模仿动物是机器人设计中行之有效的策略。例如，董海波的开创性研究，研究了鱼鳍如何通过在漩涡中搅动水来推动鱼前进。

研究人员的视频技术揭示鳟鱼的节能秘密

众所周知，尾鳍就是通过这种方式产生推力的。在弗吉尼亚大学机械与航空航天工程系董教授实验室最近的研究之前，从未有人展示过其他鳍的涡流如何放大这种效果。

该项目由董教授和弗吉尼亚大学机械与航空航天工程博士生郭家成领导，与哈佛大学的研究人员合作开展，并刊登在《美国科学家》杂志2024 年 7 月至 8 月刊上。文章探讨了郭和他的同事去年在《物理评论流体》上发表的一篇论文。

在哈佛大学，鱼类学教授乔治·V·劳德的团队拍摄了虹鳟鱼在含有荧光颗粒的水箱中游动的高速高分辨率视频。这些颗粒使鱼体和水的运动变得清晰可见。

然后，利用来自多个摄像机角度的镜头，UVA 团队开发了 3D 计算模型，并将注意力集中在尾鳍前方和下方的臀鳍产生的涡流上。

大自然知道怎样放置臀鳍才能发挥最佳性能。它引起的湍流与尾鳍的涡流相互作用，增强鱼的推进力。该团队的模型显示，移动臀鳍或改变其尺寸会降低游泳效率——当你必须游几英里才能产卵时，这是一件节省能源的大事。

学校开学了

董是弗吉尼亚大学跨学科 Link Lab 研究中心的成员，其专业领域涵盖流体动力学、生物学和机器人学。他表示，《美国科学家》杂志的文章将他们的研究范围扩大到了这些领域的研究人员。他的团队正在帮助阐明长期存在的问题，例如各种鱼鳍如何发挥作用。

董说：“我们的研究成果使我们更接近于在工程设计中复制鱼类的卓越游泳能力。我们看到越来越多的仿生鱼类机器人采用多鳍设计，以提高速度和效率。”

基于此项研究，该团队目前正致力于研究鱼类的群居行为。

董说：“人们对这一领域的兴趣日益浓厚，引发了关于鱼鳍在群体情景中的作用的新而有趣的问题。”

在他的团队中，这种兴趣导致了新视频的制作——他的实验室使用更多生动的计算动画来揭示大自然隐藏的秘密。