看到蒼蠅毫不費(fèi)力地將顛倒的降落物粘在天花板上并不稀奇,但是數(shù)十年來(lái),科學(xué)家們?nèi)绾尉_地?cái)[脫空中特技的影響卻一直遙遙無(wú)期。即使是現(xiàn)代無(wú)人機(jī)也無(wú)法與蒼蠅的精巧達(dá)陣技巧相抗衡?,F(xiàn)在,一項(xiàng)新的研究提供了迄今為止最全面的對(duì)飛行著陸的探索,揭示了可能在一天之內(nèi)導(dǎo)致模仿昆蟲特技飛行能力的機(jī)器人飛行器的敏捷動(dòng)作。
為了制造可模仿昆蟲運(yùn)動(dòng)的機(jī)器,州立大學(xué)賓夕法尼亞州立大學(xué)的機(jī)械工程師Bo Cheng首先從50多年的科學(xué)文獻(xiàn)中搜尋涉及飛行著陸的研究。他驚訝地發(fā)現(xiàn)這種常見事件的記錄不足。然后他意識(shí)到了原因:著陸期間蒼蠅的閃電般迅捷的動(dòng)作并不容易觀察到。
因此,Cheng和他的同事使用高速視頻捕獲并分析了20多個(gè)以精巧動(dòng)作而聞名的蒼蠅(Calliphora vomitoria),并將它們的倒地降落留在了飛行室中。蒼蠅以多種方式降落。有些人首先將前腿種植在地面上,然后將其身體擺到適當(dāng)?shù)奈恢茫愃朴诤罂辗?見上面的視頻),從而卡住了著陸點(diǎn)。其他著陸點(diǎn)看起來(lái)更像是滾桶。在完成18次完美著陸后,研究小組發(fā)現(xiàn)蒼蠅主要依靠視覺提示來(lái)做出這些動(dòng)作。例如,當(dāng)蒼蠅看到它即將與天花板碰撞時(shí),它必須在50毫秒內(nèi)決定如何上下顛倒并用腳抓住天花板,Cheng和同事今天在科學(xué)進(jìn)展。
但是,即使是敏捷的蒼蠅也有失誤:該研究還描述了15次失敗的著陸,這表明昆蟲需要在不到人眼眨眼的時(shí)間內(nèi)以特定的運(yùn)動(dòng)范圍運(yùn)動(dòng),以實(shí)現(xiàn)完美的著陸并避免與天花板碰撞。
“這是一篇非常有趣的新論文,”未參與這項(xiàng)研究的生物學(xué)家杰西卡·??怂?Jessica Fox)說(shuō),他使用俄亥俄州克利夫蘭凱斯西儲(chǔ)大學(xué)的高速視頻研究昆蟲感官系統(tǒng)。但是,她補(bǔ)充說(shuō),昆蟲的著陸可能受到實(shí)驗(yàn)裝置的影響。機(jī)械振動(dòng)刺激蒼蠅使其起飛,其大小只有一個(gè)小盒子。她說(shuō),如果他們有更多的空間,并且不害怕起飛,那么他們可能會(huì)選擇更輕松的著陸。研究表明,“蒼蠅在最快的速度下需要在最短的時(shí)間內(nèi)做出決定時(shí),可以在極限處做什么。”
印度班加羅爾國(guó)家生物科學(xué)中心的綜合生物學(xué)家桑杰·桑恩(Sanjay Sane)說(shuō),蒼蠅“只是探索它們和其他飛行昆蟲(從蚊子到蜜蜂)如何控制其復(fù)雜動(dòng)作的起點(diǎn)”。他說(shuō),更多這類研究將幫助科學(xué)家開始確定跨物種的最重要的共同飛行策略。程補(bǔ)充說(shuō),一旦科學(xué)家對(duì)控制蒼蠅著陸的過(guò)程有了更多的了解,他們可能會(huì)發(fā)現(xiàn)如何創(chuàng)建模仿蒼蠅的桶滾和其他蒼蠅壯舉的機(jī)器人。“就像孩子模仿父母一樣,我們可以讓蒼蠅教機(jī)器人。”