實驗中的“蜜蜂雲”。

如果你在公交急速轉彎時感到失去平衡，或是開車轉彎時速度太快感覺到打滑，此時影響你的就是離心力。它會將轉動物體拉離轉彎方向，且速度越快，轉彎越急，離心力就越大，越容易失去控制。這就是爲什麼我們和其它動物在接近轉彎的時候都會減速。科學家們在一些動物身上已經發現了這種現象；不過，Mandyam Srinivasan教授的實驗室是運用數學方法分析這種現象中速度、曲率和離心力之間關係的“第一人”。其研究結果於11月16日發表在《科學報告》雜誌上。

澳大利亞昆士蘭大學昆士蘭腦研究所博士Mahadeeswara Mandiyam和Srinivasan教授通過暫時堵住蜂巢入口製造了一朵“蜜蜂雲”（蜜蜂在蜂巢入口處盤旋），並且使用高速攝像機系統拍攝了蜜蜂的視頻。在同類型的研究中，這種半戶外式“蜜蜂雲”實驗是一次創新，這比之前研究蜜蜂避免碰撞行爲的實驗更接近現實。Srinivasan教授和Mandiyam希望能夠更好地理解蜜蜂在離心力不改變的情況下保持所需飛行軌跡的複雜飛行模式。

實驗中，研究人員利用數學方法分析了這些高速視頻，以研究飛行中蜜蜂的行爲。蜜蜂轉彎時的速度、加速度和轉彎的角度均使用矢量微積分進行計算，以此來研究它是如何在轉彎時如何控制以上三個變量。

科學家發現，蜜蜂在進入轉彎時會降低速度，在轉過彎後會增加速度。這從數學的角度證實瞭如對果蠅、蝙蝠、馬等其他動物轉彎行爲的觀察。此外，值得注意的是，無論轉的彎多急，速度多快，蜜蜂都能保持一個大致恆定的向心加速度，從而最大限度減少離心力對於其對飛行軌跡的影響。

研究人員假設這種恆定的向心加速是蜜蜂努力減少“側滑”的結果，或是由於離心力過大（如公交轉太急致使你摔倒）而失去控制造成的結果。“當蜜蜂轉彎時，它會以適當的方式巧妙地降低速度，使它所經受的離心力始終保持不變。”Mandiyam說，“彎越急，蜜蜂轉彎速度越快，它所承受的離心力就越大；蜜蜂會通過降低速度來解決這個問題。”

有趣的是，蜜蜂並沒有表現出偏好於向左還是向右轉，這可能是它們爲了避免相撞的一個重要方面。

研究人員還發現蜜蜂在亂飛轉彎和與其它蜜蜂近距離接觸時，都保持大致相同的加速度，這意味着無論在哪種情況下，蜜蜂的轉向動力學是相同的。研究人員仍在尋找蜜蜂避免近距離轉彎時相撞所用到的感官信息。

Srinivasan教授和他實驗室一直以來都對蜜蜂飛行模式很感興趣。他們希望更好地瞭解蜜蜂的飛行行爲，將其融入具有先進飛行控制和導航能力的空中機器人和地面車輛中。

“我們的主要目的是瞭解蜜蜂是如何避免相撞的，這是我博士研究中的核心內容” Mandiyam說，“這些發現可以用於機器人，也可以用於飛機或汽車當中。”

編譯：潘翰 審稿：阿淼 責編：張夢

期刊來源：《科學報告》

原文鏈接：https://www.sciencedaily.com/releases/2018/11/181121142959.htm

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