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      設(shè)計完美的無人機追隨大自然的領(lǐng)導
      
			
      
				2019-01-02 15:46:05
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      大自然為復雜問題找到了一些優(yōu)雅的解決方案，工程師長期以來一直受到其設(shè)計的啟發(fā)但阿德里安·托馬斯認為將大自然的最佳發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為人造裝置需要有能力退后一步，看看背景。
      

      設(shè)計完美的無人機追隨大自然的領(lǐng)導
      

      托馬斯是英國牛津大學的生物力學教授，他在學術(shù)界采取了不尋常的路線。在研究了本科水平的動物學后，他繼續(xù)為他的博士學習鳥尾的空氣動力學，并發(fā)表了從實驗動物研究到理論流體動力學的各種研究。
      

      他還創(chuàng)辦了一家名為Animal Dynamics的初創(chuàng)企業(yè)，以充分利用他在生物學與工程學之間的交叉經(jīng)驗。他的公司被英國國防部撥款150萬英鎊設(shè)計了一種模仿蜻蜓飛行方式的微型無人機。該公司還致力于開發(fā)鯨魚式水推進裝置和一種帶有蜘蛛腿的越野輪椅。
      

      托馬斯表示，該公司不是第一個從動物那里借鑒思想的人，但是他們的工作單挑，更深入地關(guān)注大自然的解決方案產(chǎn)生的背景。
      

      “大自然有很長一段時間通過進化進行非常強烈的測試，以完善設(shè)計，因此他們將完善某些東西，”他說。“那么問題是，我們是否正在為我們感興趣的問題找到正確的解決方案?”
      

      他說，在所謂的“仿生學”領(lǐng)域，許多工作實際上只是仿生學 - 工程師在自然界中看到了優(yōu)雅的解決方案并將其復制。但他表示，進化并不一定專注于解決與工程師相同的問題，并且實際上正在優(yōu)化其設(shè)計，以完美平衡所討論的動物的所有競爭選擇壓力。
      

      所以托馬斯所尋求的是融合進化的證據(jù)。這指的是具有完全不同的進化歷史的非常不同的動物在同一解決方案上會聚的情況。
      

      他說，最好的例子是游泳的動物都有相同的體形。這意味著設(shè)計不是關(guān)于成為鯊魚，鯨魚或企鵝，而是關(guān)于成為一名快速游泳運動員。
      

      但這不是故事的結(jié)局。
      

      “你需要深入了解生物學，才能弄清楚動物正在努力克服的選擇壓力，”他說。“但是你需要從那些能夠為他們獲得性能的功能提供物理基礎(chǔ)的東西。”
      

      這是因為進化不是以空白畫布開始的。每一只動物都有各種奇怪和低效的東西，這些都是它祖先的進化歷史中的宿醉，并且逐字復制它們的機制意味著也要承擔所有這些包袱。
      

      這就是為什么，即使鯨魚已經(jīng)進化出與鯊魚相同的體形和相同的大尾鰭，它們的尾巴也是水平的而不是垂直的。“鯨魚的祖先過去常常疾馳，所以他們的背部上下而不是左右，”托馬斯說。
      

      通過跨越物理學和生物學的各個領(lǐng)域，并使他們的實驗室與這些學科的博士生充分平衡，托馬斯說他們能夠提取必要的物理原理，使這些動物在他們喜歡的任務(wù)中表現(xiàn)出色模仿人造系統(tǒng)。
      

      托馬斯說，通常，大自然的設(shè)計會讓人類脫離水中的效率。“我們?nèi)匀粺o法與每加侖英里競爭，”他說。“他們能走得多快，能走多遠才能進入現(xiàn)有的能源商店。”
      

      托馬斯的“Skeeter”無人機從中獲取靈感的Globe Skimmer蜻蜓僅重3克，但在沒有喂食的情況下遷移到印度洋。“我們無法做到這一點。但它給了我們一個很好的目標，它告訴我們它在物理上是可能的，“托馬斯說。
      

      該團隊還試圖利用他們的撲翼推進水車“Malolo”來捕捉效率。他們希望這種效率最終能夠打破人力驅(qū)動的水速記錄，但他們也認為可以通過擴大規(guī)模來推動水力推進。航運業(yè)。
      

      托馬斯說，從大自然中借鑒設(shè)計的一個很好的副作用是它們往往是引人注目的。
      

      “任何適當生物啟發(fā)的東西都會變得非常美麗，你可以看到每一個動作都是必要的，”他說。“這一切都精美地調(diào)整為與自己和諧相處，這就是美麗的來源。”
      
			

			
        
      
			
      
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