研究：鸟群和鱼群像“软晶体”一起移动 ^{CEFR B2}

一项来自纽约大学应用数学实验室的新研究，提出把鸟群和鱼群看作“软晶体”材料，并用数学模型解释它们如何协调移动。研究将个体类比为排列在规则晶格中的原子或单元，群体保持大致均匀的间距，并像由柔性、弹簧状连接维系的弹性材料那样响应外部扰动。

该模型强调，虽然编队能够维持整体结构，但也容易被形变；同时它们对空气或水流的变化以及附近物体或捕食者的出现非常敏感。为了验证这些理论，团队回顾并分析了以往实验，包括用机械振翼器模拟“柱状”编队的试验。

这些实验使用塑料 3D 打印的翅膀，由电动机驱动，在水中拍打，所构成的模拟群体在不同速度下穿过水域并能够在队列中自由排列。实验中振翼器的群体行为与数学模型的预测相符。

研究建立在纽约大学应用数学实验室先前工作的基础上，并发表在期刊 Physical Review Fluids 上。Christiana Mavroyiakoumou（当时为纽约大学库朗学院研究员、现为牛津大学数学研究所研究员）和库朗学院教授、应用数学实验室主任 Leif Ristroph 都参与了该项工作。团队成员还包括当时就读于纽约大学的本科生 Jiajie Wu，研究获得美国国家科学基金会资助。研究者认为这些认识可能对航空航天、汽车工程、机器人学和能量采集等领域产生影响。