【資料圖】
圖片來源：物理學(xué)家組織網(wǎng)
科技日?qǐng)?bào)實(shí)習(xí)記者 張佳欣
雙小水母是一種與水母有親緣關(guān)系的海洋動(dòng)物，它身上十多個(gè)甚至更多的柔軟結(jié)構(gòu)向后泵水，通過脈沖噴射推動(dòng)其前進(jìn)。它可以單獨(dú)控制這些結(jié)構(gòu)：要么同步控制，要么按順序依次“啟動(dòng)”。美國俄勒岡大學(xué)的一個(gè)研究小組發(fā)現(xiàn)，這兩種不同的游泳方式可以讓水母按需優(yōu)先考慮速度或能量效率。這一發(fā)現(xiàn)可能會(huì)為水下航行器的設(shè)計(jì)提供參考，幫助科學(xué)家建造更強(qiáng)大的航行器。
由海洋生物學(xué)家凱利·薩瑟蘭及其同事組成的團(tuán)隊(duì)將這一新發(fā)現(xiàn)發(fā)表在最新一期《美國國家科學(xué)院院刊》上。
薩瑟蘭說：“大多數(shù)動(dòng)物要么可以快速移動(dòng)，要么以一種高能量效率的方式移動(dòng)，但兩者無法兼得?！睋碛性S多分布式推進(jìn)裝置使雙小水母既快速又高效。而且，值得注意的是，它們并沒有一個(gè)集中的神經(jīng)系統(tǒng)來控制不同的行為。
雙小水母與它的水母近親一樣，有著凝膠狀、飄渺的形態(tài)。但它的結(jié)構(gòu)有點(diǎn)復(fù)雜，例如，它的每一個(gè)噴射器都是由一個(gè)名為泳鐘的單位產(chǎn)生的。這些泳鐘聚集在動(dòng)物前部的莖狀結(jié)構(gòu)上。與此同時(shí)，纖細(xì)的觸須在后面拖曳，攜帶著專門用于覓食、繁殖等的結(jié)構(gòu)。
雖然包括魷魚和水母在內(nèi)的許多海洋生物都是通過噴射推進(jìn)來移動(dòng)的，但大多數(shù)生物只有一只噴射器。而雙小水母通常有10到20個(gè)，確切的數(shù)字因地區(qū)而異。
研究人員用視頻記錄和計(jì)算機(jī)模型分析了水母的游泳模式。他們發(fā)現(xiàn)，這兩種不同的游泳模式適合不同的情況。同步脈沖使雙小水母非常快速地向前推進(jìn)。異步脈沖時(shí)則移動(dòng)得更慢，但更穩(wěn)定，模擬實(shí)驗(yàn)表明，這是一種更節(jié)能的游泳方式。由于這種水母有時(shí)每天行駛數(shù)百米，異步脈沖可能更適合日常使用。
雙小水母錯(cuò)綜復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)模式可能有利于工程師向大自然汲取靈感。研究人員表示，其為開發(fā)具有多種能力的機(jī)器人提供了一個(gè)框架。例如，一個(gè)水下航行器可有多個(gè)推進(jìn)器，簡單地改變推進(jìn)定時(shí)就可使航行器在需要時(shí)快速或高效地移動(dòng)。
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