長期以來，人類一直從鳥類翅膀中汲取靈感來設計機械翅膀——現在一個數學家團隊將這種仿生技術提升到了新的水平。研究人員透過 3D 列印各種翅膀形狀，在實驗室中對其進行競速，並將資料輸入模擬進化的演算法，發現淚滴形翅膀對於拍打飛行和游泳來說都是最快的。
紐約大學柯朗數學科學研究所的數學家、這項新研究的資深作者萊夫·里斯特羅夫說，這是首次使用這種組合過程來尋找快速飛行的最佳翅膀形狀。
里斯特羅夫說，淚滴形狀的特定方面有助於使最佳翅膀比其競爭對手更快。這些方面包括其前後不對稱性（從側面看時），其特徵是圓形前緣、最厚點靠前以及細長的後緣尾部。極其纖薄的後邊緣類似於鳥翼的後邊緣，鳥翼的後邊緣通常變窄成單根羽毛。研究人員在 1 月份發表在《英國皇家學會學報 A》上的研究報告中寫道，這一發現表明鳥類的翅膀已經進化到儘可能薄。
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里斯特羅夫和他的合作者 3D 列印了第一“代” 10 個塑膠翅膀。他們將每個翅膀連線到電機驅動的水平杆上，使其在水中上下拍打。他們測量了它的游泳速度，並推斷出它的飛行速度。里斯特羅夫說，他們測試了各種形狀，包括基於傳統飛機機翼、扁平球體和花生狀結構的形狀。
研究人員將翅膀速度資料輸入進化演算法，該演算法產生了第二代八個“子代”翅膀。速度更快的翅膀形狀更有可能傳遞給下一代，但該演算法也允許可能產生新形狀的“突變”。第一代中最快的兩個翅膀也新增到第二代中。然後對第二代 10 個翅膀重複 3D 列印和實驗室競速過程。研究人員總共建立了 15 代翅膀。最快的翅膀——淚滴形——在第 11 代進化出來，並在隨後的幾代中持續存在。該演算法試圖在後續世代中改進這種形狀，但產生的形狀過於纖細而無法進行 3D 列印。
南加州大學航空航天工程師傑弗裡·斯佩丁說，這項研究“非常有趣”，他沒有參與這項工作。他指出，最佳機翼“更像魚鰭”，這使其更適合游泳或向前推進物體，而不是像飛機飛行中那樣產生升力。