胚胎型仿生自修复技术 9787118090536 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：29761119959

包装：平装

出版时间：2014-12-01

图书基本信息
图书名称	胚胎型仿生自修复技术	作者	李岳 ... 著
定价	58.00元	出版社	国防工业出版社
ISBN	9787118090536	出版日期	2014-12-01
字数		页码
版次	1	装帧	平装
开本	大32开	商品重量	0.4Kg

内容简介

《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。

作者简介

目录

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

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文摘

序言

生命之初的智慧：仿生自修复材料的创新前沿 在宏伟的生命演化史中，自我修复的能力扮演着至关重要的角色，从单细胞生物的精巧再生，到复杂生物体应对损伤的复杂机制，这种能力一直是自然界最令人惊叹的馈赠之一。这种源于生命本质的智慧，如今正以前所未有的速度被人类汲取、模拟，并应用于材料科学的广阔领域。本书将带您深入探索一个颠覆性的前沿科学领域：胚胎型仿生自修复技术。我们不仅仅是复刻生命，更是从生命最基础、最纯粹的形态——胚胎发育中汲取灵感，旨在创造出具有强大自我修复潜能的新型材料，以此革新我们对物质世界的认知和应用。 本书将聚焦于那些能够像胚胎细胞一样，在经历损伤后，能够主动感知、定位、并启动修复过程的智能材料。这些材料并非简单的“伤口愈合”，而是模仿了胚胎发育过程中细胞的分化、迁移、增殖以及组织重塑的精妙过程。从最基础的分子识别到宏观形貌的恢复，我们将在书中详细阐述这些仿生自修复机制的科学原理、设计思路以及潜在的应用前景。 第一章：生命之源——胚胎发育中的自修复哲学 我们将从生命最原始的起点——胚胎发育——开始，深入剖析其蕴含的深刻自修复智慧。胚胎的形成和发展是一个高度动态且充满挑战的过程，在这个过程中，微小的损伤可能导致严重的后果。然而，胚胎却展现出了令人难以置信的自我纠正和修复能力。我们将探讨： 细胞粘附与解离的动态平衡： 胚胎细胞如何精确地控制其粘附能力，以实现细胞迁移和组织形成，并在受损后迅速恢复连接。 信号传导网络的精妙调控： 胚胎如何通过复杂的信号通路感知损伤，并激活相应的修复基因和蛋白质，引导细胞进行修复。 干细胞在修复中的作用： 胚胎中丰富的干细胞如何分化成各种细胞类型，填补损伤区域，重建组织结构。 分子机器的自我组装： 构成细胞和组织的各种分子结构如何能够自发地组装，并在损伤后重新组织，恢复功能。 理解这些生命最根本的自我维护机制，是设计仿生自修复材料的基石。本书将深入浅出地介绍这些复杂的生物学原理，并将其转化为可应用于材料设计中的工程学概念。 第二章：仿生基石——模拟胚胎修复的材料设计 在理解了生命源头的智慧后，我们将进入仿生材料的设计与构建阶段。本章将重点介绍如何将胚胎发育中的自修复机制，转化为具体的材料设计策略： 微胶囊与多相体系： 借鉴胚胎细胞内包含的各种细胞器和信号分子，我们设计了含有修复剂（如单体、催化剂）的微胶囊，将其嵌入基体材料中。当材料发生裂纹时，微胶囊破裂，释放出修复剂，实现“止血”和“愈合”。 嵌入式修复单元： 模仿胚胎干细胞的潜能，我们将能够响应特定信号（如pH、温度、力学应力）的修复单元预先嵌入材料结构中。当损伤发生时，这些单元被激活，释放修复前体，或直接参与材料的重塑。 分子识别与自组装： 受胚胎细胞表面分子特异性识别能力的启发，我们设计了具有特定化学基团的材料表面，使其能够通过分子间的相互作用，自发地在损伤界面重新连接，形成稳定的结构。 反应性聚合物网络： 借鉴胚胎细胞外基质的动态可塑性，我们研究了具有可逆交联键的聚合物网络。这些网络在受到损伤时，交联键可以断裂，材料表现出柔韧性；在修复信号的诱导下，交联键又可以重新形成，使材料恢复刚性。 我们将详细阐述不同材料体系（如聚合物、陶瓷、复合材料）如何通过引入这些仿生修复单元，获得自我修复的能力，并重点分析不同修复机制的优点和局限性。 第三章：感知与响应——损伤检测与修复激活机制 材料的自修复能力不仅仅是包含修复剂，更重要的是能够“知道”何时何地发生了损伤，并能够“启动”修复过程。本章将深入探讨仿生自修复材料中的损伤感知与修复激活机制： 内在损伤传感： 我们将介绍如何设计材料，使其自身能够对损伤产生物理或化学变化，如颜色改变、荧光信号变化、电导率变化等，从而直观地指示损伤的存在和位置。 外源性触发信号： 探讨如何利用外部环境因素，如光照、温度变化、电场、磁场等，作为触发修复的信号。例如，光敏材料在特定波长光照下释放修复剂，热敏材料在升温时启动修复。 生物相容性信号触发： 借鉴胚胎发育中的信号分子，我们研究了模拟生物体内特定信号（如pH值变化、特定酶的活性）的材料。当这些信号在损伤区域出现时，即可激活修复过程。 多尺度协同修复： 复杂的损伤往往涉及不同尺度的断裂。我们将探讨如何设计能够实现多尺度协同修复的材料，例如，先修复微裂纹，再修复宏观断裂。 本章将为读者提供丰富的案例，展示如何巧妙地将损伤感知与修复激活机制集成到材料设计中，从而实现高效、定向的自修复。 第四章：功能再生——材料性能的恢复与提升 自修复的最终目标是使材料能够恢复甚至超越原有性能。本章将聚焦于仿生自修复技术在材料功能恢复方面的应用： 力学性能的恢复： 重点研究如何使修复后的材料在拉伸强度、断裂韧性、疲劳寿命等方面恢复到接近甚至优于原始状态。我们将分析不同修复机制对力学性能恢复的影响。 导电与导热性能的恢复： 对于电子器件、热管理材料等领域，材料的导电和导热性能至关重要。我们将探讨如何设计能够有效恢复这些功能的仿生自修复材料。 光学与电学性能的保持： 在一些特殊应用中，材料的光学透明度、电学绝缘性等至关重要。我们将研究如何通过仿生自修复技术，在保持这些敏感性能的同时，实现材料的损伤修复。 抗菌与生物活性修复： 结合生物医学应用的需求，我们将探讨如何设计具有抗菌性或能够促进组织再生的仿生自修复材料。 本章将通过具体的实验数据和分析，展示仿生自修复技术在恢复和提升材料性能方面的巨大潜力，为读者勾勒出材料“永不衰老”的愿景。 第五章：超越材料——仿生自修复的未来展望与挑战 作为本书的结尾，我们将放眼未来，展望仿生自修复技术的发展趋势，并探讨其面临的挑战： 智能化与自主化： 未来的仿生自修复材料将更加智能化，能够自主地感知、判断、并执行修复任务，甚至能够根据环境变化和损伤类型，选择最优的修复策略。 多功能集成： 将自修复功能与其他功能（如传感、储能、自清洁、自发电等）集成，创造出更具实用价值的智能材料。 环境友好与可持续性： 探索使用可再生资源、开发低能耗的修复过程，以及研究材料的生物降解性，实现材料的绿色化。 规模化生产与成本控制： 如何将实验室的研究成果转化为大规模、低成本的工业生产，是推广仿生自修复技术面临的重要挑战。 跨学科合作： 仿生自修复技术的发展离不开材料科学、化学、生物学、工程学、医学等多个领域的紧密合作。 本书致力于为科研人员、工程师、学生以及对前沿科学技术充满好奇的读者，提供一个全面、深入、且富有启发性的视角。我们相信，从生命最基础的形态中汲取的智慧，必将引领材料科学走向一个更加智能、更加可持续的未来。通过对胚胎型仿生自修复技术的探索，我们不仅仅是在制造新材料，更是在学习生命最根本的生存之道。

评分☆☆☆☆☆

我从事的是生物医学材料的改良工作，主要关注的是植入物在人体内的长期稳定性。阅读《胚胎型仿生自修复技术》这本书，让我对“永续性”这个概念有了更深层次的理解。作者在探讨材料寿命时，不再局限于传统的“平均无故障时间”，而是引入了“动态平衡维持”的视角，这与生物体内环境的稳态调节机制不谋而合。书中关于“活性组分释放与再聚合”的章节，为我们设计可降解与可修复并存的植入支架提供了全新的思路。我尤其欣赏作者对伦理和长期影响的探讨，这表明作者不仅关注技术本身的前沿性，更关注技术应用的社会责任。这本书的结构就像一个精心构建的生态系统，每一个概念都不是孤立存在的，而是与其他概念相互依存、共同作用。它不是一本简单的技术手册，而更像是一部指导未来工程美学的宣言书，激励着我们去创造那些不仅强大、而且富有“生命力”的工程奇迹。

评分☆☆☆☆☆

初读此书，最大的感受就是它极强的跨学科融合性。我本职是做机械设计的，很多时候在解决结构疲劳问题时，常常会陷入传统力学和材料学的思维定势中。然而，这本书巧妙地将生物学的再生机制与工程学的优化设计结合起来，提供了一套全新的解决方案框架。书中的配图和图表制作得极其精良，那些复杂的内部结构示意图，即便没有深厚的生物学背景，也能让人大致理解其运作机制。我特别注意到了作者对“环境反馈回路”的论述，这部分内容极具启发性，它打破了传统工程中“设计即终点”的观念，强调了系统在实际运行中持续优化和演化的重要性。这对我来说，简直是醍醐灌顶，让我开始重新审视我过去设计的那些“刚性”系统。这本书的语言风格相对内敛而深沉，没有过多煽情的辞藻，而是用精准的术语和详实的数据说话，这对于我们这类追求实证的工程师来说，无疑是最宝贵的品质。它不是一本快餐式的读物，需要沉下心来，反复咀嚼才能体会其精髓。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我购买这本书是抱着一丝怀疑的，毕竟市面上打着“前沿技术”旗号的书籍，十之八九都言过其实。但读完前三分之一后，我的疑虑完全消散了。这本书的作者显然对该领域有着长期的、深厚的积累，其对“结构完整性”的定义，已经超越了传统的强度和刚度范畴，上升到了信息传递和能量耗散的层面。我特别欣赏其中关于“损伤识别机制”的章节，作者没有停留在理论推导，而是详细阐述了如何在微观尺度上构建传感器网络，实时监测材料的亚临界损伤。这种注重实践细节的写法，对于希望将理论转化为实际产品的研发人员来说，价值无可估量。而且，书中的引用文献列表异常丰富，涵盖了最近十年内所有重要的里程碑式研究，这使得这本书本身就成了一个绝佳的文献检索工具。我甚至发现了几篇我此前漏掉的、非常关键的德语和日语研究摘要的翻译，这极大地拓展了我的研究视野，为我后续的文献调研工作节省了大量时间。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计真是别出心裁，那种带着未来感的线条和深邃的色彩搭配，一下子就抓住了我的眼球。我是一个对手工技艺和材料科学都颇有研究的人，所以当我在书店看到这本书时，那种强烈的直觉告诉我，里面一定藏着我渴望已久的知识宝库。我翻开扉页，里面的章节目录结构清晰得令人赞叹，从基础的理论构建到复杂系统的实现，逻辑链条一气呵成，让人不由自主地想要深入探索。特别是关于“自适应结构”的那一章，作者似乎在用一种近乎诗意的语言，描绘着材料如何如同生命体一般，在受到损伤后能够“感知”并“修复”自身，这种描述不仅仅是技术层面的讲解，更像是一场关于物质生命哲学的探讨。我尤其欣赏作者在引用前沿研究成果时的严谨态度，每一个观点都有坚实的理论支撑，而不是空泛的口号。阅读这本书的过程，就像是跟随一位技艺精湛的工匠，一步步揭示自然界中最精妙的构造原理，让人在知识的海洋中，既感到充实，又不乏探索的乐趣。我期待着能将书中的一些理念应用到我正在进行的项目中去，相信它能带来全新的视角和突破性的进展。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和印刷质量，简直是行业标杆。作为一名对书籍的物理形态有较高要求的读者，我必须夸赞一下出版社的用心。纸张的质地厚实而不失韧性，墨色的深浅恰到好处，长时间阅读下来，眼睛不易疲劳。更重要的是，书中对于公式的推导部分，步骤详尽且逻辑清晰，很少出现那种关键步骤一笔带过的情况，这对于我们这些需要亲自复现实验或模型验证的读者来说，简直是福音。我记得有一次深夜，我在试图理解一个非线性微分方程组的边界条件设置时卡住了，回头翻阅书中的插图和注释，作者用一个非常巧妙的类比，瞬间打通了我的思维阻塞点。这本书的叙事节奏把握得非常好，它不会让人觉得信息量过载，而是像一位经验丰富的导师，循循善诱，引导你逐步建立起完整的知识体系。它不仅是知识的载体，更是一种阅读体验的享受。