长期以来，人类一直从鸟类翅膀中汲取灵感来设计机械翅膀——现在一个数学家团队将这种仿生技术提升到了新的水平。研究人员通过 3D 打印各种翅膀形状，在实验室中对其进行竞速，并将数据输入模拟进化的算法，发现泪滴形翅膀对于拍打飞行和游泳来说都是最快的。
纽约大学柯朗数学科学研究所的数学家、这项新研究的资深作者莱夫·里斯特罗夫说，这是首次使用这种组合过程来寻找快速飞行的最佳翅膀形状。
里斯特罗夫说，泪滴形状的特定方面有助于使最佳翅膀比其竞争对手更快。这些方面包括其前后不对称性（从侧面看时），其特征是圆形前缘、最厚点靠前以及细长的后缘尾部。极其纤薄的后边缘类似于鸟翼的后边缘，鸟翼的后边缘通常变窄成单根羽毛。研究人员在 1 月份发表在《英国皇家学会学报 A》上的研究报告中写道，这一发现表明鸟类的翅膀已经进化到尽可能薄。
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里斯特罗夫和他的合作者 3D 打印了第一“代” 10 个塑料翅膀。他们将每个翅膀连接到电机驱动的水平杆上，使其在水中上下拍打。他们测量了它的游泳速度，并推断出它的飞行速度。里斯特罗夫说，他们测试了各种形状，包括基于传统飞机机翼、扁平球体和花生状结构的形状。
研究人员将翅膀速度数据输入进化算法，该算法产生了第二代八个“子代”翅膀。速度更快的翅膀形状更有可能传递给下一代，但该算法也允许可能产生新形状的“突变”。第一代中最快的两个翅膀也添加到第二代中。然后对第二代 10 个翅膀重复 3D 打印和实验室竞速过程。研究人员总共创建了 15 代翅膀。最快的翅膀——泪滴形——在第 11 代进化出来，并在随后的几代中持续存在。该算法试图在后续世代中改进这种形状，但产生的形状过于纤细而无法进行 3D 打印。
南加州大学航空航天工程师杰弗里·斯佩丁说，这项研究“非常有趣”，他没有参与这项工作。他指出，最佳机翼“更像鱼鳍”，这使其更适合游泳或向前推进物体，而不是像飞机飞行中那样产生升力。