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1、現代仿生學在通信工程中的應用YU通信工程（也作信息工程、電信工程，舊稱遠距離通信工程、弱電工程）是電子工程的重要分支，同時也是其中一個基礎學科。該學科關注的是通信過程屮的信息傳輸和信號處理的原理和應用。通信工程研究的是，以電磁波、聲波或光波的形式把信息通過電脈沖，從發(fā)送端（信源）傳輸到一個或多個接受端（信宿）。接受端能否正確辨認信息，取決于傳輸屮的損耗高低。信號處理是通信工程中一個重要環(huán)節(jié)，其包括過濾，編碼和解碼等。通信工程的基礎建立于應用數學中的數理方程。英理論起點是物質與波在傅里葉熱擴散和麥克斯韋電動力條件下觀察到的傳播現象。介紹完通信
2、工程專業(yè)的解釋，似乎讓人覺得通信工程與現代仿生學不會冇任何關聯，然后事實并非如此。例一：蜂窩與“蜂窩網絡”蜂窩網絡被廣泛采用的原因是源丁一個與真正蜂窩一樣的數學結論，即以相同半徑的圓形覆蓋平面，當圓心處于止六邊形網格的各止六邊形中心，也就是當圓心處于正三角網格的格點時所用圓的數量最少。頂點到幾何屮心等距的多邊形屮，能夠完整（無重疊）地覆蓋某一區(qū)域可能的兒何形狀有：正方形、等邊三角形和正六邊形三種形狀。在正方形、等邊三角形和正六邊形屮，正六邊形的而積最大。所謂蜂窩移動電話是指服務區(qū)劃分為若干個彼此相鄰的小區(qū)，每個小區(qū)設立一個基站的網絡結構。每
3、個小區(qū)呈正六邊形，又彼此鄰接，形成“蜂窩”網。用若干蜂窩狀小區(qū)覆蓋整個服務區(qū)的大、屮容量移動電話系統(tǒng)就叫做蜂崗移動電話系統(tǒng)，簡稱蜂窩移動電話。蜂窩移動電話最大的好處是頻率可以重復使用。采用蜂窩結構可以使用同一組頻率在若干個相隔一定距離的小區(qū)重復使用，從而達到節(jié)省頻率資源的冃的。蜂窩網狀結構的可靠性很強，如網絡出故障吋提供冇效的迂回路由，確保通信暢通無阻;與專線或菊花鏈相比更具彈性和可靠性，而且網絡具有自配置、自組織和自愈的能力。例二：大自然屮的螺旋結構與光子品體光纖英國科學家模仿大自然中的螺旋結構，設計出傳輸波長為1.55um且貝有高雙折射
4、率以及色散可調變的光子晶體光纖(photoniccrystalfiber,PCF)。此種光纖號稱成本低廉，并能產生大頻寬的超連續(xù)光譜(supercontinua)信號,可望應用于醫(yī)學、測量學以及電信上?？茖W家表示，這是仿生概念首度被應用在PCF制作上。Rahman等人模擬向口葵內種子排序的方式來制作PCF,他們的PCF剖面含有43個相同且彼此間距幾乎相等的空氣洞，空氣洞的直徑為0.36uni,在直徑約5-6uni的光纖芯屮以1.618的黃金比例(goldenratio)做螺旋狀旋轉排列。Rahman博士表示，此種螺旋架構最能夠冇效率地利用空
5、間，并捉供較大的空氣填充率及較佳的局旋光性，且由于空氣洞的排列是非對稱的，因此不會造成模態(tài)的簡并。此研究團隊已著手制造上述PCF,并希望能夠研究更多自然屮的螺旋結構，例如他們正在研究等角螺旋(equiangularspiral)設計，并且希望能夠應用在可見光及兆赫頻段，同時希望能夠利用復合玻璃材料來制作這些光纖組件。例三：海豚與新型海嘯預警系統(tǒng)去年7月份的一天，海嘯警報讓泰國的部分游客與屆民陷入恐慌。許多人逃到了山上。不過他們很走運,海嘯并未出現，幾小吋后驚魂未定的人們冋到村莊。這件事表明，目前安裝在近海的新型海嘯預警系統(tǒng)還不夠可靠，信息傳
6、送遲緩。這些問題即將得到解決。徳國萊布尼茨海洋科學研究所的科學家們研制出了一種新型調制解調器。它可將海底傳感器發(fā)出的信號迅速傳送至預警浮標，后者則會通過「卩?星將信號直接傳輸至監(jiān)控中心。研制出這種調制解調器的德國科學家從海豚的叫聲屮得到啟迪?？邓固苟】瞬伎栐诎亓掷砉ご髮W研究仿生學與海洋動物的聲音傳播，他發(fā)明的無線傳輸技術可從海底迅速冃不受干擾地向海而傳送數據?？瞬伎栒f：“我們在黑海的實驗中發(fā)現，海豚靠在超聲波領域調制信號來彼此聯絡?！币驗樗⒔甘秃５讛鄬臃瓷渎暡?，所以海洋動物會根據環(huán)境改變發(fā)音頻帶以調整自己的聲音信號。這樣即便在不利于
7、聲波傳導的環(huán)境屮，海豚也能將信息傳遞數公里遠。“海豚的通訊頻率在4千赫到80千赫之間。它們能以16千赫的頻率將叫聲傳至10公里Z外，”這位仿生學家說。達到這一距離是科學家的遠期口標。冃前這種超芮波調制解調器可將數據傳送2公里遠，科學家計劃下一步將距離延長至6-8公里，從而使深海海溝也能處在監(jiān)測下。“這種超聲波調制解調器每秒可傳送33K字節(jié)的數據，因此能傳送海底傳感器拍攝的錄像與圖片，”克布卡爾說。調制解調器的發(fā)射頻率會根據波浪的起伏和其他干擾因索自動作出調整。在北海和波羅的海的測試中這種設備運轉良好。去年11月，它將作為德國地學研究屮心研制
8、的海嘯預警系統(tǒng)的一部分在印度尼西亞沿海投入使用。這套預警系統(tǒng)寄希望丁?無線數據傳輸。地震傳感器被同定在5公里深的海底,可通過超聲波調制解調器將數據傳送至安裝了全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的浮
