一项结合计算机模拟与仿生机器人实验的新研究揭示,多种能在陆地“行走”的鱼类,尽管外形迥异,却共享一套简单而高效的运动法则。该发现以最关键的运动原理见解,破解了数亿年前早期脊椎动物如何从水域“上岸”的谜题,为揭示生命演化长河中这一革命性转变的初始条件,提供了新颖而有力的实证依据。相关研究成果2日发表于《自然·通讯》。
从水生到陆生,是脊椎动物演化史上的关键一跃。在现生鱼类中,如多鳍鱼、鲇鱼和肺鱼等,似乎仍保留着在陆地上“行走”的能力。长期以来,科学家观察到这些鱼类会采用一种结合身体波动与鳍支撑的移动方式。然而,由于这些观察多基于对单一物种的研究,学界难以确认是否存在一个超越物种差异的、统一的陆上运动机制。
作为趋同进化的结果,起伏式三脚步态存在于亲缘关系较远的鱼类类群中。图片来源:《自然·通讯》
为解答这一问题,由英国剑桥大学领导的研究团队,选择以塞内加尔多鳍鱼等多种“会走路的鱼”为研究对象。他们首先基于真实动物的运动特征,建立了一个计算机模型。模拟结果显示,尽管这些鱼的体型和鳍的结构各不相同,但它们都遵循一个核心的运动原理:利用身体前部(如前鳍或头部)作为一个相对固定的“锚点”提供稳定性,随后通过尾部摆动产生推力,推动身体围绕这个锚点向前移动。研究者将这种步态称为“起伏式三脚步态”。
研究进一步指出,在模拟条件与塞内加尔多鳍鱼的实际情况高度匹配时,这种运动模式表现出最快的速度和最高的效率。为了验证计算模型的结论,团队还设计并制造了一个仿生机器人。无论是计算机模拟还是实体机器人实验,结果均表明,这种基于“锚定——摆动”原理的步态,在不同体型条件下都能有效工作,是一种强健的运动策略。
该研究的核心结论是,鱼类在陆地上实现有效移动,可能并不需要高度特化的四肢,而仅需协调简单的身体弯曲与适时的地面接触。这一发现具有重要的演化生物学意义。它表明,多种鱼类独立演化出在陆地“行走”的能力,可能并非源于遥远的共同祖先,而是因为它们都面临着相似的物理环境与机械约束,从而不约而同地找到了相似的解决方案,这属于趋同演化现象。
一项结合计算机模拟与仿生机器人实验的新研究揭示,多种能在陆地“行走”的鱼类,尽管外形迥异,却共享一套简单而高效的运动法则。该发现以最关键的运动原理见解,破解了数亿年前早期脊椎动物如何从水域“上岸”的谜题,为揭示生命演化长河中这一革命性转变的初始条件,提供了新颖而有力的实证依据。相关研究成果2日发表于《自然·通讯》。
从水生到陆生,是脊椎动物演化史上的关键一跃。在现生鱼类中,如多鳍鱼、鲇鱼和肺鱼等,似乎仍保留着在陆地上“行走”的能力。长期以来,科学家观察到这些鱼类会采用一种结合身体波动与鳍支撑的移动方式。然而,由于这些观察多基于对单一物种的研究,学界难以确认是否存在一个超越物种差异的、统一的陆上运动机制。
作为趋同进化的结果,起伏式三脚步态存在于亲缘关系较远的鱼类类群中。图片来源:《自然·通讯》
为解答这一问题,由英国剑桥大学领导的研究团队,选择以塞内加尔多鳍鱼等多种“会走路的鱼”为研究对象。他们首先基于真实动物的运动特征,建立了一个计算机模型。模拟结果显示,尽管这些鱼的体型和鳍的结构各不相同,但它们都遵循一个核心的运动原理:利用身体前部(如前鳍或头部)作为一个相对固定的“锚点”提供稳定性,随后通过尾部摆动产生推力,推动身体围绕这个锚点向前移动。研究者将这种步态称为“起伏式三脚步态”。
研究进一步指出,在模拟条件与塞内加尔多鳍鱼的实际情况高度匹配时,这种运动模式表现出最快的速度和最高的效率。为了验证计算模型的结论,团队还设计并制造了一个仿生机器人。无论是计算机模拟还是实体机器人实验,结果均表明,这种基于“锚定——摆动”原理的步态,在不同体型条件下都能有效工作,是一种强健的运动策略。
该研究的核心结论是,鱼类在陆地上实现有效移动,可能并不需要高度特化的四肢,而仅需协调简单的身体弯曲与适时的地面接触。这一发现具有重要的演化生物学意义。它表明,多种鱼类独立演化出在陆地“行走”的能力,可能并非源于遥远的共同祖先,而是因为它们都面临着相似的物理环境与机械约束,从而不约而同地找到了相似的解决方案,这属于趋同演化现象。
今年全国两会期间,人工智能成为热点话题,“人工智能+”首次被写入政府工作报告。一头连着数字经济发展大局,一头连着行业变革与创新,“人工智能+”既是新质生产力发展的“新引擎”,也是产业和消费 3月17日,记者从海南大学获悉,该校化学化工学院副教授李萌婷与相关研究团队合作,合成了多功能复合金纳米花颗粒。该颗粒配合温和光热、光动力、药物控释联合疗法,可有效促进感染性组织再生修复。 在近日举行的全球AI盛会GTC(GPU Technology Conference)2024上,联想集团与NVIDIA(英伟达)宣布合作推出全新混合人工智能解决方案,帮助企业和云提供商获得在人工智能时代成功所需的关键的加速计算能 再打一局游戏就睡,再刷几个视频就睡,终于放下手机,关灯睡觉了……结果翻来覆去睡不着,半夜醒来再也睡不着,为什么明明睡着了,睡眠质量却不高?3月21日是世界睡眠日,最新发布的《2024中国 3月22日消息,xiaomi集团的卢伟冰在微博上表示,xiaomiCivi 4 Pro有可能是2024年最轻薄的电话。这款电话的厚度仅为7.45mm,重量为179.3g。尽管拥有超轻薄的机身,但Civi 4 Pro仍搭载了一块容量为4700mAh 3月24日,据央视财经消息,在今天开幕的中国发展高层论坛2024年年会现场,苹果公司首席执行官蒂姆·库克回应记者提问表示,苹果公司的Apple Vision Pro头显产品将在今年年内于中国市场上市, 。本文链接:计算机模拟与仿生机器人实验揭示——多种陆地“行走”鱼类共享相似运动法则http://www.sushuapos.com/show-2-16426-0.html
声明:本网站为非营利性网站,本网页内容由互联网博主自发贡献,不代表本站观点,本站不承担任何法律责任。天上不会到馅饼,请大家谨防诈骗!若有侵权等问题请及时与本网联系,我们将在第一时间删除处理。
上一篇: 人工智能模型提升沙尘预报精准度
下一篇: 三大OPC社区入驻光谷AI影视剧产业基地