蚊子都发Science了，我我我......连皇家兽医学院的一只蚊子都不如？
兔兔
2020-05-09
导读：夏天有三恨：晒太阳、做实验和赶蚊子。除了无可奈何的高温和不得不做的实验之外，挥之不去的蚊子，成为了夏夜漫步最大的痛苦。尤其是在夜半正酣之时，在你耳边嗡嗡作响，那叫一个痛苦。殊不知，你被蚊子咬的满头包，别人却用蚊子发了一篇Science。在夜间，黑暗的洞穴，或其他视觉受损的环境中，动物的导航和控制系统必须在不依赖光学信息的情况下感知和避开障碍物。节肢动物具有异常敏感且多样化的机械感受器可探测外部环境变化，从而避免发生碰撞。昆虫的触角运动由琼氏器(JO)检测到，JO是一组位于触角蒂上的机械感受器。JO可以探测流体流动、重力牵引和声音刺激，是动物王国中最敏感的机械感受器官之一，蚊子的JOs非常敏感。这使得蚊子可以对声近场中±11 nm的空气粒子位移引起的±0.0005°触角偏转（或声粒子速度~10−7 m s−1）作出响应。有鉴于此，英国皇家兽医学院Richard J.Bomphrey等人通过对蚊子的夜间行为反应提出了一种感官机制，使用基于体内高速运动学测量的低空和近壁飞行的计算流体动力学模拟，量化了敏感机械感官触角处自生压力和速度信号的变化。最后还开发了一种具有受蚊子启发传感系统的四轴飞行器，成功实现了在接近地面和墙壁的地方飞行，并能够有效避碰。
第一作者：Toshiyuki Nakata，Nathan Phillips1.发现夜间蚊子进入地面或墙壁并偏离表面的行为是通过感知自身诱导的气流模式变化来调节的。2.通过开发具有受蚊子启发传感系统的四轴飞行器，验证了编码空气动力学信息实现避碰的原理。
研究人员从神经生理学证据中获得灵感，并假设了一种蚊子的感官机制，解释了蚊子是如何避开复眼看不见的表面。缺乏视觉信号表明存在另一种近距离信息来源，研究人员认为蚊子可以检测到近距离物理环境引起的自身流动模式的变化。【小编注：所以，这就是为什么一打蚊子，蚊子很快就能逃跑的原因？】研究人员演示了蚊子如何通过拍打飞行时产生的流场来探测附近的表面。蚊子的翼拍运动学显示了高振翅频率，低振翅幅度和大而快速的翼展旋转。这些特征导致了非常规的空气动力学气流围绕在翅膀周围，两股快速流动的气流集中在一起，在身体下方约有两个翅膀长度。由于较浅的冲程振幅，射流比其他飞行动物的尾迹更集中；如果诱导流与地平面的相互作用对避免碰撞很重要，这可能有助于改善信号。使用基于体内高速运动学测量的低空和近壁飞行的计算流体动力学模拟，研究人员量化了敏感机械感官触角处自生压力和速度信号的变化。最后开发了一种具有受蚊子启发传感系统的四轴飞行器，成功实现了在接近地面和墙壁的地方飞行，并能够有效避碰。总之，这种低功率传感系统在未来更安全的旋翼控制系统中有很大的应用潜力。而且，这项研究告诉我们，打不到蚊子，不是你太笨，是蚊子真的太精了！ToshiyukiNakata et al. Aerodynamic imaging by mosquitoes inspires a surface detector forautonomous flying vehicles. Science 2020, 368, 634-637.https://science.sciencemag.org/content/368/6491/634
