揭开昆虫飞行的秘密
尽管昆虫和其亲属占所有动物物种（迄今为止，我们已知的动物共有90多万种）的80%左右，但昆虫飞行的力学原理一直是个未解之谜。传统的固定翼飞机主要依靠机翼上稳定的气流来飞行。直升机和旋翼机也是如此。但因为昆虫的翅膀会不断地前后拍打，所以它们周围的空气也在持续发生变化。而且，蜜蜂和其他昆虫短而粗的翅膀能够提升的重量之大，用传统的稳定状态的空气动力学原理根本不足以解释。
在科学家们能理解拍翼飞行之前，他们首先必须能看见其最幽微的细枝末节。在上世纪70年代，英国剑桥大学的丹麦籍动物学家托克尔·韦斯-福用高速摄影术对正在不断盘旋的昆虫翅膀的精确运动进行了分析并同昆虫的形态学特征进行比较。借此，他推导出了一个通用的昆虫飞行理论，其中包括他称为“拍扑效应”的原理。这种原理指出，昆虫在初始时刻将翅膀重叠在一起，随后再突然将翅膀分开，这种运动会把空气带走并且制造出一种低压的“小口袋”。接着，空气又会再次杀入“小口袋”中，形成一个不断旋转的涡旋。这种涡旋制造出的力对在昆虫的翅膀拍动期间将昆虫提升起来必不可少。韦斯-福指出，同样的漩涡或许可以由翅膀的角度和旋转所产生，从而产生额外的提升力。
图：无人机。
20年后，计算机技术也对这一理论产生了兴趣；科学家们也开始将这些原理应用到人造系统上。英国剑桥大学的查尔斯·艾灵顿曾经是韦斯-福的学生，他建造出了一双机械翅膀，其能够精确地模拟鹰蛾的运动。鹰蛾是世界上飞行速度最快的昆虫，大约每小时可飞行53千米。艾灵顿将研制出的机械翅膀置于一个充满了烟雾的风洞（风洞是能人工产生和控制气流，以模拟飞行器或物体周围气体的流动，并可量度气流对物体的作用以及观察物理现象的一种管道状设备，它是进行空气动力实验最常用、最有效的工具）中，如此一来，当昆虫拍动翅膀时，他就能分析其运动的流体动力学原理。
另外，美国加州大学伯克利分校的神经生物学家迈克尔·迪金森则建造了一对机器果蝇的翅膀，其能模拟一只果蝇的一举一动。他将该机器果蝇翅膀浸入2吨的矿物油中。借用这两组机械翅膀，这两名科学家分别总结出了各自研究的昆虫飞行的空气动力学原理。
1998年，迪金森和电子工程师罗恩·费林获得了美国国防部预研局（DARPA）提供的250万美元奖金，以应用这些原理来研制一台昆虫大小的机器人。他们找了一位名叫洛博·伍德的研究生和他们一起工作，伍德的主要任务是帮助他们研发技术来制造出细小的零件并将其组装成一对镊子，这些工作繁琐且耗时。伍德说：“昆虫翅膀的飞行轨迹真的非常复杂。”2004年，伍德从哈佛大学毕业并拥有了自己的实验室，此时，他已经找到了非常有效的方法，可以使用极其高效且奇异的材料来复制昆虫翅膀的运动。他建造了一个陀螺仪，能模拟昆虫用来探测身体旋转的传感器；而且，他也研究出了方法，可以在微尺度上制造复杂的系统。
