科學(xué)日?qǐng)?bào)網(wǎng)站2017年11月17日?qǐng)?bào)，在侏羅紀(jì)早期至中期（1.35億至1.2億年前），有一種名為蛇頸龍（現(xiàn)已滅絕）的海洋爬行生物繁衍興盛，它能在空氣中呼吸，擁有不可思議的長(zhǎng)頸和光滑的身軀。與當(dāng)今的一些動(dòng)物不同，蛇頸龍是用四只幾乎同樣大小的槳狀鰭和肌肉在海里游弋，而包括企鵝、海龜還有海獅一類的動(dòng)物，則依靠更大更強(qiáng)的前鰭推進(jìn)，較小的后鰭主要被用來(lái)轉(zhuǎn)向。

盡管現(xiàn)在分析手段并不成熟，但化石記錄顯示，蛇頸龍分布相當(dāng)寬泛而且多產(chǎn)。英國(guó)南安普頓大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)受此啟發(fā)，開(kāi)始研究四鰭游動(dòng)和兩鰭游動(dòng)相比有何優(yōu)勢(shì)。11月19-20日在丹佛市舉行的第七十屆美國(guó)物理學(xué)會(huì)流體動(dòng)力學(xué)分會(huì)上，他們介紹了已有研究成果。

蛇頸龍

在早期工作中，該團(tuán)隊(duì)用串聯(lián)鰭在水洞中實(shí)驗(yàn)，證明了后鰭利用前鰭使性能獲得顯著提高，這類似于鳥(niǎo)類在隊(duì)列中的飛行。他們發(fā)現(xiàn)后鰭的推力提高了60％，效率提高了40％。

該團(tuán)隊(duì)目前的工作被稱為“亞特蘭蒂斯計(jì)劃”，旨在將這種串聯(lián)鰭增效應(yīng)應(yīng)用于游泳水下機(jī)器人上。南安普敦大學(xué)海洋與海洋研究所副教授加布里埃爾·韋茅斯（Gabriel Weymouth）說(shuō)：“我們希望它能讓海底探測(cè)更加靈活。學(xué)生們從零開(kāi)始，構(gòu)建了一個(gè)完全自主式的機(jī)器人，并設(shè)計(jì)成只用兩臺(tái)電機(jī)發(fā)動(dòng)，每側(cè)一臺(tái)的形式。要完成這樣的設(shè)計(jì)，每只鰭須在軸上自由轉(zhuǎn)動(dòng)，不使用電動(dòng)機(jī)、傳感器或控制系統(tǒng)。這也很大程度上簡(jiǎn)化了裝置，降低了成本?！?

無(wú)人潛航器

學(xué)生們的工作表明，只需一個(gè)非常簡(jiǎn)單的機(jī)制，就能利用蛇頸龍串聯(lián)鰭的增效應(yīng)。韋茅斯說(shuō)：“會(huì)議上，我們將集中闡述設(shè)計(jì)中所用的特殊的水力原理，每個(gè)鰭的轉(zhuǎn)軸都經(jīng)過(guò)了開(kāi)源流體力學(xué)軟件的優(yōu)化，以使它們能產(chǎn)生大的效率和推力。經(jīng)過(guò)測(cè)試，我們的機(jī)器人有相當(dāng)快的速度和高機(jī)動(dòng)性。”

據(jù)韋茅斯說(shuō)，他們已經(jīng)開(kāi)始一系列優(yōu)化設(shè)計(jì)、控制以及鰭形的工作。他說(shuō)“我們的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)是繼續(xù)用這個(gè)理念開(kāi)發(fā)出一個(gè)能在真實(shí)環(huán)境中自主運(yùn)行的機(jī)器人?！?