通过对鸟类的研究,研究人员首先研制了一个模拟飞行器(中),之后又制作了一个真的模型(下)。(图片提供: Emmanuel de Margerie/皮埃尔和玛丽·居里大学)
研究人员利用一种模拟鸟类进化的计算机程序设计出了一架更棒的飞行器。随着更多的改进,有朝一日,这种机械装置或许能够像蝙蝠和鸟类一样自由翱翔。
几个世纪以来,科学家和发明家一直试图让人类制造的飞行器能像鸟儿一样优雅地拍打翅膀,但鲜有斩获。对于飞机和直升机而言,这种拍打双翅的方式具有两个优点:能够在一个很大的速度范围内实现空中悬浮,并且具有更强的机动性,且实现上述目标不会损失空气动力学的功效。这种能力对于无人驾驶飞行器(UAV)尤为有效——在军事领域,这种轻量级的飞行器如今被广泛应用于低空侦察和搜索。
为了搞清鸟类飞翔的秘密,法国巴黎市皮埃尔和玛丽·居里大学的研究人员从一个独特的方法入手。他们设计了一种名为进化运算法则的计算机程序,这种程序能够将一个原始的设计最终“进化”为一个像鸟儿一样的飞行器。研究小组随后从这一运算法则中挑选出了一项最成功的设计,并在计算机上将其还原成一架模拟UAV。这种装置能够实现与鸟儿类似的能效,即以每秒10米到12米的速度飞行。研究人员在12月出版的《生物灵感和生物模拟》(
Bioinspiration and Biomimetics)杂志上报告了这一研究成果。这篇论文的第一作者、生物学家Emmanuel de Margerie说,基于这项测试,研究小组制造了一架机械原型,旨在利用这一运算法则改进机翼的设计。
英国苏塞克斯大学的进化机器人专家Inman Harvey赞扬了研究小组提出的这种人造进化方法。他说,这使得“飞机的设计者们可以不再考虑冒险的代价”。但美国亚特兰大市佐治亚理工学院的研究工程师Robert Michelson认为,研究小组的发现依然存在局限。例如,他强调,研究人员研制的模拟UAV只有在相对高的速度下才有效;而在低速时,它的飞行效率会出现戏剧性的下降。他说,迄今为止,“能够拍打机翼的微型飞行器还有很长的路要走”。(来源:科学时报)
(《生物灵感和生物模拟》(
Bioinspiration and Biomimetics),doi:10.1088/1748-3182/2/4/002,E de Margerie,J-A Meyer)