Ястреб приземлился: торможение в воздухе, чтобы поставить безопасность выше энергии или скорости

Новое исследование Oxford Flight Group с использованием компьютерного моделирования и захвата движения в голливудском стиле показывает, как птицы оптимизируют свои маневры приземления для точного спуска.


Исследователи из Оксфордского университета обнаружили, что ястребы контролируют свой полет, чтобы обеспечить наиболее безопасные условия приземления, даже если для этого требуется больше времени и ии. Понимание того, как птицы оптимизируют свои посадочные маневры посредством обучения, может помочь в разработке небольших летательных аппаратов, способных садиться, как птицы.

В новом исследовании, опубликованном в Природа, четыре ястреба Харриса с крошечными световозвращающими маркерами были отслежены, летая туда-сюда между двумя насестами. Их точные движения были записаны 20 камерами захвата движения, расположенными по всей комнате, что позволило исследовательской группе реконструировать траектории их полета на более чем 1500 полетах. Затем исследовательская группа использовала компьютерное моделирование, чтобы понять, почему птицы выбирают свой путь к насесту.

Самолеты могут позволить себе роскошь использовать взлетно-посадочную полосу для торможения после приземления, чтобы снизить ь. Напротив, птицы должны тормозить, прежде чем они достигнут насеста, однако замедление до безопасной скорости во время полета рискует свалиться, что приведет к внезапной потере контроля над полетом. Исследователи обнаружили, что ястребы следуют траектории полета, которая замедляет их до безопасной скорости, но сводит к минимуму расстояние от окуня, на котором они останавливаются.

Чтобы свести к минимуму сваливание, ястребы ныряли вниз, взмахивая крыльями, а затем расправляли крылья, принимая позу планирования, когда они пикировали к насесту. Выбрав правильную скорость и позицию, с которой они пикируют к насесту, птицы уже находились в пределах досягаемости от насеста, когда они останавливались, сохраняя приземление максимально безопасным и контролируемым.

Соавтор, доктор Лидия Франс, факультет биологии Оксфордского университета, сказала: «Мы обнаружили, что наши птицы не оптимизировали ни время, ни энергию, поэтому их парящие траектории не были ни самым коротким, ни самым дешевым способом добраться из точки А в точку. B. Вместо этого наши птицы сокращали расстояние от насеста, на котором они останавливались, и даже лучше ограничивали остановку, чем наша упрощенная компьютерная модель».

«Три молодых птицы летали прямо между насестами, хлопая крыльями в течение первых нескольких полетов периода их ознакомления, но вскоре переняли непрямое парение, характерное для опытных птиц», — объяснил соавтор доктор Марко КляйнХеренбринк, факультет биологии Оксфордского университета. .

Посадка является критическим маневром, и сваливание стало причиной многих авиационных происшествий. Глядя на птиц и спрашивая, как они решают проблему безопасного приземления, мы можем найти новые биоинспирированные дизайнерские решения для наших собственных технологий, включая небольшие самолеты, способные сидеть, как птицы.

Понимание того, как птицы учатся сложным двигательным задачам, таким как приземление, также может помочь улучшить искусственный интеллект (ИИ). Когда авиационные инженеры используют компьютеры для решения проблемы приземления, используя метод проб и ошибок для уточнения данных, на поиск ответа могут уйти десятки сотен часов. Тем не менее, ястребы находят оптимизированное решение за несколько полетов, демонстрируя разрыв, который все еще существует между естественным и искусственным интеллектом.