胚胎型仿生自修复技术 李岳 ... [等]著 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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李岳 ...（等）著 著

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出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118090536

商品编码：29483622111

包装：平装

出版时间：2014-12-01

基本信息

书名：胚胎型仿生自修复技术

定价：58.00元

作者：李岳 ... 著

出版社：国防工业出版社

出版日期：2014-12-01

ISBN：9787118090536

字数：

页码：

版次：5

装帧：平装

开本：大32开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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　　《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。
　　本书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

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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

作者介绍

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文摘

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序言

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《生命奇迹：仿生自愈的奥秘与未来》 前言 我们生存的世界，无时无刻不在上演着令人惊叹的生命传奇。从微小的细胞修复到复杂生物体的再生，生命的自愈能力是我们最熟悉的、也是最难以完全理解的现象之一。它们如同沉默的工程师，在日夜不停地修补着自然的损伤，维持着生命的韧性与延续。本书正是致力于探索这一宇宙中最深刻的奥秘之一——生物体的自愈机制，并将其智慧巧妙地应用于工程学和医学领域，以期开创一个“自修复”的新时代。 第一章：生命的初始蓝图——胚胎发育的奇迹 生命的起点，是一个受精卵，一个看似微小的奇点，却蕴含着构建一个完整、精密生命体的所有指令。胚胎发育的过程，本身就是一场宏大而精密的“自修复”与“自构建”的交响曲。从最初的细胞分裂、分化，到器官的形成、结构的搭建，每一个步骤都充满了惊人的精确性和适应性。 细胞的自我组织与导航： 胚胎中的细胞并非被动地生长，它们能够感知周围环境，识别特定的信号分子，并据此进行精确的迁移、聚集和形态重塑。这种“细胞导航”能力，是早期生命体修复损伤、构建组织的基础。当遇到损伤时，胚胎细胞能够迅速响应，启动修复程序，确保结构的完整性。 信号通路网络的精密调控： 胚胎发育依赖于错综复杂的信号通路网络。这些网络如同高度集成的通信系统，精确地调控着细胞的增殖、凋亡、分化以及基因的表达。一旦某个环节出现“故障”，其他通路会迅速调整，以维持整体发育的稳定。这种网络的鲁棒性，是生命体抵抗内外干扰、实现自我修复的关键。 形态发生与结构稳态： 胚胎发育不仅仅是细胞数量的增加，更是复杂三维结构的有序生成。在这个过程中，细胞间的相互作用、细胞外基质的重塑、以及物理力的作用，共同塑造着生命的形态。即使在发育过程中出现微小的扰动，胚胎也能通过一系列的反馈机制，调整生长过程，最终形成功能完善的结构。这便是生命的“原型”中蕴含的强大自我纠正能力。 基因的“蓝图”与“编辑”： 胚胎的基因组如同生命的“蓝图”，指导着一切生命活动。然而，生命并非完全僵化的机器。在发育过程中，基因的表达会根据环境和内部需求进行动态调整，甚至在某些情况下，细胞可以通过基因的“编辑”来应对损伤。这种对“蓝图”的灵活运用和适应性修改，为生命的韧性提供了根本保障。 第二章：解码自然的修复密码——生物体的自愈机制 从简单的伤口愈合到肢体的再生，生物界充斥着令人难以置信的自愈能力。这些能力并非凭空而来，而是经过亿万年进化的精妙设计。 组织再生的奇迹： 许多低等生物，如蝾螈、海星，展现出惊人的肢体再生能力。即使被切断的肢体，也能在短时间内重新生长，甚至完整的个体也能从片段中再生。这背后涉及复杂的干细胞激活、组织重塑和形态发生的机制，是生物体“完整性”原则的极致体现。 伤口愈合的精细工程： 即使是人类，虽然再生能力有限，但伤口愈合过程也堪称一场精密的生物工程。从止血、炎症反应，到肉芽组织增生、上皮再生，每一个阶段都由精确调控的细胞活动和分子信号驱动。血小板的聚集、巨噬细胞的清道夫作用、成纤维细胞的胶原蛋白合成，共同协作，将损伤区域“修复”得几乎无痕。 免疫系统的“内战”与“外敌”防御： 免疫系统是生物体最强大的“内部防御”和“修复”系统。它能够识别并清除病原体，清除衰老或损伤的细胞，并在组织损伤后启动炎症和修复过程。免疫细胞如同身经百战的士兵，精准打击敌人，同时又负责清理战场，为后续的修复工作铺平道路。 细胞的“自我诊断”与“程序性死亡”： 当细胞遭受严重损伤，无法修复时，它们会启动“程序性细胞死亡”（凋亡），以避免对整体造成更大的危害。这是一种优雅而有效的“舍卒保车”策略，保证了生命的整体健康。反之，在修复过程中，细胞又会根据需要进行精确的增殖和分化，以填补空缺，恢复功能。 环境适应性与分子层面的“弹性”： 生物体在面对环境变化时，会展现出惊人的适应性。例如，肌肉在运动后会生长，骨骼在受力后会增厚。这种适应性背后是分子层面的“弹性”，细胞能够根据外部信号调整其功能和结构，从而维持最佳状态。 第三章：仿生学——从自然到技术的桥梁 自然界的智慧，是人类工程技术的宝库。仿生学正是致力于从生物体中汲取灵感，设计出更高效、更智能、更可持续的技术。 模仿生物体的结构与材料： 许多仿生材料的设计灵感来源于自然界的精巧结构。例如，模仿蜘蛛丝的强度和韧性，模仿荷叶的自清洁表面，模仿骨骼的轻质高强结构。这些模仿不仅带来了性能的提升，也往往蕴含着环境友好的设计理念。 学习生物体的功能与过程： 仿生学不仅仅是模仿形态，更重要的是学习生物体的功能与过程。例如，模仿光合作用的能量转换效率，模仿细胞膜的离子选择性传输，模仿神经网络的分布式计算。这些学习将为能源、传感器、人工智能等领域带来革命性的突破。 “自修复”理念的工程化： 借鉴生物体的自愈机制，科学家们正努力将“自修复”能力赋予各种工程材料和结构。这包括自修复涂层、自修复混凝土、自修复电子元件等。这些技术的出现，将大大延长产品的使用寿命，减少维护成本，并提高系统的可靠性。 第四章：胚胎型仿生自修复技术的探索与展望 本书的灵感，很大程度上来源于对胚胎发育过程中那种“主动构建”、“精密调控”和“高效修复”的深刻理解。胚胎型仿生自修复技术，是将这种早期生命体的强大能力，转化为解决现代工程与医学挑战的全新思路。 “主动感知”与“智能响应”： 仿生自修复材料将不再是被动地等待损伤，而是具备“主动感知”能力。通过内置的微胶囊、纳米通道或导电通路，它们能够实时监测自身的应力、形变或化学变化。一旦检测到损伤，便能迅速激活内部的修复物质，如同胚胎中的细胞感知信号一样，启动定向的修复过程。 “定向输送”与“精确组装”： 受到胚胎发育中细胞定向迁移和精确组装的启发，仿生自修复技术将发展出“定向输送”机制。修复物质将能够被精确地引导到损伤部位，并以类似“分子打印”的方式进行沉积和组装，最大限度地恢复材料的结构完整性和功能。 “多级修复”与“协同再生”： 胚胎发育是一个多尺度的、协同的过程。仿生自修复技术也将追求这种“多级修复”能力，从微观的分子键断裂，到宏观的结构裂缝，都能被不同层级的修复机制所应对。这如同胚胎中不同类型的细胞各司其职，协同工作，共同完成生命体的构建。 “环境适配”与“动态优化”： 胚胎能够适应不断变化的发育环境。仿生自修复技术同样需要具备“环境适配”能力。例如，修复材料的响应速度和修复物质的类型，可以根据外部环境的温度、湿度、pH值等进行动态调整，以达到最佳的修复效果。 医学领域的应用前景： 胚胎型仿生自修复技术在医学领域具有广阔的应用前景。例如，用于开发能够自我修复的植入式医疗器械，减少手术的重复次数；用于制造能够模拟组织生长的生物支架，促进伤口愈合和器官再生；甚至有望应用于开发能够“自我修正”的基因疗法。 工程领域的创新驱动： 在工程领域，这项技术将彻底改变我们对材料和结构的认知。从飞机、汽车的防损维护，到基础设施的长期可靠运行，再到新型电子设备的耐用性提升，胚胎型仿生自修复技术将为各行各业带来颠覆性的变革，开启一个更加安全、持久、高效的物质世界。 结语 生命的奥秘，藏在最微小的细胞之中，也展现在最宏大的生命历程里。胚胎发育的精巧，生物体自愈的顽强，为我们提供了取之不尽的智慧源泉。本书对胚胎型仿生自修复技术的探讨，正是希望通过对自然的深度模仿和理解，开启一个全新的技术时代。我们相信，随着研究的不断深入，这项技术必将为人类社会带来福祉，让我们的生活更加美好、更加可持续。这不仅仅是对技术的追求，更是对生命本身力量的敬畏与传承。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书，我首先被它所传递出的那种“新生”与“希望”的感觉所吸引。封面上的图案，虽然抽象，却有一种蓬勃的生命力，仿佛看到了一个微小的、正在成长的生命体，它不仅仅是存在，更是在不断地突破与进化。而“胚胎型”这个词，更是强化了这种感觉，它让我想到了万物初始的纯粹与潜力，以及生命体最原始、最基本的生长与修复机制。再联想到“仿生”，我便觉得作者们一定是从自然界，特别是那些拥有强大自愈能力的生物体（比如某些再生能力极强的动物）那里汲取了灵感，试图将这种生命赋予的奇迹，通过科技手段进行模拟和应用。这种从自然中学习，并将其转化为人类可用技术的方式，我一直都非常推崇。所以，我对这本书的内容充满了好奇，想知道作者们是如何将生物学的原理与工程学、材料学等学科相结合，创造出这种能够“自我成长”和“自我疗愈”的技术，并且这种技术又将如何影响我们未来的生活，带来怎样的福祉。

评分☆☆☆☆☆

第一次看到“胚胎型仿生自修复技术”这个名字，我脑海中就立刻闪过无数的想象。它不像许多科技书籍那样直白地告诉你某个具体领域，而是用一种充满诗意和哲思的方式，点出了技术的核心特点。“胚胎型”让我联想到生命的起源，那个充满无限可能的阶段，以及生命体最初的成长和自我组织能力。“仿生”则是一种向自然学习的姿态，我猜测书中会涉及到对生物体（比如某些高能再生动物，或者细胞层面的修复机制）的深入研究，将它们的智慧应用于技术。“自修复”更是让人兴奋，它意味着摆脱了传统修复方式的局限，能够实现材料或系统的自主维护和延寿。我迫不及待地想知道，作者们是如何将这三个概念巧妙地融为一体，创造出一种能够像生命体一样，在损伤发生时就能感知并进行自我修复的技术。这种技术如果能够实现，那对于延长产品寿命、减少资源浪费、甚至在医疗领域实现体内修复，都将具有划时代的意义。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题，在我看来，简直就像是科幻小说里才会出现的名字，但它却实实在在地摆在了我的面前，这本身就构成了一种奇妙的吸引力。我很难想象“胚胎型”、“仿生”和“自修复”这几个词汇组合在一起会是什么样子。胚胎，意味着生命的初生与无限可能；仿生，则是在模仿自然界鬼斧神工的造化；而自修复，更是生命体最令人惊叹的本能之一。将这三者结合，我脑海中浮现出的是一种能够像新生婴儿一样，随着外界环境的变化而不断完善自身，甚至能够主动感知损伤并自行修复的智能材料或系统。这种技术如果真的能够实现，那将是对医学、材料科学乃至整个工程领域的一次颠覆。我好奇作者们是如何从如此宏大的概念出发，一步步分解，最终将其落实在具体的技术细节上的。是不是涉及到了基因工程、纳米技术，还是某种全新的物质形态？这种探索未知、挑战极限的科学精神，是我对这本书最大的兴趣所在。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计给我留下了深刻的印象。它采用了一种深邃的蓝色作为背景，上面绘制着一个仿佛正在生长、演变的抽象图形，线条流畅而富有生命力，隐约可以辨认出细胞结构和神经网络的影子。图形的中心，一抹柔和的金色光芒若隐若现，象征着科技的启迪与生命的希望。整体风格既充满了未来感，又带着一丝神秘的东方韵味。书名“胚胎型仿生自修复技术”以一种简洁有力的字体呈现，显得专业而不失学术的严谨。副标题“李岳…[等]著”则低调地标注了作者信息，暗示了这是一项集体智慧的结晶，由经验丰富的专家团队倾力打造。初次翻阅，纸张的质感也相当不错，触感细腻，带着淡淡的书香，这对于一本学术专著而言，无疑增加了阅读的愉悦感，让人对接下来的内容充满了期待，想要深入探索这背后蕴含的科学奥秘，一窥作者们是如何将自然界的生命智慧与前沿科技巧妙融合，描绘出生命体自我修复的未来蓝图。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字，真的给我一种“解忧杂货店”式的神秘感，但又比那个故事更加具象化，指向了一个具体的技术方向。我脑海中会联想到很多画面：也许是某种能够像皮肤一样，在受损后悄无声息地自我愈合的材料；又或许是某种能够根据环境变化，不断优化自身结构的微型机器人，它们就像是在培养皿中不断生长的生命体。我想，作者们一定花费了大量的心血去研究生命的奥秘，特别是那些微观层面的、我们肉眼难以察觉的修复机制。他们在书中是否会详细阐述细胞如何进行增殖和分化，免疫系统如何识别和清除病原体，或者植物如何修复断枝等等？我特别好奇他们是如何将这些复杂的生物学过程，通过工程化的手段，转化为一种可控、可重复的技术。这种将自然界最精妙的设计，用人类的智慧进行复刻和升华的过程，着实令人着迷。