎发育中，汲取灵感的？胚胎在形成过程中，细胞是如何精确地遵循指令，不断生成、分化，并构建出复杂而有序的身体结构的？这本书是否能够详细解读，科学家们是如何将这种“生长”和“组织”的原理，转化为一种能够让材料在受损后，像胚胎一样，自行“生长”出新的部分，从而完成修复的技术？我脑海中已经浮现出各种各样的应用场景，比如，想象一下，汽车的损伤可以自己修复，衣服破了也能自己“长”好，甚至人造器官在受损后也能进行自我修复，这该是多么令人兴奋的未来！我非常期待这本书能够为我揭示，这种“胚胎型”的仿生思路，究竟能为材料科学带来怎样的革命性突破，以及它将如何改变我们的日常生活。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字实在是太吸引人了，我之前从来没有接触过“胚胎型仿生自修复技术”这个概念，听到的时候就觉得充满了未来感和无限可能。当我真正拿到这本书，翻开第一页的时候，我立刻被它描绘的那个充满活力的世界所吸引。想象一下，那些曾经坚不可摧、一旦损坏就意味着终结的材料，现在竟然能像初生的胚胎一样，拥有自我修复的能力，而且这种能力还借鉴了生命最精妙的起源——胚胎发育过程中的原理。这种将生命科学的智慧与工程技术完美融合的思路，让我感到无比震撼。我迫不及待地想要深入了解，究竟是什么样的机制，能够让无生命的物质重新焕发生机？它又是如何模拟胚胎那种从简单到复杂的生长和组织过程，来完成修复的？我脑海中立刻浮现出各种应用场景：从我们日常生活中使用的手机、汽车，到更高端的航空航天领域，甚至医疗器械，如果它们都能具备这种“再生”能力，那将彻底改变我们对产品生命周期和可持续性的认知。这本书让我对科技的边界产生了全新的思考，也对未来充满了无限的遐想。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，当我第一次看到《胚胎型仿生自修复技术》这个书名时，我以为这可能是一本比较硬核、晦涩的学术专著，可能充斥着我不太熟悉的专业术语和复杂的公式。然而，当我偶然间接触到这本书的一些讨论时，我发现自己对它的理解可能过于狭隘了。书名中“胚胎型”的字眼，让我联想到生命最原始、最纯粹的创造力，而“仿生”则意味着模仿自然的智慧，这本身就蕴含着一种哲学层面的探索。我开始好奇，作者是如何将生命胚胎发育过程中那种无与伦比的精确性和“生长”的能力，提炼出来并应用于非生命材料的修复中的？这本书是否会深入剖析胚胎在形成过程中，细胞之间如何沟通、如何协同工作，以及这些过程如何被转化为材料内部的微观结构和反应机制？我更想知道，这种技术是否能够实现真正意义上的“修复”，而不仅仅是简单的填补，它是否能够让材料恢复到接近初始状态的性能？这本书如果能以一种通俗易懂的方式，向我揭示这些深层的科学原理，并展望其在各个领域的广阔前景，那将是我非常愿意深入阅读的。