北京時間4月17日夜間，國際著名學術(shù)期刊《自然》最新發(fā)表一篇生物力學論文稱，研究人員通過成像技術(shù)、機器學習建模和機器人飛行的結(jié)合研究，揭示昆蟲翅膀鉸鏈的工作原理。這種對復雜關(guān)節(jié)的分析研究，或?qū)⒋龠M人們理解推動昆蟲飛行演化的生物力學創(chuàng)新。

　　該論文介紹，昆蟲是最早演化出飛行能力的動物，它們的翅膀與翼龍、鳥和蝙蝠等其他飛行動物有區(qū)別。昆蟲的翅膀不是從四肢演化而來，而是用一種獨特的復雜鉸鏈連接翅膀和身體。這種鉸鏈是一個由名為“骨片”的五個復雜元素組成的連鎖系統(tǒng)，這些骨片能與肌肉相互作用，幫助翅膀扇動。翅膀鉸鏈的力學機制非常神秘，因為翅膀根部的四個關(guān)鍵骨片很難從外部進行可視化，而且它們的移動速度很快，拍攝起來不夠清晰。

　　在本項研究中，論文通訊作者、美國加州理工學院Michael Dickinson和同事及合作者一起，將整組骨片控制肌肉的實時鈣成像與同步3D超高速攝像相結(jié)合，捕捉了果蠅在一個電子飛行模擬器中飛行時的翅膀運動。

　　他們在7.2萬多次翅振數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，用機器學習設(shè)計出一個骨片肌肉如何控制翅膀運動的模型，再用一次微型機器人飛行測量這些骨片肌肉的空氣動力學作用。這個模型隨后用一次自由飛行式飛行的物理模擬進行驗證，對骨片肌肉活動的調(diào)整囊括了自由飛行式飛行的所有已知操控。

　　《自然》同期發(fā)表同行專家的“新聞與觀點”文章指出，這項最新研究結(jié)果提出了一個可信的鉸鏈物理模型，以及可供進一步驗證的多個假說。此外，隨著果蠅神經(jīng)連接詳細圖譜的完成，期待該研究結(jié)果能促進對果蠅飛行控制環(huán)路的更深理解。(記者 孫自法制作 劉世炯 視頻來源施普林格·自然）

責任編輯：【李季】