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如果你在办公室打死了一只苍蝇,够你炫耀好几分钟,如果是用手拍死的,那足够你自豪好几天了,因为,这意味着你打败了一个非常复杂的数学问题。
是的,蚊子、苍蝇是夏季人们最讨厌的动物之二,蚊子尚可对付,但是苍蝇太难打了,如果苍蝇趴着不动,除非利用苍蝇拍,否则用手拍的话,手拍肿了都拍不到,因为在苍蝇眼里,人的动作太慢了,这种视觉落差,就如同人看树懒一样,任何动作都是慢悠悠的,不逃走才怪。如果苍蝇属于飞行状态,徒手打到苍蝇的概率连ChatGTP都回答不上来。
而我从立体几何和统计推断视角估算的话,大概是“18分之1”,也就是0.06。看到这个结果,也就不用打了,赶走就行了,因为手肯定是打不中的。为此,专门在办公室放了苍蝇拍。
此时,苍蝇拍就成了伟大的发明,因为借助力臂,这个速度可以从徒手速度的7米/每秒,增加到80米/每秒,扩大了10倍,概率扩大到了是0.6,这与实际基本吻合,即10次有6次可能拍中。
当搜索为什么苍蝇如此难拍时,都会反馈回一个答案:苍蝇飞行轨迹符合莱维飞行的特征,莱维飞行指的是步长的概率分布为重尾分布的随机行走,也就是说在随机行走的过程中有相对较高的概率出现大跨步,个体或粒子在空间中进行随机移动,其步长和方向由莱维分布所决定。在自然界,除苍蝇外,鲨鱼、蓝枪鱼、黄鳍金枪鱼、海龟、企鹅、黑眉信天翁、蚊子,甚至大肠杆菌都具备莱维飞行的能力。
图 一个拥有1000步的莱维飞行的轨迹(起点坐标为(0,0))
实事上,无人机作为仿生学的产物,在俄乌战场上大放异彩,成为现代科技战争的代表,但无论是无人机,还是FPV,其飞行轨迹都呈现线性的特征,FPV最大的优势速度快,无人家的优势是可以悬停,之所以还没遇到克星,是因为先发优势。
如此高大上的技术,实事上研究起来一点也不容易,以“levy飞行”为关键字进行搜索,也只有23篇研究成果,且大多发表在了核心期刊上。所以,我们的无人机从技术角度上来讲,依然有较大的可上升空间。
假设无人机、FPV具备了莱维飞行能力,那将更是无敌,而让这些飞行器具备莱维飞行能力,也可以从苍蝇身上找到方法,即:平衡棒(haltere)。平衡棒只存在于蚊、蝇等双翅目昆虫中,是后翅退化而成的细小的棒状物,在飞行时有定位和调节的作用。
平衡棒可以说是重中之重,但是,我们对其研究却少之甚少,以“苍蝇平衡棒”为关键词,发现知网上只有寥寥3篇科普性质的文章。
附:莱维简介
保罗·皮埃尔·莱维(Paul Pierre Lévy,1886年9月15日—1971年12月15日),法国数学家,特别活跃于概率论,亦引进了平赌和莱维飞行。以下的名词都是为纪念他而命名的:
(1)莱维过程
(2)莱维飞行
(3)李维常数
(3)莱维C形曲线
莱维生于巴黎,父亲Lcien Lévy是巴黎综合理工学院的考官。莱维亦进入了该校,并在1905年以仍未毕业的19岁学生的身份发表了第一篇论文。毕业后他服役一年,然后在矿业学校(École des Mines)研究了三年,于1913年成为那里的教授。
第一次世界大战期间,莱维替法国火炮作数学分析工作。1920年,他成为巴黎综合理工学院分析学教授,其学生包括分形专家本华·曼德博。他留在巴黎综合理工学院直至1959年退休。
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GMT+8, 2024-10-11 11:06
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