在研究无人机的新技术时,研究人员发现鸟类具有在飞行时避免相撞的本能。

有一个大家都熟悉的场景,当你走在拥挤的人行道上,突然看到另一个人朝你迎面走来,这时你们来不及思考如何避让彼此,而同时向左或者向右堵住对方前进。这的确是一个尴尬的境遇,但如果人们能像鸟类一样,这种情况似乎就可以避免。根据上周发表的一项最新的研究显示,密集成群飞行的鸟类之所以不会相撞是由于以下两个看似简单却至关重要的适应能力。

根据研究数据的分析和建模,鸟类避免相撞的两个简单策略分别为:

(A)每只鸟都突然向右转;

(B)每只鸟根据自身的偏好改变其相对于其他鸟的高度。

这两种策略都暗示着一个简单的规则,即方向和高度的变化可以避免迎面而来的碰撞,无论是动物还是机器。因此研究结果能够潜在应用于无人机自动防撞机制的算法设计中。

负责这项研究的科学家来自澳大利亚昆士兰大学(University of Queensland),鸟类飞行时如何避免相撞作为该团队研究的一部分。他们一直在寻找一种自然界存在的解决方案,用以在日益拥挤的天空中改进如何使无人机可以避免空中碰撞,而鸟类,在他们看来或许能够提供一些好的解决方案。

该研究小组的组长Mandyam V. Srinivasan在一封电子邮件中说道:“鉴于鸟类正面碰撞很少被观察到或在报告中出现,我们决定问一问,鸟类是否使用什么策略来避免在空中相撞?”。

图片来源:imageBROKER/Alamy
为了避免相撞,虎皮鹦鹉呈线性向右转

为了揭开鸟类为何能够避免在空中相撞的本质,研究人员构建了一个长70英尺长的管道,并配备有明亮的灯光使接受测试的雄性虎皮鹦鹉可以很容易地看到对方。接着他们在管道的两端同时释放一只虎皮鹦鹉,并利用高速摄像机捕捉两只虎皮鹦鹉如何在有限的管道空间内有惊无险的避开彼此的每一个瞬间。

飞行管道的侧视图(A)和平面图(B)

红色和蓝色虚线分别表示两台高速摄影机的视野

在四天受测试时间里,7对鹦鹉102次放飞没有一次相撞。当研究人员回顾所拍摄的视频时,他们发现鸟类能够避免在空中相撞多亏了上述两种演化而来的特性。有大约85%的这种情形下,鸟类采用转向右上方的方式来避免相撞。Srinivasan说:“这似乎是一个简单又高效的避免迎面相撞的策略,”。

虎皮鹦鹉似乎也需要抉择是该向上或者向下飞以避开正在接近的另一只鸟,并且这一对虎皮鹦鹉几乎不会做出相同方向的选择——一个具有基本条件反射能力的人走在人行道上时也不必担心彼此相撞这一问题。而鸟类如何做出这样的决定还是一个尚未解决的问题;研究人员推测,不是每只虎皮鹦鹉都喜欢同一飞行高度,或者成群飞行时的层次决定了谁飞得高,谁飞得低。

这个结果并非完全的出人意料, Srinivasan和他的团队指出:“这是已知的,例如,飞行员被教导当他们意识到与另一架飞机相撞事故迫在眉睫时应该向右转,”Srinivasan说:“有趣的发现是早在数百万年前生物界便有了这条潜规则。”

我们尚不明确为什么人类还没有类似的适应策略。Srinivasan说这可能是因为我们没有足够长的时间生活在高密度的空间来演化出这种本能,也可能是因为迎面相撞的步行速度极少是致命的,因此,从演化的角度来说这并不是必要的。
不过没关系,陷入这样的迎面纠缠毫无疑问会让你感觉自己很蠢,也许这时你应该向鸟类学习一下它们的策略。下一次你在人行道上遇到类似的情形时,向右转!希望对方能够意会并与你错开。

参考文献略

文章来源:推鸟

编辑:Pierre

来源: 中国绿发会