王谷岩

尽管人们在很早以前，就羡慕生物体结构的精巧，赞叹生物体机能的优异，并幻想着有那么一天能够把这一切都学到手，造出各种精巧灵便的机器。然而，在很长一段时间内，人们对于生物与机器之间到底有什么共同之处，还缺乏明确的认识。那时，一般认为生物与机器毫不相干，风马牛不相及。生物学家只停留于研究生物体结构的精巧和功能的神奇上，而没有想到他们的工作可以用来帮助设计机器。工程技术人员也不了解生物系统是各种技术思想、设计原理和创造发明的源泉。

过去，工程技术人员采用的发展技术的办法，主要是在设计上使各种技术装置符合人们拟定的技术条件的要求。循着这条道路，人们越是想着完善装置的功能，结构也就越复杂，体积越庞大，元件的数量也就急剧增加。例如，1940年的B-17型飞机，只有两千个电子部件；而到1960年的B-58型飞机，其电子部件已达到将近十万个，增加到近五十倍。稍微完善一些的装置，其元件数目就要达到几十万甚至几百万。即使这些元件极其可靠，使用期限很长，然而只要有一个或几个元件损坏，整个装置就会停止工作，所以它的可靠性便大成问题。正是由于这个原因，使得各种人造技术装置远远不能满足工业、农业、医学、特别是宇宙航行、海洋开发和军事技术的需要。

应当指出，这个问题是这条技术发展途径的必然结果，因而很难由它自身来解决。发展到一定程度，某些技术系统就达到了“极限状态”，仿佛走进了“死胡同”，到了“山重水复疑无路”的境地。为着解决这个矛盾，就急需寻找一种全新的技术发展途径和系统设计原理。这样，才能“柳暗花明又一村”，走出一条新的道路。于是，利用生物学的知识为技术系统提供设计原理，便提上了议事日程。

生物学是一门古老的学科，在二十世纪以前，它基本上还只是一门描述性的科学，对许多问题还是知其然而不知其所以然。进入二十世纪以后，随着电子技术和各种研究技术的飞速发展，为生物学研究工作提供了电子显微镜、电子计算机和各种电子测量仪器，使生物科学不断向前发展，达到了新的研究水平。从而揭示出生物系统的许多机能结构原理，进一步证实：生物界经过亿万年的进化发展和自然选择，确实形成了许多极其精巧完善的优异结构和功能特点，具有机器所不能比拟的优越之处。例如，螳螂在二十分之一秒钟内，便能计算出从它面前飞掠而过的昆虫的速度、距离与方向，一下子就把小虫捕获，这是现代化火炮跟踪系统所比不上的。海豚的游泳速度达到每小时七十甚至一百多公里，远远超过了现代潜艇的航速。这类事实，举不胜举，给了人们很多有益的启示。

到了四十年代，自然科学中出现了调节理论，人们开始在一般的意义上将生物与机器进行类比，逐渐认识到，二者在都有自动调节系统这一点上，确实存在共同之处。人们也认识到，机器和动物在自动控制、通信以及统计动力学等一系列问题上都是统一的。就在这一时期，美国的一位年轻工程师申农提出了一门叫做“信息论”的科学。在此基础上，开展了大量的信息传递与加工的研究工作。由此，人们深入了解到一切通信和控制系统所共有的特点。这样，在将自动控制系统的控制机制与现代生物科学所发现的动物体中的某些控制机制进行类比，并加以理论概括，便发展成为一门新的科学——“控制论”。根据控制论创始人、美国科学家维纳的定义，控制论是研究机器和生物体中的控制与通信的科学。控制的问题，主要是“反馈控制”。所谓反馈控制，就一部机器或一个技术系统来说，是指它的输出的一部分返回到输入中去，以使机器或系统达到自动调节的目的。这种反馈控制，在生物界也有。例如，人体通过体液和神经系统，能够自动地控制和调节自身的体温、血压等，使其保持一个动态平衡；人和动物体通过神经系统、特别是小脑，稳定地调节肌肉和运动，等等。因此，控制论就成了沟通技术系统与生物系统工作原理的桥梁，奠定了机器与生物可以类比的理论基础。

正是在各国科学家刻苦钻研、辛勤劳动的基础上，仿生学作为一门独立的科学于1960年诞生了。它把传统上互不相干的技术科学与生物科学紧密地联系了起来，开辟了人类技术发展的一条新道路。

(摘自《仿生学漫话》，1979年)