仿生偏振光導航方法 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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高雋，範之國 著

圖書標籤:

• 仿生學
• 偏振光
• 導航
• 生物導航
• 光學
• 傳感器
• 機器人
• 動物行為
• 信息處理
• 控製工程

店鋪： 榮豐通達圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030420978

商品編碼：29406111051

包裝：平裝

齣版時間：2015-12-01

基本信息

書名：仿生偏振光導航方法

定價：59.0元

作者：高雋,範之國

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2015-12-01

ISBN：9787030420978

字數：224

頁碼：

版次：31

裝幀：平裝

開本：B5

商品重量：0.4kg

編輯

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導語_點評_詞

內容提要

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目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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序言

《仿生偏振光導航方法》—— 探索自然界的隱形羅盤，揭示生物導航的深層奧秘 在浩瀚的自然界中，生物的遷徙、覓食、繁殖等一係列生命活動，無不依賴於一套精妙絕倫的導航係統。這些係統，有的基於地磁場，有的利用太陽或月亮的位置，而其中一種最為隱秘卻又普遍存在的導航機製，便是對偏振光的感知和利用。本書《仿生偏振光導航方法》正是聚焦於這一迷人領域，深入剖析生物體如何巧妙地解讀天空中的偏振光信息，並將之轉化為精確的空間定位指令。本書旨在揭示這一自然奇觀的背後原理，並在此基礎上，探索其在現代科技領域中的仿生應用潛力。 第一章：偏振光——天空中的隱形地圖 本章將帶領讀者從最基礎的物理學概念齣發，理解什麼是偏振光。我們將詳細闡述太陽光在穿過地球大氣層時，如何因瑞利散射而産生不同方嚮的偏振。通過圖文並茂的講解，讀者將清晰地認識到，天空並非均勻地反射陽光，而是存在著一個復雜的偏振模式。這個模式不僅與太陽的位置密切相關，而且在一天中的不同時間和季節，呈現齣微妙的變化，宛如一張無形的、動態的天空地圖。 我們將深入探討偏振光的幾個關鍵參數，例如偏振度（degree of polarization）和偏振角（angle of polarization）。偏振度描述瞭光的振動方嚮集中程度，而偏振角則指示瞭偏振方嚮。理解這兩個參數的變化規律，是掌握偏振光導航的基礎。我們還將介紹不同天氣條件（如晴朗、多雲、陰天）對偏振光模式的影響，以及偏振光在一天中不同時間段（黎明、正午、黃昏）的特有變化，為後續章節中生物的導航策略奠定紮實的理論基礎。 第二章：生物的“偏振視覺”——感知與解讀 在這一章，我們將把目光轉嚮大自然中的奇妙生物。通過迴顧大量科學研究，本書將詳細介紹哪些生物擁有感知偏振光的能力，以及它們是如何實現這一“第六感”的。我們將重點關注擁有“偏振視覺”的代錶性物種，例如： 昆蟲類： 蜜蜂、螞蟻、甲蟲等，它們如何在廣闊的田野或森林中，利用天空的偏振信息進行覓食和歸巢。我們將剖析它們復眼的特殊結構，如偏振敏感的感受器細胞，以及它們大腦中處理偏振信息的神奇通路。 頭足類： 章魚、烏賊等，它們不僅能在水中感知偏振光，還能在黑暗的環境中利用偏振光進行僞裝和交流，展現瞭偏振光感知在不同環境下的多樣性應用。 鳥類： 鴿子、信天翁等，它們在長途遷徙過程中，如何將偏振光導航與地磁導航、視覺地標等其他導航方式相結閤，形成一套多模態的導航係統。 其他物種： 蜘蛛、一些魚類等，它們在不同生活習性下，利用偏振光進行環境感知、求偶等行為的案例。 我們將深入探討生物體內實現偏振光感知的生理學機製。這包括研究它們眼部感光細胞的特殊結構（如微絨毛的排列方嚮），以及由此産生的對特定方嚮光振動的敏感性。同時，我們也會審視生物神經係統是如何整閤這些偏振信息，將其轉化為決策和行為的。例如，某些昆蟲會將偏振角信息轉化為相對於太陽方嚮的特定角度，從而建立起一個穩定的方嚮參考。 第三章：偏振光導航策略——生物的智慧結晶 本章將聚焦於生物體在實際導航過程中，是如何運用偏振光信息的。我們將根據不同的生物類群和生存環境，總結齣多種典型的偏振光導航策略： 太陽方位推斷： 大多數生物利用天空偏振模式的整體分布，以及偏振度與偏振角的變化，來間接推斷齣太陽在天空中的大緻方位。即使在太陽被雲層遮擋，或者處於地平綫以下時，偏振光信息依然能夠提供關鍵的導航綫索。 空間定嚮： 生物能夠基於天空的偏振信息，建立起一個穩定的、與自身方嚮相關的空間坐標係。這意味著，無論生物自身如何轉動，它都能感知到固定的“天空地圖”，從而維持正確的方嚮。 目的地定位： 在某些情況下，生物甚至能夠通過解析更復雜的偏振信息，或者結閤其他環境綫索，實現對目的地的精確識彆和定位。這可能涉及到對偏振信息隨時間或地理位置變化的敏感性。 多模態整閤： 我們將強調，偏振光導航並非孤立存在，而是常常與其他導航方式（如視覺地標、嗅覺、聽覺、地磁場等）協同工作。生物能夠根據環境的實時變化，動態調整不同導航模態的權重，以應對復雜的導航挑戰。 我們將通過詳細的實驗案例分析，例如模擬實驗、行為觀察等，來闡述這些導航策略的具體實現過程。例如，通過改變天空偏振模式的模擬環境，觀察生物的行為反應，以此驗證其導航機製。 第四章：仿生學應用——從自然智慧到科技創新 在本章，我們將把目光從生物的自然智慧，轉嚮其在現代科技領域中的廣闊應用前景。本書將深入探討如何從生物的偏振光導航機製中汲取靈感，開發齣新一代的導航與定位技術： 仿生偏振導航傳感器： 藉鑒生物眼部的結構和感光機製，設計齣高靈敏度、高穩定性的偏振光傳感器。這些傳感器能夠全天候、全方位地感知天空的偏振信息，不受GPS信號盲區、電子乾擾等問題的限製。 不受GPS依賴的定位係統： 開發基於偏振光導航的獨立定位係統。這種係統可以作為GPS的有力補充，甚至在GPS失效的極端環境下，提供可靠的導航能力。這對於無人機、自動駕駛汽車、水下機器人等領域具有革命性的意義。 智能視覺係統： 將偏振光感知能力集成到機器人和智能設備的視覺係統中，使其能夠更有效地理解和處理環境信息。例如，在復雜光照條件下，偏振光信息可以幫助識彆物體錶麵紋理、排除眩光乾擾，提升物體識彆和場景理解的能力。 材料科學與光學工程： 仿生學研究也可能推動新型偏振光調製材料、偏振光成像技術的發展，為通信、顯示、生物醫學成像等領域帶來新的突破。 環境監測與遙感： 偏振光信息攜帶的環境信息（如大氣成分、水體狀態等）可以被用於開發更先進的遙感技術，為環境監測和地球科學研究提供新的工具。 我們將分析現有仿生偏振光導航技術的進展，討論其在理論、材料、算法等方麵的挑戰，並展望未來的發展方嚮。本書力求為相關領域的研究者、工程師和愛好者提供一個全麵而深入的參考。 第五章：挑戰與展望——通往未來的導航之路 本章將是對全書內容的總結與升華，並著眼於未來。我們將梳理當前偏振光導航研究領域麵臨的主要挑戰，包括： 精確建模： 如何更精確地模擬不同天氣、不同時間條件下的天空偏振模式，以及生物體對這些模式的精確解讀。 硬件實現： 如何設計齣小型化、低功耗、高魯棒性的仿生偏振導航傳感器和係統。 算法開發： 如何開發齣高效、可靠的算法，將原始的偏振光數據轉化為有用的導航信息。 多模態融閤： 如何更有效地將偏振光導航與其他導航技術進行融閤，形成強大的混閤導航係統。 同時，我們將對偏振光導航技術的未來發展趨勢進行展望。這可能包括： 個性化導航： 根據不同應用場景和用戶需求，定製化的仿生偏振導航解決方案。 生物啓發式學習： 藉鑒生物的學習和適應能力，開發齣能夠自主學習和優化的仿生導航算法。 跨領域融閤： 推動偏振光導航技術與人工智能、量子技術等前沿領域的交叉融閤，孕育顛覆性創新。 本書《仿生偏振光導航方法》旨在搭建一座連接自然智慧與現代科技的橋梁。通過深入淺齣的講解和豐富翔實的案例，我們希望能夠激發更多人對這一迷人領域的興趣，並為推動相關研究和應用的發展貢獻一份力量。這不僅僅是一本關於導航的書，更是一本關於生命智慧、探索未知、創造未來的書。

評分☆☆☆☆☆

當我看到《仿生偏振光導航方法》這個書名時，我的腦海中立即浮現齣一幅幅畫麵：微小的昆蟲在廣闊的草原上精準地飛嚮巢穴，候鳥在茫茫的夜空中辨彆方嚮，它們似乎都擁有一種我們人類難以企及的“第六感”。而這本書的名字，恰恰點齣瞭這種“第六感”的可能來源——對偏振光的利用。我相信，這本書不會僅僅停留在理論的層麵，而是會以一種非常實際和具有指導意義的方式來探討“仿生”和“導航”。我預感書中會首先建立一個堅實的理論基礎，詳細解釋什麼是偏振光，它的物理特性以及在自然界中是如何存在的。接著，它很可能會深入研究不同生物是如何“看到”和“理解”偏振光的。我期待書中能夠提供詳細的生物解剖學和生理學描述，揭示那些隱藏在生物體內的“導航儀”是如何工作的。最令我興奮的是，這本書很有可能是一本“方法論”的指南，它不僅僅告訴我們生物是怎麼做的，更重要的是，它會教我們如何“模仿”這些生物。這意味著書中會包含具體的工程設計思路、算法模型，甚至是原型機的開發過程。我期待書中能有大量的圖示、流程圖，甚至是實驗數據，來支撐其論點，並且能夠為想要在這一領域進行研究或開發的讀者提供清晰的路徑。這本書聽起來像一本集科學探索、生物奧秘與工程創新於一體的百科全書，讓人充滿瞭學習和探索的衝動。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計就充滿瞭未來感，深邃的藍色背景上，一道彎麯的光綫勾勒齣一個抽象的仿生結構，仿佛在描繪著某種精密而自然的導航原理。這不禁讓人對書名《仿生偏振光導航方法》産生瞭濃厚的興趣。我一直對生物如何感知環境並以此進行定位和導航這件事著迷，比如候鳥遷徙，或者昆蟲如何在復雜的環境中找到迴傢的路。這本書的名字聽起來就觸及瞭這一領域的尖端，而且“仿生”這個詞暗示瞭它並非單純的理論推導，而是從自然界汲取靈感，試圖模仿生物的智慧。我想象書中會詳細介紹自然界中哪些生物能夠利用偏振光進行導航，它們又是如何做到這一點的，是通過眼睛裏的特殊感光細胞，還是通過其他更巧妙的機製。接著，這本書很有可能將這些生物學原理與現代科學技術相結閤，探討如何將這些仿生學的洞察轉化為實用的導航技術。這可能涉及到光學、生物學、計算機科學以及工程學等多個學科的交叉融閤，最終形成一套全新的導航方法。我期待書中能有具體的案例分析，展示這些仿生偏振光導航方法在實際應用中的潛力，比如在無人駕駛、機器人導航，甚至是太空探索等領域。這本書聽起來就像一本能夠拓寬我們認知邊界的科幻小說，卻又蘊含著嚴謹的科學研究，真是令人期待！

評分☆☆☆☆☆

《仿生偏振光導航方法》這個書名，在我看來，蘊含著一種將自然界最精妙的智慧融入現代科技的宏大願景。我猜想，這本書的開篇會從一個宏觀的視角切入，闡述當前導航技術的局限性，比如對外部信號的依賴、容易受到乾擾等問題，以此來引齣研究新的、更魯棒的導航方法的必要性。隨後，它會巧妙地將目光投嚮自然界，介紹那些能夠利用天空偏振光進行導航的生物，並詳細闡述偏振光在天空中的分布規律及其與太陽位置的關係，這是實現導航的基礎。我尤其期待書中能有詳細的案例分析，例如，書中會如何解釋螞蟻如何在開闊的地形中，即使看不到太陽，也能利用偏振光找到迴傢的路？蜜蜂又是如何利用偏振光來規劃飛行路綫，並準確返迴蜂巢的？這些生動的故事，無疑會極大地增強我們對仿生導航的理解。更進一步，這本書很可能還會探討如何將這些生物學原理轉化為具體的工程技術。我設想，書中會提齣各種創新的傳感器設計，能夠捕捉天空的偏振信息，並會介紹相應的信號處理算法，將這些原始數據轉化為精確的航嚮和位置信息。這本書聽起來就像是打開瞭一扇通往未來導航技術的大門，它所描繪的藍圖，充滿瞭科學的嚴謹和工程的魅力，讓人對未來的齣行和探索充滿無限的遐想。

評分☆☆☆☆☆

聽到《仿生偏振光導航方法》這個書名，我立刻産生瞭一種強烈的求知欲。它似乎指嚮瞭一個非常獨特且前沿的導航研究方嚮，將生物的自然能力與現代科技相結閤。我推測，這本書的論述會從基礎的光學原理開始，深入淺齣地講解光的偏振現象，以及偏振光在自然界中的普遍存在。接著，它很可能會著重於生物學方麵的探索，詳細介紹哪些動物，例如鳥類、昆蟲等，能夠感知並利用天空中的偏振光模式來確定方嚮。我非常期待書中能有關於這些生物視覺係統結構和功能的詳細描述，例如，它們是如何擁有能夠檢測偏振光方嚮的感光細胞，以及大腦是如何處理這些信息並將其轉化為導航指令的。這本書的“方法”二字，暗示著它不僅僅是介紹現象，更重要的是提供一套可行的技術實現方案。因此，我預計書中會包含大量的工程設計理念和技術細節，例如如何設計能夠模擬生物眼的偏振傳感器，如何開發能夠解析偏振信息並進行自主導航的算法，以及這些方法在實際應用中可能遇到的挑戰和解決方案。我設想，這本書會為我們打開一個新的視野，讓我們看到一種不同於傳統GPS的、更加獨立和魯棒的導航方式的潛力，這是一種能夠讓我們在各種復雜環境中都保持“導航在綫”的未來。

評分☆☆☆☆☆

對於《仿生偏振光導航方法》這個書名，我首先聯想到的是一種非常精密的自然現象——光的偏振。我們都知道光波是橫波，而偏振就是描述光波振動方嚮的一種性質。地球大氣層中的分子會將太陽光散射，而散射後的光綫會産生不同程度的偏振。許多生物，比如螞蟻、蜜蜂，甚至一些魚類，被發現能夠感知並利用這種天空偏振模式來確定方嚮，這是一種極其古老而高效的導航方式。這本書名讓我很好奇，它究竟會深入到多深的層次來解讀這一機製。我猜測書中會從物理學的角度，細緻地講解偏振光是如何在不同大氣條件下形成的，以及這些偏振模式與天空方位之間的精確對應關係。隨後，它可能會轉嚮生物學，深入剖析不同生物的視覺係統是如何進化齣感知偏振光的獨特能力的，比如視網膜中是否存在特殊的感光色素，或者視覺神經通路是如何處理這些信息的。更具吸引力的是，它很可能將這些生物學的奧秘與現代工程技術結閤起來，探討如何設計齣能夠模擬生物導航能力的傳感器和算法。我想象書中會描繪齣一種全新的導航設備，它不需要依賴GPS信號，而是通過分析周圍環境的光學特徵來實現高精度的定位。這種技術如果能夠實現，無疑將對許多對GPS信號敏感或者依賴GPS信號的領域産生顛覆性的影響，比如在水下、地下或者信號乾擾嚴重的區域，它將提供一種全新的解決方案，這真是令人充滿瞭遐想。