

从来没有人认为蝙蝠长得好看。但它最丑陋的特征——它那奇形怪状的耳朵和有着复杂褶皱的嘴巴——在蝙蝠追踪猎物的惊人能力中起着关键作用。令人费解的是,它是怎么做到的。

现在,通过先进的计算机建模和机器人技术,Rolf Müller 和 Herbert Peremans 终于开始逆向工程出蝙蝠超声波声纳系统的数字近似模型。他们这项工作是欧盟一项名为 CILIA 的 850 万美元项目的一部分,有望带来更先进的声纳技术,甚至可能启发蝙蝠式的天线设计。
所有主动声纳,包括动物界的声纳,都涉及发射声脉冲并解读反射的回声。但即便是最好的人造系统也无法与蝙蝠相比,蝙蝠可以在海量噪音中实时筛选,精确定位障碍物或猎物,这是被称为回声定位的导航过程的关键部分。
Müller 是中国山东大学的一名计算物理学家,他收集了可能是世界上最大的蝙蝠器官数据库——近 600 只“史波克式”的耳朵和被称为鼻叶的皱褶面部结构。他的标本来自东南亚的洞穴、阁楼,有时甚至是餐馆厨房。

在实验室里,Müller 将解剖的器官通过数字 CT 扫描仪进行扫描,该扫描仪可以捕捉到小至 10 微米的细节。他的团队设计了一个计算机模型来模拟声波如何穿过这些结构,并为蝙蝠的天然声纳发射器和天线的工作方式提供线索。到目前为止,科学家们已经了解到,外耳中的一个突起叫做耳屏(在人类身上,它有助于固定耳机),似乎有助于蝙蝠组织传入的声学杂波。Müller 正在与一位 NASA 科学家会面,探讨这项工作是否能改进天线设计。
与此同时,比利时安特卫普大学的电气工程师 Peremans 正在根据 Müller 的 3D 扫描件,忙着制作一套合成的耳朵和嘴巴。这些将安装在一个名为“robat”的等大机器人蝙蝠头上。它将携带一个能够产生蝙蝠式 20 至 200 千赫兹脉冲的超声波换能器,这将有助于他们开发更好的机器人声纳和导航系统。