박쥐 레이더 데이터

박쥐

익룡목 박쥐과, 특히 아목 박쥐의 총칭.

박쥐는 진정한 비행 능력을 진화시킨 유일한 포유류이며, 900여 종의 박쥐가 있습니다. 또한 대부분의 박쥐는 예민한 청각적 위치 탐지(또는 반향 위치 탐지) 시스템을 가지고 있습니다. 대부분의 박쥐는 곤충을 먹이로 삼습니다. 박쥐는 많은 수의 곤충을 잡아먹기 때문에 곤충 번식 균형에 중요한 역할을 하며 해충 방제에도 도움이 될 수 있습니다. 일부 박쥐는 과일, 꽃가루, 꿀을 먹기도 하며 열대 아메리카의 뱀파이어 박쥐는 포유류와 큰 새의 피를 먹습니다. 이 박쥐들은 때때로 광견병을 옮기기도 합니다. 박쥐는 전 세계에 분포합니다. 열대 지방에서는 박쥐가 매우 풍부하며 사람들의 집과 공공 건물에 큰 무리를 지어 서식합니다. 박쥐는 크기가 매우 다양합니다. 가장 큰 뱀파이어여우박쥐는 날개 길이가 1.5m에 달하지만 키티코코박쥐는 날개 길이가 15cm에 불과합니다. 박쥐는 색깔, 털의 질감, 얼굴 모양이 매우 다양합니다. 박쥐의 날개는 진화 과정에서 앞다리에서 진화했습니다. 앞다리는 엄지손가락을 제외한 각 손가락이 매우 길며, 아래팔과 위팔을 몸의 옆쪽과 하지의 발목까지 연결하는 방추형 막이 있습니다. 엄지손가락은 발톱으로 끝납니다. 또한 대부분의 박쥐는 다리 사이에 두 개의 막이 있으며, 이 막은 어두운색과 맨살로 이루어져 있습니다. 박쥐는 설치류나 여우 같은 코를 가지고 있습니다. 바깥쪽 귀는 앞으로 튀어나와 있으며 보통 매우 크고 유연합니다. 또한 많은 박쥐는 콧구멍 주위 또는 위에 퍼져 있는 피부와 결합 조직으로 구성된 비엽을 가지고 있습니다. 비엽은 발성과 반향 위치에 영향을 미치는 것으로 알려져 있습니다. 박쥐는 목이 짧고 가슴과 어깨가 넓으며 가슴 근육이 잘 발달되어 있고 엉덩이와 다리가 길쭉합니다. 박쥐는 날개막을 제외한 몸 전체에 털이 있으며, 등에는 회색, 황갈색, 갈색 또는 검은색, 배에는 밝은 색조가 있습니다. 열린 공간에 사는 박쥐는 종종 다양한 색의 점박이 또는 얼룩덜룩한 털 패치를 가지고 있습니다. 박쥐는 먹이를 사냥하거나 수분을 돕고 과일을 퍼뜨리는 등 다양한 먹이 습관을 가지고 있어 자연 질서에 영향을 미칩니다. 뱀파이어 박쥐는 인간에게 심각한 문제입니다. 식충 박쥐의 구아노는 농업에서 비료로 사용됩니다. 전체 박쥐 개체군의 성 주기는 동기화되어 있어 대부분의 짝짓기 활동이 몇 주 안에 이루어집니다. 임신 기간은 6월부터 7월까지입니다. 많은 종의 암컷 박쥐는 임신 후 특별한 둥지로 이동합니다. 박쥐는 보통 한 마리당 1~4마리의 새끼를 낳습니다. 새끼는 털이 없거나 광택이 없는 상태로 태어나며 일정 기간 동안 보거나 듣지 못하는 경우가 많습니다. 새끼는 종에 따라 5주에서 5개월 동안 부모의 보살핌을 받습니다. 거의 모든 박쥐는 낮에는 휴식을 취하고 밤에는 먹이를 먹으러 나갑니다. 이 습성 덕분에 다른 동물이나 뜨거운 햇볕에 해를 입지 않고 잠자는 먹이를 쉽게 공격할 수 있습니다. 박쥐는 일반적으로 동굴, 틈새, 땅이나 건물의 구멍과 같이 고립된 곳에서 사는 것을 선호하며, 일부는 나무나 바위 위에 살기도 합니다. 박쥐는 항상 거꾸로 휴식을 취합니다. 박쥐는 보통 적게는 수십 마리에서 많게는 수십만 마리까지 무리를 지어 모여듭니다. 반향 탐지 능력이 있는 박쥐는 주변의 물체와 마주치면 반사되는 짧은 고주파 소리 펄스를 만들어냅니다. 박쥐는 반사된 메아리를 듣고 먹이와 장애물의 위치와 크기를 파악할 수 있습니다. 이 기술을 사용하려면 매우 민감한 귀와 발성 중추와 청각 경로의 긴밀한 통합이 필요합니다. 박쥐 개체는 소리 펄스의 형태로 서로 의사소통을 할 수도 있습니다. 몇몇 박쥐는 후각과 시각에 의존해 먹이를 찾습니다.

"새와 짐승"이라는 용어는 종종 새와 포유류를 설명할 때 사용되지만 타조, 에뮤, 길모트, 펭귄처럼 날지 못하는 새도 있기 때문에 항상 그런 것은 아닙니다. 바다에 사는 고래처럼 걷지 않는 포유류도 있고, 박쥐는 일반 육상 포유류처럼 땅 위를 걷지는 못하지만 새처럼 공중을 날 수 있습니다.

박쥐는 실제로 날 수 있는 유일한 동물입니다. 새처럼 깃털과 날개가 없고 비행 능력도 새보다 훨씬 떨어지지만 앞다리가 매우 잘 발달되어 있고 팔뚝, 팔뚝, 중수골, 지골이 유난히 길며 지골 끝에서 상완골까지 몸 옆구리, 뒷다리, 꼬리에는 얇고 털로 덮인 부드럽고 단단한 피부층이 박쥐의 독특한 비행 기관을 형성하는 익룡. 고대 중국의 박쥐에 대한 기록에는 요정 쥐라고 불리는 종유석 동굴에도 박쥐가 산다는 내용이 있습니다. 그곳의 박쥐들은 동굴에서 물을 마실 수 있었기 때문에 영원히 살 수 있었습니다. 수천 년이 지난 지금, 박쥐의 몸 색깔도 초기의 어두운 색에서 흰색으로 많이 변했습니다. 이것이 바로 요정 박쥐라고 불리는 이유라고 생각합니다.

박쥐는 가슴 근육이 잘 발달되어 있고, 흉골에서 용골처럼 튀어나와 있으며 쇄골이 잘 발달되어 있는데, 이는 모두 박쥐의 특별한 이동 방식과 관련이 있습니다. 비행에 매우 능숙하지만 이륙할 때는 활공해야 하고 착륙 후에는 다시 비행하기가 매우 어렵습니다. 박쥐는 비행 중에 뒷다리를 뒤로 뻗어 균형을 잡는 역할을 합니다.

박쥐는 일반적으로 동면하는 습성이 있습니다. 동면 중에는 신진대사가 감소하고 호흡과 심장 박동이 분당 몇 회에 불과하며 혈류가 느려지고 체온이 주변 온도에 맞춰 낮아집니다. 그러나 동면이 깊지 않고 동면 중에 배변과 식사를 하기도 하며 깨어난 후 바로 정상으로 돌아올 수 있습니다. 그들의 생식력은 높지 않고 "수정 지연"현상, 즉 짝짓기 전 동면이 겨울 동안 여성 생식 기관의 정자, 수정이 일어나지 않을 때 동면이 일어나지 않습니다. 이듬해 봄에 깨어난 짝짓기를 한 암컷은 배란과 난자 수정을 시작한 후 임신과 출산을 하게 됩니다.

박쥐는 앞다리에 있는 특수한 날개 때문에 이름이 붙여진 포유류의 오래된 특수목으로 북극과 남극, 일부 해양 섬을 제외한 전 세계에 분포하며 열대 및 아열대 종과 수가 가장 많은 포유류입니다. 못생긴 외모와 야행성 습성 때문에 항상 사람들을 무섭게 만듭니다. 외국어로 된 이름의 원래 의미는 "경솔한 쥐"입니다. 하지만 중국에서는 "박쥐"라는 단어가 "축복"이라는 단어의 동음이의어이기 때문에 여전히 사람들의 사랑을 받고 있으며 새해 그림에 박쥐의 이미지가 그려져 있습니다.

박쥐는 전 세계에 900여 종이 있으며, 중국에는 약 81종이 서식하여 설치류 다음으로 큰 포유류 그룹입니다. 박쥐는 크게 큰 박쥐와 작은 박쥐의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 큰박쥐는 구반구의 열대 및 아열대 지역에 분포하며, 몸집이 크고 원시적인 신체 구조를 가진 파리과를 비롯한 10과가 있고, 작은박쥐는 동-서반구의 열대 및 온대 지역에 분포하며, 몸집이 작고 보다 특화된 신체 구조를 가진 바티대, 발굽박쥐과, 박쥐과, 피박쥐과, 바티대 등 10과 이상이 있습니다.

박쥐의 식습관은 매우 다양합니다. 어떤 종은 꿀과 과일을 선호하고, 어떤 종은 물고기, 개구리, 곤충을 먹고, 동물의 피를 빨고, 심지어 다른 박쥐를 잡아먹기도 합니다. 일반적으로 큰 박쥐는 보통 과일이나 꿀을 먹고, 작은 박쥐는 주로 곤충을 잡아먹습니다.

곤충을 먹는 박쥐는 정도의 차이는 있지만, '살아있는 레이더'라는 용어로 불리는 반향 위치 탐지 시스템을 가지고 있습니다. 이 시스템의 도움으로 박쥐는 완전한 어둠 속에서도 날아다니며 먹이를 잡을 수 있고, 많은 간섭이 있는 곳에서도 반향 위치를 이용하며, 정상적인 호흡에 영향을 주지 않고 초음파 신호를 방출할 수 있습니다. 머리의 주둥이는 복잡하고 특수한 피부 주름으로 둘러싸인 "비엽"이라는 구조로 덮여 있습니다. 이것은 초음파를 방출하는 기능을 가진 이상한 초음파 장치로, 고주파 초음파를 지속적으로 방출 할 수 있습니다. 장애물이나 날아다니는 곤충을 만나면 이 초음파가 반사되어 매우 큰 귀로 수신되어 작은 뇌에서 피드백을 분석할 수 있습니다. 이 초음파 감지는 매우 민감하고 해상도가 높기 때문에 박쥐는 에코를 기반으로 방향을 인식하고 비행 경로를 찾을 수 있을 뿐만 아니라 다른 곤충이나 장애물을 식별하여 효과적으로 회피하거나 추격할 수 있습니다. 박쥐는 정확한 반향 탐지 능력과 놀랍도록 부드러운 피부막을 이용해 공중을 자유롭게 날 수 있으며, 곤충이 정보 시스템을 방해하고 탈출을 시도하는 것을 방지하기 위해 초음파의 방향을 끊임없이 바꾸면서 교묘한 곡선으로 비행할 수도 있습니다.

다른 동물과 마찬가지로 박쥐도 자연에서 점점 더 희귀해지고 있으며 멸종 위기에 처해 있습니다. 곤충을 죽이기 위해 사용되는 독극물과 목재 보호제는 동면 중에 박쥐를 죽이고, 많은 오해로 인해 인간이 박쥐를 대량으로 죽이고 있습니다. 속이 빈 나무의 일부 종은 벌목되고 유적지가 너무 빡빡하게 철거되거나 재건되어 더 이상 생존할 수 없게 되었습니다. 박쥐는 자연의 생태 균형을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다. 다양한 종류의 곤충을 잡아먹는 박쥐는 모기, 나방, 사슴벌레, 약충 및 기타 해충을 대량으로 죽일 수 있으며 하룻밤에 3,000마리 이상을 잡아먹을 수 있어 인간에게 유익한 동물입니다. 박쥐가 배설한 배설물은 농업 생산에 유용한 좋은 비료이기도 합니다. 가공된 박쥐 구아노는 중국 전통 의학의 일종인 '나이트쉐이드'로 알려져 있습니다. 박쥐는 여전히 동물의 방향성, 지역성 및 동면 연구에 중요한 주제이며, 박쥐의 방사 기술의 비밀은 아직 완전히 이해되지 않았습니다. 인간은 박쥐가 무엇을 할 수 있는지만 알 뿐, 어떻게 하는지는 알지 못하기 때문에 멸종 위기에 처한 박쥐를 구하는 것이 시급합니다.

인간은 생체공학의 도움으로 박쥐의 반향 탐지 시스템을 기반으로 레이더를 만들었습니다.

퀴즈:

1 박쥐의 종류는 전 세계적으로 약 900종에 달할 정도로 많습니다. 박쥐는 설치류에 이어 포유류 중 두 번째로 종 수가 많습니다.

2 돼지코 작은 박쥐는 날개 길이가 1.4센티미터에 불과하고, 작은 개만한 몸집을 가진 날여우는 날개 길이가 2미터에 이릅니다.

어떤 박쥐는 시속 50킬로미터 이상의 속도로 날 수 있습니다.

박쥐는 1초에 250개의 메아리를 포착하고 구별할 수 있습니다. (참고: 음파의 한 번 왕복은 한 세트로 계산됩니다.).

가을부터 박쥐는 배에 지방층을 쌓아 몸무게가 동면 전 여름의 1.5배 이상으로 늘어납니다.

멕시코 토끼입술박쥐는 하룻밤에 30마리 이상의 작은 물고기를 잡는 등 일부 박쥐는 낚시를 합니다.

20그램 무게의 식충성 박쥐 한 마리는 1년에 1.8~3.6kg의 곤충을 잡아먹을 수 있습니다.

100마리 박쥐 군집의 바이오닉스

바이오닉스는 생명이라는 뜻을 가진 그리스어 '바이오온'에 공학적 의미를 가진 '아이크스'를 더해 만들어진 단어입니다. 1960년경부터 사용되기 시작했습니다. 생물의 기능은 인공 기계보다 훨씬 뛰어나며, 바이오닉스는 이러한 생물학적 기능을 공학적으로 구현하고 효과적으로 적용하는 학문입니다. 예를 들어 정보 수신(감각 기능), 정보 전달(신경 기능), 자동 제어 시스템 등이 이에 해당합니다. 이 유기체의 구조와 기능은 많은 기계 설계에 영감을 주었습니다. 돌고래의 체형이나 피부 구조(헤엄칠 때 수면의 난기류를 방지)를 잠수함의 설계 원리에 적용한 것 등이 바이오닉스의 예가 될 수 있습니다. 바이오닉스는 또한 생명 현상을 기계 원리와 비교하고 이를 연구하고 설명하는 데 중점을 두는 사이버네틱스와 밀접한 관련이 있는 학문으로 인정받고 있습니다.

파리는 모두가 싫어하는 세균을 옮기는 매개체입니다. 파리의 날개(균형추라고도 함)는 "자연 항법장치"이며, 이를 모방하여 "진동 자이로스코프"를 만들었습니다. 이 기기는 이제 로켓과 고속 차량에서 자동 조종 장치를 만드는 데 사용됩니다. 플라이 아이는 30O0개 이상의 작은 눈으로 이루어진 일종의 '복합 눈'입니다. 사람들은 그것을 모방하여 "플라이 아이 렌즈"를 만들었습니다. "컴파운드 아이 렌즈"는 수백 또는 수천 개의 작은 렌즈로 구성되어 있으며 "컴파운드 아이 카메라"를 만드는 렌즈로 사용할 수 있으며 수천 장의 동일한 사진을 촬영할 수 있습니다. 이 카메라는 판을 인쇄하고 전자 컴퓨터, 수많은 작은 회로를 복사하는 데 사용되어 작업의 효율성과 품질을 크게 향상 시켰습니다. "컴파운드 아이 렌즈"는 다양한 용도로 사용되는 새로운 유형의 광학 요소입니다.

자연에 존재하는 다양한 생물들의 독특한 기술은 무엇일까요? 그들의 기술은 인간에게 어떤 영감을 주었을까요? 인간은 이러한 기술을 모방하여 어떤 종류의 기계를 만들 수 있을까요? 새로운 과학인 바이오닉스를 소개합니다.

생물을 모방한 기술 장치를 만드는 과학인 바이오닉스는 금세기 중반에 등장한 새로운 변두리 과학입니다. 바이오닉스는 사물의 구조와 기능, 작동 원리를 연구하고 이러한 원리를 공학 기술에 적용하여 뛰어난 성능의 기구, 장치, 기계를 발명하고 새로운 기술을 창조합니다. 바이오닉스의 탄생과 발전부터 현재에 이르기까지 불과 수십 년 만에 이룬 연구 성과는 매우 놀랍습니다. 바이오닉스의 도입은 독특한 기술 개발의 길, 즉 생물학적 세계에서 청사진 도로를 열어 사람들의 시야를 크게 넓히고 강력한 활력을 보여주었습니다.

인간 바이오닉스는 오랜 역사를 가지고 있습니다.

고대부터 자연은 인간의 다양한 기술 아이디어와 공학적 원리, 주요 발명품의 원천이었습니다. 오랜 진화 과정을 거쳐 매우 다양한 생물군이 환경 변화에 적응하여 생존하고 발전할 수 있었습니다. 노동은 인간을 창조했습니다. 인간은 장기간의 생산 활동을 통해 신경계, 특히 뇌의 발달을 촉진했으며, 직립보행이 가능한 몸과 노동이 가능한 손, 감정과 생각을 전달할 수 있는 언어를 갖게 되었습니다. 그렇기 때문에 인간의 탁월한 능력과 지능은 생물학적 세계의 모든 집단을 훨씬 뛰어넘습니다. 인간은 영리하고 민첩한 손으로 노동하고 도구를 만들면서 자연계에서 더 큰 자유를 얻었습니다. 인간의 지능은 생물 세계를 관찰하고 이해하는 데 그치지 않고, 인간 고유의 사고력과 설계 능력을 활용해 생물을 모방하고 창의적인 노동을 통해 기술을 향상시킵니다. 물고기는 물속을 마음대로 왔다 갔다 할 수 있기 때문에 사람들은 물고기의 지느러미를 모방한 나무 노를 사용하여 물고기 모양을 모방하여 배를 만들었습니다. 전설에 따르면 고대 중국의 노동자들은 일찍이 다유 시대에 물고기가 꼬리를 흔들며 물속을 헤엄치고 도는 모습을 관찰하고 배의 선미에 나무 노를 달았다고 합니다. 반복적인 관찰과 모방, 연습을 통해 점차 노와 방향타로 바꾸고 배의 힘을 키우고 배를 돌리는 방법을 터득했습니다. 이런 식으로 사람들은 굽이치는 강에서도 배를 자유롭게 항해할 수 있었습니다.

새는 날개를 펴고 하늘을 자유롭게 날 수 있었습니다. 한비자에 따르면 루반은 대나무로 새를 만들어 "사흘도 채 되지 않아 성공적으로 날았다"고 합니다. 하지만 사람들은 새의 날개를 모방하여 스스로 하늘을 날아다니는 것을 선호합니다. 400여 년 전 이탈리아의 레오나르도 다빈치와 그의 조수들은 새를 조심스럽게 해부하고 신체 구조를 연구하며 새의 비행을 주의 깊게 관찰했습니다. 그 결과 세계 최초의 인공 비행기인 날개 달린 비행기를 설계하고 제작했습니다.

생물의 구조와 기능을 모방하려는 이러한 발명과 시도는 인간 생체공학의 선구자이자 생체공학의 시초라고 할 수 있습니다.

생각을 자극하는 대조

인간의 생체 공학은 이미 초기 단계에 있었지만, 사람들은 1940년대까지 생물학을 디자인 아이디어와 발명의 원천으로 의식적으로 사용하지 않았습니다. 과학자들은 생물학을 생물체의 섬세한 구조와 완벽한 기능을 설명하는 정도까지만 연구했습니다. 그리고 엔지니어와 기술자들은 자신의 뛰어난 지능과 노력, 수작업 발명에 더 의존했습니다. 그들은 의식적으로 생물학을 연구하는 경우는 거의 없었습니다. 그러나 다음 사실은 사람들이 직면 한 기술적 문제 중 일부가 수백만 년 전에 생물학적 세계에 나타 났으며 진화 과정에서 해결되었음을 보여줄 수 있습니다. 그러나 인류는 생물학에서 필요한 만큼 많은 것을 배우지 못했습니다.

제1차 세계대전 중 잠수함은 배를 수중에서 유지하기 위해 군사적 필요에 의해 만들어졌습니다. 엔지니어들은 잠수함을 가라앉히기 위해 먼저 바위나 납을 얹어 잠수함을 설계했습니다. 잠수함이 수면 위로 올라와야 하는 경우에는 가지고 있던 돌이나 납 블록을 버려서 선체를 수면 위로 다시 올렸습니다. 이후 플로트 탱크를 번갈아 채우고 빼는 방식으로 잠수함의 무게를 변화시키는 방식으로 개선되었습니다. 이후에는 탱크 상부에 배기 밸브가 있고 하부에 물 채우기 밸브가 있는 밸러스트 탱크로 변경되었습니다. 탱크에 바닷물을 채우면 선체의 무게가 증가하여 잠수할 수 있게 되었습니다. 비상시 다이빙이 필요할 때를 대비한 극고속 다이빙 칸도 있습니다. 선체가 물에 잠기면 스피드 다이빙 칸의 바닷물이 배수됩니다. 밸러스트 탱크의 한 부분이 물로 채워지고 다른 부분이 비어 있으면 잠수함은 반잠수 상태가 될 수 있습니다. 잠수함을 띄우려면 압축 공기를 탱크에 넣어 바닷물을 배출하고, 배 안의 바닷물 무게를 줄여 잠수함이 뜨도록 합니다. 이러한 우수한 메커니즘을 통해 잠수함의 자유로운 가라앉음과 뜨는 것이 실현되었습니다. 그러나 나중에 물고기의 기복 시스템은 발명된 것보다 훨씬 더 단순한 것으로, 물고기의 기복 시스템은 부풀려진 수영 방광에 불과하다는 것이 밝혀졌습니다. 근육에 의해 제어되는 대신, 수영 방광은 방광으로 산소를 분비하거나 수영 방광에서 산소의 일부를 재흡수하여 물고기가 자유롭게 가라앉도록 촉진함으로써 수영 방광의 가스 함량을 조절합니다. 그러나 물고기가 가라앉고 뜨는 이러한 독창적인 시스템은 잠수함 설계자들에게 영감을 주고 도움을 주기에는 너무 늦었습니다.

소리는 사람들의 삶에서 없어서는 안 될 요소입니다. 언어를 통해 사람들은 생각과 감정을 교환하고, 아름다운 음악은 사람들이 예술을 즐기게 하며, 엔지니어와 기술자들도 가장 중요한 정보 중 하나로 음향 시스템을 산업 생산과 군사 기술에 적용합니다. 잠수함이 도입된 이후 잠수함은 수상함과 함께 잠입 공격을 막기 위해 잠수함의 위치를 찾는 방법, 잠수함은 물속에 가라앉지만 공격을 용이하게 하기 위해 적함의 위치와 거리를 정확하게 파악해야 합니다. 따라서 1차 세계대전 중에는 바다와 수중, 그리고 수중에서 벌어지는 양측의 전투에서 다양한 수단이 사용되었습니다. 해군 엔지니어들도 음향 시스템을 정찰의 중요한 수단으로 사용했습니다. 먼저, 소음 방향 탐지기로도 알려진 하이드로폰은 항해 중에 발생하는 소음을 청취하여 적 함선을 탐지하는 데 사용되었습니다. 적 함선이 주변 해역을 항해할 때마다 기계와 프로펠러에서 소음이 발생하고, 이 소음이 하이드로폰을 통해 들리면 적을 제때 탐지할 수 있었습니다. 하지만 당시에는 하이드로폰이 완벽하지 않았고, 일반적으로 아군 함선의 소음만 들을 수 있었습니다. 적 함선의 소리를 들으려면 함선의 속도를 늦추거나 잠수함의 소음을 구별하기 위해 완전히 멈춰야 하는데, 이는 전투 작전에 도움이 되지 않습니다. 얼마 지나지 않아 프랑스 과학자 란츠완(1872~1946)은 초음파 반사의 특성을 이용해 수중 선박 탐사에 성공했습니다. 초음파 발생기를 사용하여 초음파를 물속으로 방출하고, 목표물을 만나면 반사되어 수신기가 이를 포착하는 방식이었습니다. 수신된 반향의 시간 간격과 방향에 따라 목표물의 방향과 거리를 측정할 수 있는데, 이를 소나 시스템이라고 합니다. 인공 소나 시스템의 발명과 적 잠수함 탐지에 대한 놀라운 성과는 사람들을 놀라게 했습니다. 박쥐와 돌고래는 인간이 지구에 나타나기 훨씬 전부터 반향 위치 소나 시스템을 자유롭게 사용하고 있었다는 사실은 잘 알려져 있지 않나요?

생물들은 오랫동안 소리로 둘러싸인 자연 속에서 살아왔습니다. 동물들은 소리를 이용해 먹이를 찾고, 적으로부터 숨고, 짝짓기와 번식을 합니다. 따라서 소리는 생명체에게 중요한 정보입니다. 이탈리아의 스팔란자니는 박쥐가 장애물을 피할 뿐만 아니라 날아다니는 곤충을 사냥하기 위해 완전한 어둠 속에서도 자유롭게 날 수 있다는 사실을 오래 전에 발견했습니다. 하지만 귀를 막은 박쥐는 어둠 속에서 움직일 수 없었습니다. 이러한 사실에 직면한 팔란자니는 박쥐가 귀로 '볼 수 있다'는 황당한 결론에 도달했습니다. 1차 세계대전이 끝난 후 1920년, 하테이는 박쥐가 사람의 귀가 들을 수 있는 범위를 넘어서는 주파수에서 소리 신호를 방출한다고 주장했습니다. 그는 박쥐가 1차 세계대전 당시 론 완지가 발명한 초음파 에코 방법과 같은 방식으로 목표물의 위치를 찾을 수 있다고 지적했습니다. 안타깝게도 하테이의 힌트는 진지하게 받아들여지지 않았고, 엔지니어들은 박쥐가 '에코 로케이션' 기술을 가지고 있다는 사실을 믿지 못했습니다. 1983년 전자 측정기가 도입되고 나서야 박쥐가 초음파를 방출하여 자신의 위치를 찾는다는 사실이 완전히 확인되었습니다. 그러나 이것은 레이더와 소나의 초기 발명에 더 이상 도움이 되지 못했습니다.

그런 다음에는 사람들이 곤충의 행동을 연구하기에는 너무 늦었습니다. 레오나르도 다빈치가 새의 비행을 연구하고 최초의 비행기를 만든 지 400년이 지난 1903년, 마침내 사람들이 비행기를 발명하여 하늘을 나는 꿈을 현실로 만들기까지는 오랜 기간의 반복적인 연습이 필요했습니다. 지속적인 개선의 결과, 30년 후 인간의 비행기는 속도와 고도, 비행 거리에서 새를 능가하며 인간의 독창성과 재능을 입증했습니다. 그러나 더 빠르고 더 높은 비행 기계를 계속 개발하는 과정에서 설계자들은 기체 역학에서 발생하는 플러터 현상이라는 또 다른 난관에 부딪혔습니다. 비행기가 비행 중일 때 날개는 해로운 방식으로 진동합니다. 비행 속도가 빠를수록 날개가 부러질 정도로 날개의 펄럭임이 강해져 항공기가 추락하고 많은 시험 조종사가 목숨을 잃었습니다. 항공기 설계자들은 유해한 플러터 현상을 없애기 위해 많은 노력을 기울였고 이 문제에 대한 해결책을 찾는 데 오랜 시간이 걸렸습니다. 날개 앞쪽 가장자리의 먼 쪽에 가중 장치를 배치하여 유해한 진동을 제거했습니다. 하지만 곤충도 3억 년 동안 공중을 날아다녔기 때문에 펄럭임의 유해한 영향에서 예외는 아닙니다. 오랜 진화를 통해 곤충은 떨림을 방지하는 방법을 성공적으로 습득했습니다. 잠자리 날개를 연구하는 과정에서 생물학자들은 각 날개의 앞쪽 가장자리 위에 날개 눈 또는 날개 두더지라고 불리는 짙은 색의 각질이 두꺼워진 부분이 있다는 사실을 발견했습니다. 윙아이가 제거되면 비행이 불안정해집니다. 실험 결과 잠자리가 날아갈 때 날개가 펄럭이는 위험을 없애는 것이 날개눈의 각질 조직이라는 것이 디자이너의 뛰어난 발명품처럼 증명되었습니다. 디자이너가 곤충으로부터 날개눈의 기능을 먼저 배워 펄럭임을 방지하는 디자인 아이디어를 얻었다면 오랜 시간 동안의 탐험과 인간의 희생을 피할 수 있었을 것입니다. 잠자리 날개의 시선과 마주한 항공기 디자이너는 눈을 마주치는 감각을 갖게 됩니다!

이 세 가지 사례는 생각을 자극하고 영감을 줍니다. 지구상에 인류가 출현하기 이전부터 모든 종류의 유기체는 수억 년 동안 자연 속에서 살아왔으며, 생존을 위한 투쟁의 장기적인 진화 과정에서 자연에 적응하는 능력을 습득해 왔습니다. 생물학적 연구에 따르면 진화 과정에서 매우 정밀하고 잘 발달된 메커니즘을 통해 내부 및 외부 환경의 변화에 적응할 수 있는 능력을 갖추게 되었습니다. 생물학에는 많은 유익한 기술이 있습니다. 예를 들어 생합성, 에너지 변환, 정보 수신 및 전송, 외부 세계 인식, 탐색, 지시된 계산 및 체내 합성 등이 있습니다. 기계가 따라올 수 없는 많은 장점을 보여줍니다. 생물학은 작고, 민감하고, 빠르고, 효율적이며, 신뢰할 수 있고, 간섭에 강하고, 정말 놀랍습니다.

생물학과 기술의 가교

1782년 제임스 와트(1736~1819)가 증기기관을 발명한 이후 인류는 생산을 위한 투쟁에서 막대한 힘을 얻게 되었습니다. 기본적으로 에너지 변환, 제어 및 활용 문제를 해결한 산업 기술은 1차 산업혁명을 촉발했고, 온갖 종류의 기계가 등장했습니다. 산업 기술의 발전은 사람들의 체력을 크게 확장하고 강화하여 무거운 육체 노동에서 해방시켰습니다. 과학 기술의 발달로 사람들은 증기기관 이후 전기 시대를 거쳐 자동화 시대를 경험했습니다.

1940년대 전자 컴퓨터의 등장은 인류 과학 기술의 보물창고에 귀중한 자산을 추가했습니다. 수만 가지 유형의 정보를 안정적이고 효율적인 기술로 처리할 수 있게 되면서 사람들은 숫자와 정보의 바다에서 벗어날 수 있었습니다. 컴퓨터와 자동화 장비의 사용으로 사람들은 복잡한 생산 절차를 적은 노력으로 쉽게 처리할 수 있게 되었습니다. 이들은 제품 사양이 정확하도록 생산 절차를 정밀하게 조정하고 제어합니다. 그러나 자동화 제어 장치는 사람이 설정한 정해진 절차에 따라 작동하기 때문에 제어 능력이 매우 제한적입니다. 자동화 장치는 외부 환경을 분석하고 유연하게 대응할 수 있는 능력이 부족합니다. 예기치 못한 상황이 발생하면 자동 장치가 작동을 멈추거나 사고가 발생할 수 있으며, 이는 자동 장치 자체의 심각한 단점입니다. 이러한 단점을 극복하는 유일한 방법은 기계의 다양한 부분과 기계와 환경 간의 "통신", 즉 자동 제어 장치가 내부 및 외부 환경의 변화에 적응할 수 있는 능력을 갖추는 것입니다. 이 문제에 대한 해결책은 정보를 수신하고 변환하는 방법에 대한 공학적 문제입니다. 정보 사용 및 제어의 문제. 따라서 정보의 사용과 제어는 산업 기술 발전의 주요 모순이되었습니다. 이 모순을 어떻게 해결할 수 있을까요? 생물학적 세계는 인류에게 유용한 통찰력을 제공했습니다.

생물학적 시스템에서 통찰력을 얻기 위해 인류는 먼저 생물학적 장치와 기술적 장치 사이에 * * * 동일한 특성이 있는지 조사해야 합니다. 1940년 유기체와 기계를 일반적인 의미에서 비교하는 조건화 이론이 등장했습니다. 1944년에 이르러 과학자들은 기계와 유기체가 통신, 자동 제어, 통계적 역학과 같은 다양한 문제에서 일치한다는 사실이 분명해졌습니다. 이러한 이해를 바탕으로 1947년 사이버네틱스라는 새로운 학문이 탄생했습니다.

사이버네틱스는 "돌리다"라는 뜻의 그리스어에서 유래했습니다. 사이버네틱스의 창시자 중 한 명인 노버트 위너(1894~1964)의 정의에 따르면 사이버네틱스는 "동물과 기계의 제어 및 통신에 관한 과학"입니다. 이 정의는 너무 단순해서 사이버네틱스에 대한 Wiener의 고전적 저작의 부제가 되기에는 부족하지만, 생물과 기계에 대한 이해와 직접적으로 연결됩니다.

사이버네틱스의 기본 관점은 동물(특히 인간)과 기계(통신, 제어, 계산을 위한 모든 종류의 자동화 장치 포함) 사이에는 일정한 * * * 신체가 있으며, 즉 제어 시스템에는 일정한 * * * 동일한 법칙이 존재한다는 것입니다. 사이버네틱스 연구에 따르면 다양한 제어 시스템의 제어 프로세스에는 정보 전송, 변환 및 처리가 포함됩니다. 제어 시스템의 정상적인 작동은 정상적인 정보 전송 프로세스에 따라 달라집니다. 소위 제어 시스템은 제어 대상과 다양한 제어 요소, 구성 요소 및 회로가 특정 제어 기능을 가진 전체로 유기적으로 결합 된 것을 말합니다. 정보의 관점에서 볼 때 제어 시스템은 정보 채널의 네트워크 또는 시스템입니다. 살아있는 유기체의 기계와 제어 시스템 사이에는 많은 유사점이 있기 때문에 생물학적 자동화 시스템에 큰 관심이 있으며, 생물학적 시스템을 더 연구하기 위해 물리적, 수학적, 심지어 기술적 모델을 사용합니다. 그 결과 제어 이론은 생물학과 공학 기술을 연결하는 이론적 기반이 되었습니다. 제어 이론은 생물학적 시스템과 기술 시스템 사이의 가교가 되었습니다.

생물과 기계 사이에는 분명한 유사성이 있으며, 이는 다양한 수준의 생물을 연구할 때 확인할 수 있습니다. 단순한 단일 세포부터 복잡한 기관 시스템(예: 신경계)에 이르기까지 다양한 생리적 과정이 조절되고 자동화되어 있습니다. 유기체는 외부 환경에 적응하고 스스로 번식하는 능력이 있다는 점에서 다른 기계와는 다른 특별한 능력을 가진 기계로 생각할 수 있습니다. 유기체는 모든 기능이 역학 법칙을 따르고, 다양한 구조가 조화롭게 작동하며, 특정 신호와 자극에 정량적으로 반응할 수 있고, 자동 제어와 같은 특별한 피드백 연결 조직을 통해 자율 조절 방식으로 자기 조절이 가능한 자동화된 공장에 비유할 수도 있습니다. 예를 들어, 우리 몸의 일정한 체온, 정상 혈압, 정상 혈당 농도는 우리 몸의 복잡한 자기 조절 시스템이 조절하는 결과입니다. 생물학적 시스템과 기술 시스템 사이의 간극을 메우는 사이버네틱스의 출현과 발전으로 많은 엔지니어들이 생물학적 시스템에서 새로운 설계 아이디어와 원리를 의식적으로 추구하게 되었습니다. 따라서 엔지니어들이 공학 및 기술 분야에서 생물학자와 함께 성과를 내기 위해 생물 과학에 대해 주도적으로 학습하는 경향이 있습니다.

오~ 좀 과한 것 같네요. 그냥 가볍게 볼게요~``.