2025年動(dòng)物模仿生考試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共30分）1.研究發(fā)現(xiàn)，某種海洋生物的皮膚表面存在微米級(jí)的溝槽結(jié)構(gòu)，可通過(guò)改變水流邊界層降低8%—12%的阻力。該結(jié)構(gòu)被應(yīng)用于高速列車車身設(shè)計(jì)，這種生物是（）A.座頭鯨B.鯊魚(yú)C.金槍魚(yú)D.蝠鲼2.非洲沙狐的耳廓表面積與體積比顯著高于極地狐，其散熱效率提升約40%。這種特征被仿生用于（）A.航天器熱管理系統(tǒng)B.沙漠地區(qū)建筑通風(fēng)設(shè)計(jì)C.微型電子設(shè)備散熱片D.高壓輸電線路防冰涂層3.跳蛛的復(fù)眼具有4組不同朝向的晶狀體，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)廣角監(jiān)測(cè)與細(xì)節(jié)捕捉?；诖碎_(kāi)發(fā)的“多模態(tài)視覺(jué)傳感器”主要應(yīng)用于（）A.自動(dòng)駕駛盲區(qū)監(jiān)測(cè)B.深海探測(cè)器照明C.醫(yī)療內(nèi)鏡圖像采集D.農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)農(nóng)藥噴灑4.帝王蝶的翅膀鱗片呈多層納米級(jí)薄片堆疊結(jié)構(gòu)，通過(guò)光的干涉與衍射呈現(xiàn)鮮艷色彩卻不依賴色素。該原理被用于（）A.柔性電子顯示屏B.防偽標(biāo)簽印刷技術(shù)C.太陽(yáng)能電池板增透膜D.建筑外墻自清潔涂層5.射水魚(yú)捕獵時(shí)能精準(zhǔn)計(jì)算水流拋物線，其大腦對(duì)流體動(dòng)力學(xué)的實(shí)時(shí)建模能力被仿生用于（）A.消防無(wú)人機(jī)水炮瞄準(zhǔn)系統(tǒng)B.深海潛艇避障算法C.人工降雨云層預(yù)測(cè)D.污水處理廠絮凝控制6.大齒猛蟻的上顎閉合速度可達(dá)35—63米/秒，其關(guān)節(jié)處的彈性蛋白儲(chǔ)存能量并瞬間釋放的機(jī)制被應(yīng)用于（）A.微型機(jī)器人快速夾取裝置B.風(fēng)力發(fā)電機(jī)變槳系統(tǒng)C.地震預(yù)警傳感器D.潛水艇壓載艙排水閥7.燈塔水母的“返老還童”機(jī)制涉及細(xì)胞分化逆轉(zhuǎn)，目前仿生研究重點(diǎn)聚焦于（）A.組織工程中的細(xì)胞重編程技術(shù)B.深海生物基因保鮮方法C.航天器密封材料自修復(fù)D.沙漠植物抗旱基因移植8.樹(shù)蛙腳掌的納米級(jí)剛毛與黏液協(xié)同作用，可在光滑表面產(chǎn)生約自身重量50倍的黏附力。該特性被用于開(kāi)發(fā)（）A.爬壁機(jī)器人吸附模塊B.手術(shù)縫合線防滑涂層C.登山靴鞋底紋路設(shè)計(jì)D.水下管道密封膠9.電鰻的發(fā)電器官由6000—10000個(gè)電細(xì)胞串聯(lián)組成，每個(gè)細(xì)胞可產(chǎn)生約0.15V電壓?；诖嗽碓O(shè)計(jì)的生物電池主要優(yōu)化方向是（）A.提高單位體積能量密度B.延長(zhǎng)連續(xù)放電時(shí)間C.降低對(duì)電解質(zhì)的依賴性D.增強(qiáng)高溫環(huán)境適應(yīng)性10.鴕鳥(niǎo)在奔跑時(shí)通過(guò)腿部肌腱的彈性形變儲(chǔ)存能量，步幅可長(zhǎng)達(dá)4—5米且能耗比同等體重的哺乳動(dòng)物低30%。該機(jī)制被用于（）A.外骨骼機(jī)器人動(dòng)力輔助系統(tǒng)B.自行車減震器設(shè)計(jì)C.短跑運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練鞋中底D.風(fēng)力渦輪機(jī)葉片材料11.章魚(yú)觸須的無(wú)骨骼肌肉可實(shí)現(xiàn)360度靈活彎曲，其“肌肉液壓骨骼”原理被應(yīng)用于（）A.腹腔手術(shù)機(jī)械臂B.深海石油管道檢測(cè)機(jī)器人C.建筑用混凝土泵送軟管D.救援機(jī)器人破拆工具12.夜鷹的羽毛邊緣呈鋸齒狀，飛行時(shí)空氣湍流被分解為微小渦流，噪音降低約15分貝。該結(jié)構(gòu)被用于（）A.無(wú)人機(jī)螺旋槳降噪設(shè)計(jì)B.高鐵車廂密封膠條C.空調(diào)外機(jī)散熱片D.高速公路隔音屏障13.沙漠角蜥的皮膚表面分布微溝槽網(wǎng)絡(luò)，可將空氣中的水蒸氣凝結(jié)為液態(tài)水并導(dǎo)向嘴角。仿生開(kāi)發(fā)的“空氣集水器”在相對(duì)濕度20%時(shí)的集水效率比傳統(tǒng)裝置提高（）A.10%—15%B.25%—30%C.40%—45%D.50%—55%14.蜜蜂復(fù)眼中的感桿束對(duì)偏振光敏感，可通過(guò)太陽(yáng)位置與大氣偏振模式導(dǎo)航。該功能被用于（）A.無(wú)GPS環(huán)境下的無(wú)人機(jī)定位B.天文望遠(yuǎn)鏡光軸校準(zhǔn)C.深海探測(cè)器深度測(cè)量D.農(nóng)業(yè)大棚補(bǔ)光控制15.北極熊的毛發(fā)內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，表面有微米級(jí)凹陷，可反射97%的可見(jiàn)光并有效阻隔體熱散失。仿生開(kāi)發(fā)的“超保溫纖維”在-50℃環(huán)境下的熱阻比傳統(tǒng)羽絨（）A.降低10%B.持平C.提高20%D.提高50%二、填空題（每空1分，共20分）1.螳螂蝦的附肢外殼由多層幾丁質(zhì)與蛋白質(zhì)交替排列構(gòu)成，其抗沖擊性能是（）的3倍，被用于防彈衣內(nèi)層增強(qiáng)材料開(kāi)發(fā)。2.尺蠖的“拱背-伸展”運(yùn)動(dòng)模式啟發(fā)了（）機(jī)器人的設(shè)計(jì)，其通過(guò)身體分段收縮實(shí)現(xiàn)狹窄空間內(nèi)的高效移動(dòng)。3.雀尾螳螂蝦的視覺(jué)系統(tǒng)可識(shí)別（）種基色（人類僅能識(shí)別3種），仿生傳感器在醫(yī)學(xué)影像診斷中可提升組織邊界分辨精度。4.鱟的復(fù)眼具有“側(cè)抑制”神經(jīng)機(jī)制，能增強(qiáng)圖像邊緣對(duì)比度，該原理被應(yīng)用于（）領(lǐng)域的圖像預(yù)處理算法。5.響尾蛇的頰窩可感知（）微米波長(zhǎng)的紅外輻射，精度達(dá)0.001℃，仿生探測(cè)器被用于工業(yè)設(shè)備熱故障檢測(cè)。6.蜘蛛絲的拉伸強(qiáng)度約為（）GPa（鋼的拉伸強(qiáng)度約為2GPa），其韌性（單位體積斷裂能）是凱夫拉纖維的2倍，被用于高性能復(fù)合材料。7.火蟻群體在水面聚集時(shí)，個(gè)體通過(guò)腿部剛毛間的（）力形成穩(wěn)定浮筏，仿生研究用于設(shè)計(jì)可自組裝的海上救援平臺(tái)。8.射水魚(yú)的口腔結(jié)構(gòu)可將水流壓縮為直徑1毫米的“水彈”，射程達(dá)（）米，其流體控制技術(shù)被借鑒于微流控芯片液滴提供。9.貓足墊的皮下脂肪層呈（）結(jié)構(gòu)，可吸收60%—70%的落地沖擊能量，仿生材料被用于運(yùn)動(dòng)員護(hù)具與精密儀器包裝。10.企鵝的羽毛由外層防水的（）狀羽和內(nèi)層保溫的絨羽組成，其多層結(jié)構(gòu)使體溫流失速度比同等體積的裸露皮膚低85%。11.切葉蟻的下頜骨邊緣分布納米級(jí)鋸齒，切割葉片時(shí)的能量效率比（）高40%，仿生刀具被用于園藝與食品加工。12.象鼻的肌肉束呈（）排列，可實(shí)現(xiàn)5000種以上的動(dòng)作組合，柔性機(jī)械臂通過(guò)模仿該結(jié)構(gòu)提升操作靈活性。13.招潮蟹的甲殼表面分布微米級(jí)凹坑，可富集（）離子形成堿性微環(huán)境，抑制海洋生物附著，仿生涂層用于船舶防污。14.沙鼠的耳道內(nèi)有（）狀毛發(fā)，可過(guò)濾90%以上的沙塵顆粒，該結(jié)構(gòu)被用于沙漠地區(qū)通風(fēng)設(shè)備的防塵設(shè)計(jì)。15.燈塔水母的（）細(xì)胞具有全能性，可分化為任意類型細(xì)胞，其再生機(jī)制為再生醫(yī)學(xué)提供了新的研究方向。16.馬的腿部肌腱中（）纖維呈螺旋狀排列，拉伸時(shí)可儲(chǔ)存更多彈性勢(shì)能，仿生設(shè)計(jì)用于優(yōu)化機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)效率。17.琴鳥(niǎo)的鳴管肌肉可獨(dú)立控制（）個(gè)振動(dòng)膜，能模仿200余種聲音，語(yǔ)音合成技術(shù)通過(guò)分析其發(fā)聲機(jī)制提升擬真度。18.非洲肺魚(yú)在旱季分泌的黏液干燥后形成（）結(jié)構(gòu)，可減緩水分蒸發(fā)90%以上，仿生材料用于長(zhǎng)效保濕護(hù)膚品。19.烏賊的色素細(xì)胞通過(guò)（）控制收縮，可在0.1秒內(nèi)改變體色，柔性顯示技術(shù)借鑒該原理開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)變色薄膜。20.螞蟻的外骨骼表面覆蓋（）納米級(jí)蠟質(zhì)晶體，接觸角達(dá)150°以上，自清潔性能被用于光伏板表面涂層。三、簡(jiǎn)答題（每題8分，共40分）1.簡(jiǎn)述蜂鳥(niǎo)懸停時(shí)翅膀的“8”字運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)仿生撲翼飛行器的設(shè)計(jì)啟示。2.解釋食蟲(chóng)植物豬籠草的“滑蓋-蜜腺-蠟質(zhì)區(qū)”結(jié)構(gòu)如何協(xié)同實(shí)現(xiàn)昆蟲(chóng)捕捉，及其在防攀爬材料中的應(yīng)用思路。3.分析水母的“脈沖-噴射”推進(jìn)方式與傳統(tǒng)螺旋槳推進(jìn)相比的優(yōu)勢(shì)，說(shuō)明其在水下機(jī)器人中的應(yīng)用潛力。4.闡述啄木鳥(niǎo)頭部的“減震系統(tǒng)”（包括舌骨環(huán)繞顱骨、海綿狀頭骨、眼周肌肉緩沖）的仿生學(xué)意義，舉例說(shuō)明其在抗沖擊設(shè)備中的應(yīng)用。5.比較蝴蝶翅膀鱗片的“多層膜干涉”與孔雀羽毛的“二維光子晶體”呈色機(jī)制的異同，說(shuō)明兩者在仿生著色技術(shù)中的不同應(yīng)用方向。四、綜合分析題（每題15分，共30分）1.某團(tuán)隊(duì)計(jì)劃開(kāi)發(fā)一款用于管道檢測(cè)的微型機(jī)器人，需適應(yīng)直徑5—15厘米的彎曲管道，且能攀爬45°以上的內(nèi)壁。請(qǐng)結(jié)合3種動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)或附著機(jī)制，提出設(shè)計(jì)方案并說(shuō)明原理。2.我國(guó)西北干旱地區(qū)年降水量不足200毫米，但晝夜溫差大（可達(dá)30℃）。請(qǐng)基于動(dòng)物的“集水-保水”機(jī)制，設(shè)計(jì)一種被動(dòng)式空氣集水裝置，需說(shuō)明參考的生物案例、關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及預(yù)期集水效率（需結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂驍?shù)據(jù)）。2025年動(dòng)物模仿生考試答案一、單項(xiàng)選擇題1.B2.C3.A4.B5.A6.A7.A8.A9.A10.A11.A12.A13.B14.A15.C二、填空題1.鋼2.蠕動(dòng)3.124.計(jì)算機(jī)視覺(jué)5.5—306.1.57.表面張力8.39.蜂窩狀10.羽小枝11.普通刀具12.螺旋交叉13.鈣14.毛刷15.間質(zhì)16.膠原17.418.多孔19.肌肉20.柱狀三、簡(jiǎn)答題1.蜂鳥(niǎo)懸停時(shí)翅膀做“8”字運(yùn)動(dòng)，上拍與下拍均產(chǎn)生升力，效率比單方向撲動(dòng)高30%。仿生撲翼飛行器可設(shè)計(jì)雙自由度關(guān)節(jié)，模擬翅膀的扭轉(zhuǎn)與角度變化，優(yōu)化升力分布；采用輕質(zhì)柔性材料模仿翅膀的彈性變形，減少能量損耗；通過(guò)微電機(jī)同步控制雙翅運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)懸停與轉(zhuǎn)向的精準(zhǔn)調(diào)節(jié)。2.豬籠草滑蓋分泌蜜露吸引昆蟲(chóng)，蜜腺位于滑蓋下沿引導(dǎo)昆蟲(chóng)向瓶口移動(dòng)；瓶口蠟質(zhì)區(qū)表面能極低（接觸角＞110°），昆蟲(chóng)足部無(wú)法附著而滑落；瓶?jī)?nèi)消化液進(jìn)一步防止逃脫。防攀爬材料可借鑒蠟質(zhì)區(qū)的超疏水結(jié)構(gòu)（如納米級(jí)柱狀陣列），降低表面能；結(jié)合蜜露的氣味引導(dǎo)設(shè)計(jì)（如添加昆蟲(chóng)信息素），將目標(biāo)生物引向易滑區(qū)域；在高墻或設(shè)備邊緣設(shè)置類似“瓶口”的傾斜結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)滑落效果。3.水母推進(jìn)通過(guò)傘狀身體收縮噴射水流，能量利用率比螺旋槳高20%—30%（無(wú)旋轉(zhuǎn)部件能量損耗）；產(chǎn)生的湍流小，噪音低（適合隱蔽探測(cè)）；可實(shí)現(xiàn)360度轉(zhuǎn)向，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)。水下機(jī)器人可設(shè)計(jì)柔性傘狀外殼，通過(guò)形狀記憶合金或液壓驅(qū)動(dòng)收縮；內(nèi)置壓力傳感器實(shí)時(shí)調(diào)整噴射力度，適應(yīng)不同水深；結(jié)合仿生學(xué)流場(chǎng)模擬優(yōu)化外殼輪廓，減少阻力。4.啄木鳥(niǎo)減震系統(tǒng)：舌骨環(huán)繞顱骨形成“安全帶”，分散沖擊力；海綿狀頭骨（孔隙率約60%）吸收振動(dòng)能量；眼周肌肉在啄木瞬間快速收縮，將眼球縮進(jìn)眼窩避免震蕩。應(yīng)用案例：頭盔內(nèi)襯設(shè)計(jì)多孔吸能材料（如聚氨酯泡沫），模仿海綿頭骨；在精密儀器包裝中加入可變形緩沖結(jié)構(gòu)（如螺旋狀紙漿），模擬舌骨的分散載荷功能；高鐵轉(zhuǎn)向架減震器采用多級(jí)彈性元件，模仿肌肉的動(dòng)態(tài)緩沖。5.相同點(diǎn)：均為結(jié)構(gòu)色，通過(guò)微觀結(jié)構(gòu)對(duì)光的反射、折射、干涉產(chǎn)生顏色，不依賴化學(xué)色素。不同點(diǎn)：蝴蝶鱗片為多層膜結(jié)構(gòu)（每層厚50—200納米），通過(guò)各層反射光的相長(zhǎng)干涉呈色，顏色隨觀察角度變化明顯；孔雀羽毛為二維光子晶體（周期約200納米的柱狀陣列），通過(guò)光子帶隙選擇性反射特定波長(zhǎng)，顏色更穩(wěn)定。應(yīng)用方向：蝴蝶結(jié)構(gòu)色用于需要角度依賴效果的場(chǎng)景（如防偽標(biāo)簽）；孔雀結(jié)構(gòu)色用于需要穩(wěn)定顏色的領(lǐng)域（如電子顯示屏、建筑裝飾）。四、綜合分析題1.設(shè)計(jì)方案：（1）參考尺蠖的蠕動(dòng)機(jī)制：機(jī)器人采用分段式身體（3—5節(jié)），每節(jié)內(nèi)置微型電機(jī)驅(qū)動(dòng)彈性連桿，通過(guò)“收縮-固定-伸展”實(shí)現(xiàn)前進(jìn)，適應(yīng)彎曲管道。（2）借鑒樹(shù)蛙的黏附機(jī)制：在機(jī)器人足端安裝仿生剛毛陣列（每平方毫米1000根，直徑2微米），剛毛末端分叉增加接觸面積，利用范德華力實(shí)現(xiàn)內(nèi)壁附著，攀爬45°斜面。（3）結(jié)合蛇的脊椎骨結(jié)構(gòu)：關(guān)節(jié)處設(shè)計(jì)球鉸連接，允許±90°彎曲，配合分布式壓力傳感器實(shí)時(shí)調(diào)整各節(jié)角度，通過(guò)“波浪形”運(yùn)動(dòng)通過(guò)直徑變化的管道。原理：尺蠖蠕動(dòng)提供推進(jìn)力，樹(shù)蛙剛毛解決附著問(wèn)題，蛇形關(guān)節(jié)保證通過(guò)性，三者協(xié)同實(shí)現(xiàn)小直徑彎曲管道的檢測(cè)任務(wù)。2.設(shè)計(jì)方案：（1）生物案例：沙漠角蜥（皮膚微溝槽集水）、納米布沙漠甲蟲(chóng)（背甲親水/疏水區(qū)域結(jié)合集水）。（2）關(guān)鍵結(jié)構(gòu)：①集水板：表面加工微米級(jí)溝槽（間距50微米，深度20微米），模仿角蜥