想象一下：一只戴著紅色飛行員護(hù)目鏡的太平洋小鸚鵡在空中閃耀，可愛與科學(xué)的結(jié)合，勾勒出每一個(gè)有趣的內(nèi)容。這只鸚鵡是加州實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家招募來研究生物飛行動(dòng)力學(xué)并學(xué)習(xí)如何在大自然的幫助下創(chuàng)新自主飛行機(jī)器人設(shè)計(jì)的太平洋鸚鵡歐比。Obi 戴著護(hù)目鏡以保護(hù)他的眼睛，因?yàn)樗麤_過被激光照射的水顆粒。

當(dāng)歐比在粒子中拍打時(shí)，他的翅膀會(huì)在氣流中產(chǎn)生破壞性的波浪圖案，類似于游泳者在水中留下的尾跡。測(cè)量和分析粒子軌跡為保持飛行器漂浮和推動(dòng)它們向前所需的力提供了前所未有的精確度，這顛覆了以前對(duì)氣流物理學(xué)的理解。

斯坦福大學(xué)機(jī)械工程助理教授、研究作者大衛(wèi)·倫廷克說，奧比幫助科學(xué)家們?cè)谙嗑嗉s三英尺的兩個(gè)棲息處飛行，通過非常細(xì)的水顆粒霧，“直徑只有一微米”。在他飛行的過程中，以每秒 1000 次的速度閃爍的高速激光擊中水滴并四散開來，形成可見的空氣圖案，然后被每秒拍攝 1000 幀的高速相機(jī)捕捉到。

結(jié)果顯示出一些意想不到的結(jié)果：歐比的翅膀最初拍動(dòng)產(chǎn)生的渦流在隨后的兩到三下翅膀拍動(dòng)后幾乎立即瓦解——同時(shí)計(jì)算機(jī)模型預(yù)測(cè)，一旦形成渦流，渦流會(huì)在幾秒鐘內(nèi)保持相對(duì)穩(wěn)定。

Lentink 在一封電子郵件中告訴 Live Science：“我們驚訝地發(fā)現(xiàn)，通常在論文和教科書中畫出的漩渦，因?yàn)槠恋奶鹛鹑Νh(huán)在兩到三下翅膀拍打后會(huì)急劇破裂。” 這意味著用于根據(jù)動(dòng)物產(chǎn)生的尾流計(jì)算動(dòng)物升力的飛行模型很可能是不正確的。

“多虧了高速記錄，我們能夠捕捉到它并以慢動(dòng)作回放，所以我們可以用肉眼看到渦流是如何破裂的，這使得模型很難很好地預(yù)測(cè)升力，”Lentink說。

Lentink 的團(tuán)隊(duì)測(cè)試了另外三個(gè)不同的模型，插入了 Obi 飛行中空氣模式的多個(gè)測(cè)量值，并將模型的升力估計(jì)值與他們自己的進(jìn)行比較。不出所料，沒有一個(gè)模型與科學(xué)家的計(jì)算相符。

“許多人查看動(dòng)物飛行文獻(xiàn)中的結(jié)果，以了解如何更好地設(shè)計(jì)機(jī)器人翅膀，”倫廷克在一份聲明中說。“現(xiàn)在，我們已經(jīng)證明，人們使用的方程式并不像社區(qū)希望的那樣可靠。我們需要新的研究、新的方法來更可靠地為這個(gè)設(shè)計(jì)過程提供信息。”

現(xiàn)在科學(xué)家們明白沒有單一的模型可以解釋有翼飛行；他們可以開始重新評(píng)估現(xiàn)有知識(shí)并建立更新的模型。鑒于擁有飛行能力的動(dòng)物數(shù)量眾多，模型中可能存在更大的差異——這表明目前的理解過于簡單化了。更新它們可以改進(jìn)飛行機(jī)器人的設(shè)計(jì)。