鳥(niǎo)類(lèi)在飛行時(shí)如何避免相撞？

在研究無(wú)人機(jī)的新技術(shù)時(shí)，研究人員發(fā)現(xiàn)鳥(niǎo)類(lèi)具有在飛行時(shí)避免相撞的本能。

有一個(gè)大家都熟悉的場(chǎng)景，當(dāng)你走在擁擠的人行道上，突然看到另一個(gè)人朝你迎面走來(lái)，這時(shí)你們來(lái)不及思考如何避讓彼此，而同時(shí)向左或者向右堵住對(duì)方前進(jìn)。這的確是一個(gè)尷尬的境遇，但如果人們能像鳥(niǎo)類(lèi)一樣，這種情況似乎就可以避免。根據(jù)上周發(fā)表的一項(xiàng)最新的研究顯示，密集成群飛行的鳥(niǎo)類(lèi)之所以不會(huì)相撞是由于以下兩個(gè)看似簡(jiǎn)單卻至關(guān)重要的適應(yīng)能力。

根據(jù)研究數(shù)據(jù)的分析和建模，鳥(niǎo)類(lèi)避免相撞的兩個(gè)簡(jiǎn)單策略分別為：

（A）每只鳥(niǎo)都突然向右轉(zhuǎn)；

（B）每只鳥(niǎo)根據(jù)自身的偏好改變其相對(duì)于其他鳥(niǎo)的高度。

這兩種策略都暗示著一個(gè)簡(jiǎn)單的規(guī)則，即方向和高度的變化可以避免迎面而來(lái)的碰撞，無(wú)論是動(dòng)物還是機(jī)器。因此研究結(jié)果能夠潛在應(yīng)用于無(wú)人機(jī)自動(dòng)防撞機(jī)制的算法設(shè)計(jì)中。

負(fù)責(zé)這項(xiàng)研究的科學(xué)家來(lái)自澳大利亞昆士蘭大學(xué)（University of Queensland），鳥(niǎo)類(lèi)飛行時(shí)如何避免相撞作為該團(tuán)隊(duì)研究的一部分。他們一直在尋找一種自然界存在的解決方案，用以在日益擁擠的天空中改進(jìn)如何使無(wú)人機(jī)可以避免空中碰撞，而鳥(niǎo)類(lèi)，在他們看來(lái)或許能夠提供一些好的解決方案。

該研究小組的組長(zhǎng)Mandyam V. Srinivasan在一封電子郵件中說(shuō)道：“鑒于鳥(niǎo)類(lèi)正面碰撞很少被觀察到或在報(bào)告中出現(xiàn)，我們決定問(wèn)一問(wèn)，鳥(niǎo)類(lèi)是否使用什么策略來(lái)避免在空中相撞？”。

圖片來(lái)源：imageBROKER/Alamy
為了避免相撞，虎皮鸚鵡呈線(xiàn)性向右轉(zhuǎn)

為了揭開(kāi)鳥(niǎo)類(lèi)為何能夠避免在空中相撞的本質(zhì)，研究人員構(gòu)建了一個(gè)長(zhǎng)70英尺長(zhǎng)的管道，并配備有明亮的燈光使接受測(cè)試的雄性虎皮鸚鵡可以很容易地看到對(duì)方。接著他們?cè)诠艿赖膬啥送瑫r(shí)釋放一只虎皮鸚鵡，并利用高速攝像機(jī)捕捉兩只虎皮鸚鵡如何在有限的管道空間內(nèi)有驚無(wú)險(xiǎn)的避開(kāi)彼此的每一個(gè)瞬間。

飛行管道的側(cè)視圖（A）和平面圖（B）

紅色和藍(lán)色虛線(xiàn)分別表示兩臺(tái)高速攝影機(jī)的視野

在四天受測(cè)試時(shí)間里，7對(duì)鸚鵡102次放飛沒(méi)有一次相撞。當(dāng)研究人員回顧所拍攝的視頻時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)鳥(niǎo)類(lèi)能夠避免在空中相撞多虧了上述兩種演化而來(lái)的特性。有大約85%的這種情形下，鳥(niǎo)類(lèi)采用轉(zhuǎn)向右上方的方式來(lái)避免相撞。Srinivasan說(shuō)：“這似乎是一個(gè)簡(jiǎn)單又高效的避免迎面相撞的策略，”。

虎皮鸚鵡似乎也需要抉擇是該向上或者向下飛以避開(kāi)正在接近的另一只鳥(niǎo)，并且這一對(duì)虎皮鸚鵡幾乎不會(huì)做出相同方向的選擇——一個(gè)具有基本條件反射能力的人走在人行道上時(shí)也不必?fù)?dān)心彼此相撞這一問(wèn)題。而鳥(niǎo)類(lèi)如何做出這樣的決定還是一個(gè)尚未解決的問(wèn)題；研究人員推測(cè)，不是每只虎皮鸚鵡都喜歡同一飛行高度，或者成群飛行時(shí)的層次決定了誰(shuí)飛得高，誰(shuí)飛得低。

這個(gè)結(jié)果并非完全的出人意料， Srinivasan和他的團(tuán)隊(duì)指出：“這是已知的，例如，飛行員被教導(dǎo)當(dāng)他們意識(shí)到與另一架飛機(jī)相撞事故迫在眉睫時(shí)應(yīng)該向右轉(zhuǎn)，”Srinivasan說(shuō)：“有趣的發(fā)現(xiàn)是早在數(shù)百萬(wàn)年前生物界便有了這條潛規(guī)則?！?/p>

我們尚不明確為什么人類(lèi)還沒(méi)有類(lèi)似的適應(yīng)策略。Srinivasan說(shuō)這可能是因?yàn)槲覀儧](méi)有足夠長(zhǎng)的時(shí)間生活在高密度的空間來(lái)演化出這種本能，也可能是因?yàn)橛嫦嘧驳牟叫兴俣葮O少是致命的，因此，從演化的角度來(lái)說(shuō)這并不是必要的。
不過(guò)沒(méi)關(guān)系，陷入這樣的迎面糾纏毫無(wú)疑問(wèn)會(huì)讓你感覺(jué)自己很蠢，也許這時(shí)你應(yīng)該向鳥(niǎo)類(lèi)學(xué)習(xí)一下它們的策略。下一次你在人行道上遇到類(lèi)似的情形時(shí)，向右轉(zhuǎn)！希望對(duì)方能夠意會(huì)并與你錯(cuò)開(kāi)。

參考文獻(xiàn)略

文章來(lái)源：推鳥(niǎo)

編輯：Pierre