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经过一些练习,在手指末端平衡棒球棒并不难。但是尝试平衡一支笔或一根短棍,任务就变得相当困难。这是因为较小的物体移动得更快——速度接近执行纠正动作所需的时间。现在发表在10月7日出版的《物理评论快报》上的研究结果表明,神经系统引起的随机运动可以帮助保持棍子在指尖上的平衡。
芝加哥大学的 Juan L. Cabrera 和 John G. Milton 在一根杆的两端贴上反光带,并拍摄了一个人试图平衡它的视频。通过分析光线如何从杆上反射,科学家们确定棍子的颤动持续在 10 毫秒到 1 秒之间。但是,受试者 98% 的调整动作发生的速度快于完成此类任务的平均反应时间,这表明这个人并没有控制稳定动作。当 Cabrera 和 Milton 设计了一个数学方程式来描述运动,并带有一个随机分量时,它与他们对即将倒下的棍子的观察结果非常吻合。科学家们已将这种随机运动引入高性能飞机以提高稳定性。作者表示,人类也受益于随机性这一事实表明,研究人员可能希望将其纳入更逼真的步行机器人的设计中。