研究人員希望探究松鼠在枝頭靈活跳躍而不墜落的奧秘

據(jù)外媒報(bào)道，美陸軍正與加州大學(xué)合作解析松鼠奔跑跳躍能力背后的奧秘，希望從中獲得研發(fā)“跑酷”智能機(jī)器人的靈感。

報(bào)道稱(chēng)，加州大學(xué)研究人員在一篇論文中針對(duì)松鼠如何決定跑跳、如何評(píng)估自身能否完成跑跳過(guò)程以及如何進(jìn)行著陸等問(wèn)題進(jìn)行研究，并展示了相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果。這項(xiàng)試驗(yàn)是在樹(shù)林間進(jìn)行的，研究人員利用堅(jiān)果等食物誘導(dǎo)松鼠進(jìn)行測(cè)試，觀(guān)察和記錄它們奔跑、跳躍的情況。通過(guò)高速攝像機(jī)記錄顯示，松鼠在樹(shù)林間奔跑或跳躍時(shí)，會(huì)很快適應(yīng)并利用周邊環(huán)境完成跳躍并著陸。在相同條件下，松鼠通過(guò)多次重復(fù)跳躍，整個(gè)過(guò)程會(huì)完成得越來(lái)越好。

報(bào)道稱(chēng)，通過(guò)分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)不難發(fā)現(xiàn)，松鼠之所以能在叢林間奔跑跳躍，主要仰賴(lài)以下特性。一是實(shí)時(shí)決策。松鼠在每一次跑跳中均需判斷起跳點(diǎn)（如樹(shù)枝）的柔韌度，起跳位置和時(shí)機(jī)，以及與著陸點(diǎn)的間距等。松鼠能否在瞬間作出關(guān)乎生死的正確決定，源自如本能反應(yīng)般運(yùn)用各種跑跳動(dòng)作，以及從過(guò)去經(jīng)歷中學(xué)到的經(jīng)驗(yàn)。二是利用環(huán)境，主要指評(píng)估和利用周?chē)h(huán)境條件。為覓食和躲避天敵，松鼠會(huì)在復(fù)雜的叢林環(huán)境中穿梭跳躍，這就需要充分利用周邊環(huán)境，甚至瞬時(shí)通過(guò)垂直物體表面借力，擴(kuò)大跑跳活動(dòng)范圍。三是極限動(dòng)作。松鼠特有的身體構(gòu)造，使其能完成很多特技般的跑跳動(dòng)作，即使落地姿態(tài)失衡，也能很快恢復(fù)正常。

研究人員認(rèn)為，松鼠在不同外部條件下能快速奔跑跳躍的主要原因是，松鼠的適應(yīng)性規(guī)劃能力、自控行為和反應(yīng)性穩(wěn)定動(dòng)作的結(jié)合，能確保它們快速移動(dòng)而不墜落。它們?cè)谠u(píng)估周?chē)h(huán)境和跳躍距離后，能在困難與實(shí)力之間找到平衡點(diǎn)，并在面臨越來(lái)越困難的挑戰(zhàn)時(shí)“創(chuàng)造性”地作出跑跳極限動(dòng)作。換句話(huà)說(shuō)，松鼠的生物力學(xué)指征和對(duì)環(huán)境認(rèn)知的相互作用，使其能不斷學(xué)習(xí)和掌握新的跑跳策略。研究人員希望通過(guò)研究松鼠跑跳中保持平衡性和敏捷性的生物學(xué)奧秘，探索在叢林和其他復(fù)雜地形條件下高效運(yùn)動(dòng)的一般原理，進(jìn)而推動(dòng)智能機(jī)器人自主“跑酷”能力發(fā)展。

這項(xiàng)研究獲得美陸軍研究辦公室等機(jī)構(gòu)的資助，旨在模擬松鼠認(rèn)知和決策過(guò)程，尋找控制智能機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境中快速、敏捷移動(dòng)的靈感。未來(lái)，此類(lèi)智能機(jī)器人可用于在建筑物廢墟中尋找幸存者或快速接近威脅環(huán)境。