破解動物忍術

文/胡立德(David L. Hu) |2020.05.15
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文/胡立德(David L. Hu)

高什克正在攻讀生物學博士學位,但是他從未上過任何一堂生物學的課程。他在印度的邦加羅爾長大,這個地方在他小時候還是個小鎮,但後來發展成一座繁忙的都市,有許多資訊科技人才湧入。他曾就讀印度理工學院孟買校區,專攻機械工程,特別是製造領域。在我們的世界,隨處可見製造的痕跡,例如加工成型的塑膠或鑄造的金屬,這當中大部分的成品都是堅硬的。高什克將開始了解,製造業的發展前沿不再是如何讓機器和裝置更加堅硬,而是如何把這些東西變得更柔軟。

高什克對製造產生興趣時,正值四軸飛行器剛被開發出來。四軸飛行器有四個各自獨立的旋翼,如同正方形的四個象限般排列。旋翼的數量使四軸飛行器非常具有機動性,可以定點旋轉、俯衝、懸停以及隨飛隨停。早期的四軸飛行器有一個問題,那就是它們的性能遠超過存活能力,它們飛行的速度太快了,如果撞到東西,便直接碎屍萬段。因此,工程師開始在飛行器外圍包覆一種類似倉鼠滾輪的保護裝置,倘若發生碰撞,保護裝置會先被壓碎,以便保護裡頭的旋翼。

三十六計走為上策

有一天他正坐在生命科學系館的階梯上吃貝果,就跟每天早晨一樣。貝果的屑屑掉落在水泥階梯上。他看見灌木叢中冒出兩根長長的觸角,接著是一抹褐色物體朝他的腳衝來。高什克本能地站起身,胡亂踩踏了幾下,大部分只踩到水泥地,但其中一下踩到了一個小生物,發出壓扁的聲音。那個生物迅速逃跑,衝進他剛剛坐著的階梯上的一個小縫隙。那是似乎天下無敵的美洲蟑螂,即使鞋子踩中了牠,牠卻還逃得了,高什克不禁感到好奇:蟑螂怎麼有辦法活過這樣的重擊?

於是,高什克便開始研究蟑螂的運動,因為牠似乎無論受到什麼樣的撞擊都似乎無法被摧毀。從蟑螂的角度來看,這種能力是必需的,因為牠們一直處在被掠食者吃掉的危險當中,蜥蜴、貓、鳥等動物都很樂意大啖蟑螂這種具有豐富蛋白質與脂肪的營養來源。一旦被抓住,蟑螂很快就會遭到嚼食吞嚥,因此能存活的唯一機會就是加速逃跑,愈快愈好。

等同時速450公里

蟑螂隨時準備逃命,牠們可以在1/50秒的時間內做出反應,比人類快上10倍;牠們能以每秒25倍體長的速度奔跑,相當於一輛車以每小時450公里的速度前進。速度是蟑螂生存的關鍵,因為太重要了,所以蟑螂沒有時間閃躲物體,只能直直一頭撞上。如果你把這個動作用高速攝影機拍下,接著慢速播放,就會看見蟑螂是衝撞牆壁、回彈,接著才直爬上牆。如果牆壁下方有小縫隙,牠會以最快的速度把身體擠進去,這個行為可以讓牠在體型大上許多的掠食者面前消失無蹤,牠們通常是僥倖成功的。蒙大拿州的生物學家塔拉曾對野外昆蟲進行一次普查。昆蟲生來會有6隻腳,但在野外捕獲的昆蟲之中,腳的平均數目卻是5隻,這些五腳昆蟲算是幸運的了,牠們勉強成功逃脫,可以再多橫行一天。

由於蟑螂速度太快,在野外很難觀察,高什克便在實驗室裡做了一個障礙訓練場高什克建了一個開放的走道,末端是一個隧道入口,隧道屋頂只有兩枚硬幣疊起來的高度,是蟑螂站立時高度的1/4。當蟑螂要進入隧道時,就會像黃金獵犬要把身體擠進信箱一樣。

高什克用高速攝影機拍攝蟑螂進入隧道的動作,從遠方看,這隧道口就像是個小縫隙。在進入隧道前,蟑螂會先把長長的觸角伸進去,探索完裡面的空間之後,牠會短暫停頓,接著再把頭塞進縫隙,瞧瞧裡面。有時,牠得硬塞好幾次,頭才進得去。蟑螂高1.2公分,是縫隙高度的4倍,為了擠進洞裡,牠用前腳往前走。縫隙很低,因此當牠把頭塞進去時,身體會往上傾斜45度,導致後腳在半空中亂踢。蟑螂處變不驚,繼續用前腳把身體拉進縫隙,短短1秒鐘,整隻蟑螂已經進到縫隙中,從掠食者的角度看,蟑螂就像是憑空消失了。

本文摘自《破解動物忍術:如何水上行走與飛簷走壁?動物運動與未來的機器人》三民書局出版

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