长期以来，人类都是从鸟的翅膀获取灵感，设计飞行器的机翼。如今，一支由数学家组成的团队把仿生学推到了新的高度。研究人员先用3D打印机打印出大量翼形，再在实验室中对比它们的性能，将数据输入专门用来模拟和演绎的算法中，推演出效率更高的机翼。最终，他们发现无论在扑翼飞行还是水中模拟时，泪滴形的翅翼都赋予飞行器最快的速度。
这还是首次利用综合手段找寻适合快速飞行的机翼，纽约大学的数学家雷夫·里斯特罗夫（Leif Ristroph）说，他也是这项研究的负责人。里斯特罗夫认为，以下几方面的特点，让泪滴形机翼在众多候选者中脱颖而出。首先，从侧面观察时，它的前后比例是非对称的；其次，泪滴形前端是典型的圆面；最后，它的前置点最厚尾部最细长。泪滴形如剃刀一般纤薄的后缘与鸟翼很相似，几乎和一根羽毛的厚度差不多。
相关研究发表在今年1月的《皇家学会会刊A》上。研究者还认为，这一发现表明鸟的羽毛已经演化到了尽可能纤薄的程度。里斯特罗夫和同事用3D打印技术制作了10种“初代”塑料机翼。他们将各个翅膀与电动水平杆相连，从而在水中上下扇动。在监测了这些机翼的游动速度后，研究人员还进一步推测了相关的飞行速度。里斯特罗夫说，他们测试了各种各样的形状，甚至包括基于传统飞机机翼、扁平球体和花生壳的形状。
研究人员将这些机翼的速度数据输入模拟演绎算法后，得到了共8种“子代”机翼。虽然更快的机翼形状更有可能传递给下一代，但是算法还是允许产生新形状的“突变”存在。两种表现最好的初代翼形也特意被添加到第2代中。第2代的10种机翼也同样重复了3D打印和实验室测试的流程。当研究人员创造出15代机翼后，最快的机翼（泪滴形机翼）在第11代中出现后，一直都没消失。
算法尝试在随后几代继续优化这种形状，却产生了几种太过纤细以至于无法用3D打印的翼形。这项研究“非常有趣，”南加利福尼亚大学航天工程师杰弗里·斯佩丁（Geoffrey Spedding, 并未参与这项研究）说。他注意到，最佳的机翼“非常像鱼鳍”，这使它更适合游动，或是向前推进，而不是像固定翼一样产生升力。