护目镜系牢，下颏带扣紧。环境条件平稳，激光就绪；空气中充满了微小的气溶胶颗粒，即使是极轻微的扰动，也会让它们分散形成轨迹。万事俱备，只等命令。研究者一声令下，小鸟起飞了！这就是一只名叫奥比（Obi）的太平洋鹦哥的日常。研究生埃里克·古铁雷斯与斯坦福大学的机械工程师大卫·伦廷克一起训练了这个小家伙——它属于鹦鹉中体型第二小的物种——以精确测量其在飞行中产生的涡流。
他们的研究结果上周发表《生物灵感和仿生学》期刊上，该结果帮助解释了动物如何在飞行中产生足够的升力，对飞行机器人和无人机的设计也可能具有指导意义。
科学家们建立这些模型来分析会飞的动物所产生的气流，并依靠它们来弄清楚动物如何在飞行中支撑自身的体重。这些模型的计算结果常常会被仿生飞行机器人和无人机的研究所参考。仿生机器人正是伦廷克的专长——他的学生们制造出了第一台能够像昆虫一样垂直起降的拍翅式机器人以及一台翅膀能在俯冲及滑翔过程中变形的雨燕型机器人。
实验装置示意图。绿色部分为激光层，小鸟穿过激光层时，其中的气溶胶微粒的运动轨迹会被记录下来。经过训练后，这只小鸟飞过了一片照亮无毒气溶胶颗粒的激光层。当它飞过这片充满颗粒的激光层时，它翅膀的运动搅动了颗粒，由飞行产生的涡旋详细记录下来。
在太平洋鹦哥飞行过程中搅动气溶胶颗粒产生的涡旋。图片来源：Lentink Lab。飞行器产生的涡旋在其之后很远——比如一千米开外——才会发生解体，而鸟类的涡旋解体则发生在非常贴近鸟身的位置，在扑棱翅膀两到三次之内就会发生，解体也剧烈得多。
这项研究突出了要基于目前的动物飞行学知识研发机器人有多困难。三种模型之间的差异，加上之前的研究中所采用的动物的多样性（包括其他的鸟类、蝙蝠以及昆虫），使得文献间的相互对照极其困难。现在可供选择的模型表现已成问题，一种全新的模型或许才是答案。