新浪科技訊 北京時間7月1日消息，據(jù)國外媒體報(bào)道，動物界為機(jī)器人研究提供了無窮無盡的靈感，或許未來我們還可以見證機(jī)器動物園的誕生，觀賞機(jī)器獵豹、機(jī)器海豹、機(jī)器黃蜂、機(jī)器霸王龍等等。從實(shí)用性和美觀的角度，制造一條能游泳的機(jī)器魚是個不錯的主意；而且，它很可能將幫助我們在外星球的海洋中尋找外星生命。

 

　　不過，擋在水生機(jī)器人專家面前的還有一個難題：物理學(xué)家無法解釋魚是怎么游泳的。早在20世紀(jì)90年代，第一條機(jī)器魚——麻省理工學(xué)院研制的“robotuna”（仿生金槍魚）——就進(jìn)行了水下實(shí)驗(yàn)。盡管這項(xiàng)工作十分超前，但有關(guān)魚類如何推進(jìn)的數(shù)學(xué)原理至今仍然模糊不清。

 

　　幸運(yùn)的是，科學(xué)家正在逐漸接近目標(biāo)。近日，來自瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的物理工程師團(tuán)隊(duì)展示了一項(xiàng)測定和模擬魚類游泳的新技術(shù)，他們的研究內(nèi)容發(fā)表在《混沌》（Chaos）雜志上（《混沌》是一本頂尖數(shù)學(xué)期刊，刊登非線性動力學(xué)和非線性物理學(xué)上具有重要原創(chuàng)性的論文）。研究揭示，魚類的游泳比我們原本想象的復(fù)雜得多。論文共同作者、哈佛大學(xué)動物運(yùn)動專家馬提亞·加佐拉（Mattia Gazzola）說：“這是一個很有趣的運(yùn)動方式。所有人都或多或少知道魚是怎么游的，但其中的機(jī)制卻難以捉摸。”

 

　　魚類通過在水中創(chuàng)造出“結(jié)構(gòu)”——三維的流體渦旋——來進(jìn)行運(yùn)動。通過身體的收縮、凹陷，魚制造出了一個渦旋，之后它們推開渦旋，并用尾鰭將渦旋甩開，向前推進(jìn)。不過，研究者目前還無法測定推開這種渦旋的力量大小，這也減緩了機(jī)器魚研究的速度。當(dāng)然，定量測量并不容易。加州理工學(xué)院生物推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的約翰·達(dá)比里（John Dabiri）說：“你可以在模型飛機(jī)上安裝壓力傳感器，然后在風(fēng)洞中進(jìn)行測量，但在動物身上還無法做到。”達(dá)比里并未參與這項(xiàng)研究。

 

　　馬提亞·加佐拉的團(tuán)隊(duì)通過計(jì)算機(jī)模擬魚-水相互作用來研究這一問題，主要關(guān)注計(jì)算機(jī)模型魚與其制造出來的渦旋之間的動力交換機(jī)制。對這些所謂的“拉格朗日擬序結(jié)構(gòu)”的定量測定，將有助于機(jī)器人設(shè)計(jì)專家開展接下來的工作。如果知道這些渦旋的旋轉(zhuǎn)機(jī)制，以及渦旋中的水含量，機(jī)器人專家或許就能夠設(shè)計(jì)出能向前推進(jìn)的機(jī)器魚。

 

　　經(jīng)過數(shù)百萬年的演化，自然界的魚類已經(jīng)具有了無與倫比的游泳技能。它們比機(jī)器魚速度更快，效率更高。拉格朗日擬序結(jié)構(gòu)似乎是研究魚類運(yùn)動機(jī)制的突破口，有其他科學(xué)團(tuán)隊(duì)也在利用這一方法進(jìn)行研究。下一步，科學(xué)家希望用真實(shí)活動的魚類來證實(shí)這一模型。