Nowe badania przeprowadzone przez Oxford Flight Group, wykorzystujące symulacje komputerowe i rejestrację ruchu w hollywoodzkim stylu, pokazują, w jaki sposób ptaki optymalizują manewry lądowania w celu dokładnego opadania.
Naukowcy z Uniwersytetu Oksfordzkiego odkryli, że jastrzębie kontrolują swój lot, aby zapewnić najbezpieczniejsze warunki lądowania, nawet jeśli zajmuje to więcej czasu i energii. Zrozumienie, w jaki sposób ptaki optymalizują manewry lądowania poprzez naukę, może pomóc w opracowaniu małych samolotów zdolnych do przysiadania jak ptaki.
W nowych badaniach opublikowanych w Nature, cztery jastrzębie Harrisa noszące maleńkie odblaskowe znaczniki były śledzone, przelatując tam i z powrotem między dwoma grzędami. Ich precyzyjne ruchy zostały zarejestrowane przez 20 kamer motion capture rozmieszczonych w pomieszczeniu, co pozwoliło zespołowi badawczemu zrekonstruować tory lotu podczas ponad 1500 lotów. Zespół badawczy wykorzystał następnie symulacje komputerowe, aby zrozumieć, dlaczego ptaki wybrały swoją konkretną ścieżkę do grzędy.
Samoloty mają luksus korzystania z pasa startowego do hamowania po lądowaniu w celu zmniejszenia prędkości. W przeciwieństwie do tego ptaki muszą hamować, zanim dotrą do grzędy – jednak spowolnienie do bezpiecznej prędkości w locie grozi przeciągnięciem, co prowadzi do nagłej utraty kontroli nad lotem. Naukowcy odkryli, że jastrzębie podążają ścieżką lotu, która spowalnia je do bezpiecznej prędkości, ale minimalizuje odległość od grzędy, na której się zatrzymują.
Aby zminimalizować przeciąganie, jastrzębie zanurkowały w dół, trzepocząc, zanim rozłożyły skrzydła do pozycji szybującej, gdy wzbiły się w grzędę. Wybierając odpowiednią prędkość i pozycję, z której wzbijały się w stronę grzędy, ptaki znajdowały się już w odległości chwytania grzędy, gdy przeciągały, utrzymując swoje lądowania tak bezpieczne i kontrolowane, jak to tylko możliwe.
Współautorka dr Lydia France z Wydziału Biologii Uniwersytetu Oksfordzkiego powiedziała: „Odkryliśmy, że nasze ptaki nie optymalizowały ani czasu, ani energii, więc ich trajektorie lotu nie były ani najkrótszą, ani najtańszą opcją dotarcia z punktu A do B. Zamiast tego nasze ptaki zmniejszały odległość od grzędy, na której się przeciągały, i radziły sobie jeszcze lepiej w ograniczaniu przegrody niż nasz uproszczony model komputerowy”.
“Trzy młodociane ptaki przeleciały bezpośrednio między grzędami, trzepocząc w pierwszych kilku lotach okresu zapoznawczego, ale wkrótce przyjęły pośrednie zachowanie charakterystyczne dla doświadczonych ptaków” – wyjaśnia współautor, dr Marco KleinHeerenbrink z Wydziału Biologii Uniwersytetu Oksfordzkiego. .
Lądowanie jest krytycznym manewrem, a przeciągnięcie było przyczyną wielu wypadków lotniczych. Przyglądanie się ptakom i pytanie, jak rozwiązują problem bezpiecznego lądowania, może pomóc nam znaleźć nowe, inspirowane biologią rozwiązania projektowe dla naszych własnych technologii, w tym małych samolotów, które potrafią przysiadać jak ptaki.
Zrozumienie, w jaki sposób ptaki uczą się złożonych zadań motorycznych, takich jak lądowanie, może również pomóc w ulepszeniu sztucznej inteligencji (AI). Kiedy inżynierowie lotnictwa używają komputerów do rozwiązania problemu perchingu, stosując metodę prób i błędów w celu udoskonalenia danych, znalezienie odpowiedzi może zająć dziesiątki setek godzin. Jednak jastrzębie znajdują zoptymalizowane rozwiązanie w kilku lotach, pokazując lukę, która wciąż istnieje między naturalną a sztuczną inteligencją.
„Technologia przechwytywania ruchu pozwoliła nam analizować tysiące lotów jednocześnie, rozwiązując pytania, których nigdy wcześniej nie moglibyśmy zrobić. Patrząc w przyszłość, otwiera to kuszącą możliwość zrozumienia, w jaki sposób zwierzęta uczą się złożonych zadań motorycznych, takich jak nauka latania, oraz zrewolucjonizowania sposobu, w jaki systemy robotyczne mogą robić to samo – powiedział starszy autor, profesor Graham Taylor.
Źródło historii:
Materiały dostarczone przez Uniwersytet Oksfordzki. Uwaga: Treść można edytować pod kątem stylu i długości.