仿生學是一門既古老又年輕的學科。
人們研究生物體的結構與功能工作的原理，並根據這些原理髮明出新的設備、工具和科技，創造出適用於生產，學習和生活的先進技術。
仿生學一詞是1960年由美國斯蒂爾根據拉丁文“bios（生命方式的意思）”和字尾“nlc（‘具有……的性質’的意思）”構成的。這個詞語大約從1961年纔開始使用。某些生物具有的功能迄今比任何人工製造的機械都優越得多，仿生學就是要在工程上實現並有效地應用生物功能的一門學科。例如關於信息接受（感覺功能）、信息傳遞（神經功能）、自動控制系統等，這種生物體的結構與功能在機械設計方面給了很大啓發。可舉出的仿生學例子，如將海豚的體形或皮膚結構（游泳時能使身體表面不產生紊流）應用到潛艇設計原理上。
又比如，蒼蠅是細菌的傳播者，一般歸類爲害蟲，可是蒼蠅的楫翅是天然導航儀。而且，它的眼睛是一種“複眼”，由3000多隻小眼組成，人們模仿它製成了“蠅眼透鏡”。“蠅眼透鏡”是一種新型光學元件，它的用途很多。“蠅眼透鏡”是用幾百或者幾千塊小透鏡整齊排列組合而成的，用它作鏡頭可以製成“蠅眼照相機”，一次就能照出千百張相同的相片。這種照相機已經用於印刷製版和大量複製電子計算機的微小電路，大大提高了工效和質量。
仿生學也被認爲是與控制論有密切關係的一門學科，而控制論主要是將生命現象和機械原理加以比較，進行研究和解釋的一門學科。
自古以來，自然界就是人類各種技術思想、工程原理及重大發明的源泉。種類繁多的生物界經過長期的進化過程，使它們能適應環境的變化，從而得到生存和發展。勞動創造了人類。人類以自己直立的身軀、能勞動的雙手、交流情感和思想的語言，在長期的生產實踐中，促進了神經系統尤其是大腦獲得了高度發展。因此，人類無與倫比的能力和智慧遠遠超過生物界的所有類羣。人類通過勞動運用聰明的才智和靈巧的雙手製造工具，從而在自然界裏獲得更大自由。人類的智慧不僅僅停留在觀察和認識生物界上，而且還運用人類所獨有的思維和設計能力模仿生物，通過創造性的勞動增加自己的本領。魚兒在水中有自由來去的本領，人們就模仿魚類的形體造船，以木槳仿鰭。相傳早在大禹時期，我國古代勞動人民觀察魚在水中用尾巴的搖擺而遊動、轉彎，他們就在船尾上架置木槳。通過反覆的觀察、模仿和實踐，逐漸改成櫓和舵，增加了船的動力，掌握了使船轉彎的手段。這樣，即使在波濤滾滾的江河中，人們也能讓船隻航行自如。鳥兒展翅可在空中自由飛翔。據《韓非子》記載魯班用竹木作鳥“成而飛之，三日不下”。然而人們更希望仿製鳥兒的雙翅使自己也飛翔在空中。設計和製造了一架撲翼機，這是世界上第一架人造飛行器。
以上這些模仿生物構造和功能的發明與嘗試，可以認爲是人類仿生學的先驅，也是仿生學的萌芽。
仿生學是連接生物與技術的橋樑。
自從瓦特（James Watt，1736～1819）在1782年發明蒸汽機以後，人們在生產鬥爭中獲得了強大的動力。在工業技術方面基本上解決了能量的轉換、控制和利用等問題，從而引起了第一次工業革命，各式各樣的機器如雨後春筍般的出現，工業技術的發展極大地擴大和增強了人的體能，使人們從繁重的體力勞動解脫出來。隨着技術的發展，人們在蒸汽機以後又經歷了電氣時代並向自動化時代邁進。
20世紀40年代電子計算機的問世，更是給人類科學技術的寶庫增添了可貴的財富，它以可靠和高效的本領處理着人們手頭上數以萬計的各種信息，使人們從汪洋大海般的數字、信息中解放出來，使用計算機和自動裝置可以使人們在繁雜的生產工序面前變得輕鬆省力，它們準確地調整、控制着生產程序，使產品規格精確。但是，自動控制裝置是按人們制定的固定程序進行工作的，這就使它的控制能力具有很大的侷限性。自動裝置對外界缺乏分析和進行靈活反應的能力，如果發生任何意外的情況，自動裝置就要停止工作，甚至發生意外事故，這就是自動裝置本身所具有的嚴重缺點。要克服這種缺點，無非是使機器各部件之間，機器與環境之間能夠“通訊”，也就是使自動控制裝置具有適應內外環境變化的能力。要解決這一難題，在工程技術中就要解決如何接受、轉換。利用和控制信息的問題。因此，信息的利用和控制就成爲工業技術發展的一個主要矛盾。如何解決這個矛盾呢？生物界給人類提供了有益的啓示。
人類要從生物系統中獲得啓示，首先需要研究生物和技術裝置是否存在着共同的特性。1940年出現的調節理論，將生物與機器在一般意義上進行對比。到1944年，一些科學家已經明確了機器和生物體內的通訊、自動控制與統計力學等一系列的問題上都是一致的。在這樣的認識基礎上，1947年，一個新的學科——控制論產生了。
控制論（Cybernetics)是從希臘文而來，原意是“掌舵人”。按照控制論的創始人之一維納（Norbef Wiener,1894～1964)給予控制論的定義是“關於在動物和機器中控制和通訊”的科學。雖然這個定義過於簡單，僅僅是維納關於控制論經典著作的副題，但它直截了當地把人們對生物和機器的認識聯繫在了一起。
控制論的基本觀點認爲，動物（尤其是人）與機器（包括各種通訊、控制、計算的自動化裝置）之間有一定的共體，也就是在它們具備的控制系統內有某些共同的規律。根據控制論研究表明，各種控制系統的控制過程都包含有信息的傳遞、變換與加工過程。控制系統工作的正常，取決於信息運 行過程的正常。所謂控制系統是指由被控制的對象及各種控制元件、部件、線路有機地結合成有一定控制功能的整體。從信息的觀點來看，控制系統就是一部信息通道的網絡或體系。機器與生物體內的控制系統有許多共同之處，於是人們對生物自動系統產生了極大的興趣，並且採用物理學的、數學的甚至是技術的模型對生物系統開展進一步的研究。因此，控制理論成爲聯繫生物學與工程技術的理論基礎。成爲溝通生物系統與技術系統的橋樑。
生物體和機器之間確實有很明顯的相似之處，這些相似之處可以表現在對生物體研究的不同水平上。由簡單的單細胞到複雜的器官系統（如神經系統）都存在着各種調節和自動控制的生理過程。我們可以把生物體看成是一種具有特殊能力的機器，和其它機器的不同就在於生物體還有適應外界環境和自我繁殖的能力。也可以把生物體比作一個自動化的工廠，它的各項功能都遵循着力學的定律；它的各種結構協調地進行工作；它們能對一定的信號和刺激作出定量的反應，而且能像自動控制一樣，藉助於專門的反饋聯繫組織以自我控制的方式進行自我調節。例如我們身體內恆定的體溫、正常的血壓、正常的血糖濃度等都是肌體內複雜的自控制系統進行調節的結果。控制論的產生和發展，爲生物系統與技術系統的連接架起了橋樑，使許多工程人員自覺地向生物系統去尋求新的設計思想和原理。於是出現了這樣一個趨勢，工程師爲了和生物學家在共同合作的工程技術領域中獲得成果，就主動學習生物科學知識。
振動陀螺儀
令人討厭的蒼蠅，與宏偉的航天事業似乎風馬牛不相及，但仿生學卻把它們緊密地聯繫起來了。蒼蠅是聲名狼藉的“逐臭之夫”，凡是腥臭污穢的地方，都有它們的蹤跡。蒼蠅的嗅覺特別靈敏，遠在幾千米外的氣味也能嗅到。但是蒼蠅並沒有“鼻子”，它靠什麼來充當嗅覺的呢? 原來，蒼蠅的“鼻子”——嗅覺感受器分佈在頭部的一對觸角上。每個“鼻子”只有一個“鼻孔”與外界相通，內含上百個嗅覺神經細胞。若有氣味進入“鼻孔”，這些神經立即把氣味刺激轉變成神經電脈衝，送往大腦。大腦根據不同氣味物質所產生的神經電脈衝的不同，就可區別出不同氣味的物質。因此，蒼蠅的觸角像是一臺靈敏的氣體分析儀。仿生學家由此得到啓發，根據蒼蠅嗅覺器官的結構和功能，仿製成一種十分奇特的小型氣體分析儀。這種儀器的“探頭”不是金屬，而是活的蒼蠅。就是把非常纖細的微電極插到蒼蠅的嗅覺神經上，將引導出來的神經電信號經電子線路放大後，送給分析器；分析器一經發現氣味物質的信號，便能發出警報。這種儀器已經被安裝在宇宙飛船的座艙裏，用來檢測艙內氣體的成分。這種小型氣體分析儀，也可測量潛水艇和礦井裏的有害氣體。利用這種原理，還可用來改進計算機的輸入裝置和有關氣體色層分析儀的結構原理中。另外蒼蠅的楫翅（又叫平衡棒）是個“天然導航儀”，人們模仿它製成了“振動陀螺儀”。這種儀器已經應用在火箭和高速飛機上，實現了自動駕駛。
蝙蝠與雷達
蝙蝠會釋放出一種超聲波，這種聲波遇見物體時就會反彈回來，而人類聽不見。雷達就是根據蝙蝠的這種特性發明出來的。在各種地方都會用到雷達，例如：飛機、航空等。
人工冷光
自從人類發明了電燈，生活變得方便、豐富多了。但電燈只能將電能的很少一部分轉變成可見光，其餘大部分都以熱能的形式浪費掉了，而且電燈的熱射線有害於人眼。那麼，有沒有隻發光不發熱的光源呢? 人類又把目光投向了大自然。
在自然界中，有許多生物都能發光，如細菌、真菌、蠕蟲、軟體動物、甲殼動物、昆蟲和魚類等，而且這些動物發出的光都不產生熱，所以又被稱爲“冷光”。在衆多的發光動物中，螢火蟲是其中的一類。螢火蟲約有1 500種,它們發出的冷光的顏色有黃綠色、橙色，光的亮度也各不相同。螢火蟲發出冷光不僅具有很高的發光效率，而且發出的冷光一般都很柔和，很適合人類的眼睛，光的強度也比較高。因此，生物光是一種人類理想的光。
科學家研究發現，螢火蟲的發光器位於腹部。這個發光器由發光層、透明層和反射層三部分組成。發光層擁有幾千個發光細胞，它們都含有熒光素和熒光酶兩種物質。在熒光酶的作用下，熒光素在細胞內水分的參與下，與氧化合便發出熒光。螢火蟲的發光，實質上是把化學能轉變成光能的過程。
早在40年代，人們根據對螢火蟲的研究，創造了日光燈，使人類的照明光源發生了很大變化。科學家先是從螢火蟲的發光器中分離出了純熒光素，後來又分離出了熒光酶，接着，又用化學方法人工合成了熒光素。由熒光素、熒光酶、ATP(三磷酸腺苷)和水混合而成的生物光源,可在充滿爆炸性瓦斯的礦井中當閃光燈。由於這種光沒有電源，不會產生磁場，因而可以在生物光源的照明下，做清除磁性水雷等工作。
人們已能用摻和某些化學物質的方法得到類似生物光的冷光，作爲安全照明用。
電魚與伏特電池
自然界中有許多生物都能產生電，僅僅是魚類就有500餘種 。人們將這些能放電的魚，統稱爲“電魚”。
各種電魚放電的本領各不相同。放電能力最強的是電鰩、電鮎和電鰻。中等大小的電鰩能產生70伏左右的電壓,而非洲電鰩能產生的電壓高達220伏；非洲電鮎能產生350伏的電壓；電鰻能產生500伏的電壓，有一種南美洲電鰻竟能產生高達880伏的電壓，稱得上電擊冠軍,據說它能擊斃像馬那樣的大動物。
電魚放電的奧祕究竟在哪裏?經過對電魚的解剖研究， 終於發現在電魚體內有一種奇特的發電器官。這些發電器官是由許多叫電板或電盤的半透明的盤形細胞構成的。由於電魚的種類不同，所以發電器的形狀、位置、電板數都不一樣。電鰻的發電器呈棱形，位於尾部脊椎兩側的肌肉中；電鰩的發電器形似扁平的腎臟，排列在身體中線兩側，共有200萬塊電板;電鮎的發電器起源於某種腺體，位於皮膚與肌肉之間,約有500萬塊電板。單個電板產生的電壓很微弱，但由於電板很多，產生的電壓就很大了。
電魚這種非凡的本領，引起了人們極大的興趣。19世紀初，意大利物理學家伏特，以電魚發電器官爲模型，設計出世界上最早的伏特電池。因爲這種電池是根據電魚的天然發電器設計的,所以把它叫做“人造電器官”。對電魚的研究，還給人們這樣的啓示：如果能成功地模仿電魚的發電器官，那麼，船舶和潛水艇等的動力問題便能得到很好的解決。
