微型 飛行 載具 。 只要 花 十 美元 ， 就 能 買到 一 具 以 橡皮筋 為 動力 的 拍翅 玩具 。 」 不過 橡皮筋 只 能 撐 個 幾 秒鐘 ， 而 費林 他們 要 玩 的 則 是 實際 的 東西 。 費林 相信 這 一 天 已經 不遠 ： 「 我們 開始 發現 ， 機器人 可以 比 昆蟲 還 聰明 。 以前 在 一九八○年代 ， 昆蟲 的 本領 顯然 比 機器人 高超 ； 我 期許 在 未來 十 年 間 ， 我們 會 看到 機器人 比 昆蟲 還 厲害 。 」 因為 受限於 電池 的 電力 ， 微型 機械 飛行 昆蟲 目前 的 目標 是 可以 飛 五 分鐘 。 不過 費林 指出 ： 「 五 分鐘 等於 三百 秒 ， 每 秒 飛 三 公尺 就 有 將近 一 公里 遠 了 。 在 一 棟 建築物 裡 ， 或 在 市區 環境 中 ， 一旦 飛 那麼 遠 ， 就 會 超出 無線電 的 控制 範圍 。 如果 大樓 失火 ， 而 你 又 沒辦法 在 五 分鐘 內 找出 受困 者 ， 這 具 機械 蒼蠅 就 沒 什麼 大用 了 。 像 這 種 場合 ， 就算 持續 飛行 一 小時 ， 功效 也 沒有 提升 太多 。 如果 任務 的 時間 較 長 ， 那麼 讓 總時數 的 百分之九十五 停歇 、 百分之五 飛行 ， 這樣 交替 進行 會 是 持久 的 良策 。 停歇 並 不會 讓 電池 消耗 太多 電力 。 」 在 克萊頓 的 《 奈米 獵殺 》 裡 ， 撲天 蓋地 而 來 的 奈米 機器人 解放 了 我們 的 想像力 ， 而 最 接近 那些 機器人 的 玩意兒 ， 就 是 發展 中 的 微型 機械 飛行 昆蟲 。 費林 確實 提到 要 把 它們 大 把 大 把 撒 出去 ， 但 重點 在於 ， 他 這些 微型 機械 飛行 機器人 是 消耗品 ， 沒有 完成 任務 也 沒關係 ， 只要 有 一 個 達成 目的 就 足夠 了 。 而且 假如 微型 機械 飛行 昆蟲 失去 控制 ， 也 不會 如 《 奈米 獵殺 》 的 情節 般 大搞 破壞 ， 大不了 墜毀 報銷 。 微型 機械 飛行 昆蟲 是 一 具 小 機器 ， 由 碳纖維 和 聚酯 製成 ， 再 加上 一點 鋼鐵 和 其他 零碎 材質 。 即使 時間 再 久 ， 這樣 的 生物 也 絕不 可能 用 生物 材料 做出來 。 但 我們 現在 已經 明白 ， 實際 製造 一 具 小型 的 自控 飛行 載具 得 花費 多少 工夫 ， 因此 必須 對 它們 的 原型 ， 像是 蒼蠅 、 飛蛾 、 蝴蝶 與 蜜蜂 等 昆蟲 ， 更加 肅然起敬 。 【 注釋 】 1 較 大型 的 蒼蠅 都 運用 類似 的 飛行 機制 。 狄克遜 的 研究 是 利用 果蠅 ， 費林 的 微型 機械 飛行 昆蟲 則 比較 接近 綠頭蒼蠅 的 大小 ， 但 相同 的 飛行 機制 依然 適用 。 2 舉例 來 說 ， 2G 為 正常 重力 的 兩 倍 ， 戰機 轉彎 時 的 拉力 可 達 9G 。 3 許多 昆蟲 都 有 四 片 翅膀 ， 蜻蜓 就是 典型 的 例子 。 不過 有些 昆蟲 的 後翅 已經 變形 ， 只是 還 沒 變化到 如同 蒼蠅 的 平衡棍 那般 程度 。 4 美國 國防 高等 研究 計畫 署 曾 對 這 類 計畫 過度 樂觀 ： 二○○四年 三月 ， 他們 辦 了 一 場 輪式 機器人 的 挑戰賽 ， 在 美國 加州 的 莫哈 未 沙漠 （ Mojave Desert ） 行進 二百四十 公里 。 賞金 一百萬 美元 ， 但 這樣 的 報酬 只 能 吸引 人類 ， 對 機器人 可 起不了 作用 ， 因為 號稱 一百零六 組 參賽 者 當中 ， 只有 十三 組 順利 啟程 ， 其中 半數 走 不到 二 公里 就 迷 了 路 。 優勝 者 是 美國 卡內基美倫 大學 （ Carnegie Mellon University ） 改造 的 悍馬車 ， 也 不過 走 了 十一 公里 ， 前輪 就 著火 了 。 國防 高等 研究 計畫 署 並 未 因此 而 退卻 ， 發言人 說 ： 「 一 年 內 我們 還 要 再 辦 一 次 ， 獎金 是 二百萬 美元 。 」 費林 在 賽前 就 表示 ： 「 別 說 一 年 之內 ， 也許 五 年 之內 都 不會 有 人 成功 。 但 值得 正視 的 問題 是 ： 弄來 這些 吃 汽油 的 巨無霸 機器人 ， 它們 在 動彈不得 、 需要 援助 之前 能 獨力 走 多 遠 ？ 再 想想 一 具 能 飛 一 小時 的 蒼蠅 機器人 … … 這 世界 是 個 相當 複雜 難懂 的 地方 。 」 圖 7.1 　 經過 翼面 上方 的 空氣 比 機翼 下方 的 空氣 流動 得 快 ， 這 在 機翼 下方 造成 較 高 的 壓力 ， 因而 抬升 。 圖 7.2 　 蒼蠅 的 振翅 循環 。 向 前 擺動 時 ， 翅膀 角度 反轉 ， 然後 把 翅膀 帶回 原點 ， 翼尖 畫出 8 字形 軌跡 。 圖 7.3 　 天蛾 翅膀 周圍 的 氣流 形態 ， 螺旋狀 渦流 會 產生 額外 的 升力 ， 可 由 煙霧 的 形態 看出來 。 Charles Ellington 提供 ， copyright © 1995 Macmillan Magazines Ltd .
 
。 圖 7.4 　 過度 熱中 於 模仿 自然 並 不 明智 。 仿生學 需要 的 是 從 大自然 汲取 箇中 原理 。 Nick Hardcastle 、 Chris Maslanka 和 《 衛報 》 （ Guardian ） 提供 。 圖 7.5 　 費林 的 微型 機械 飛行 昆蟲 示意圖 （ 二○○四年 ） 。 Ron Fearing 提供 。 圖 7.6 　 茨畢考斯基 的 類 昆蟲 拍動 機構 。 Cranfield University 、 Rafal Z ． bikowski 和 Cezary Galinski 提供 。 圖 7.7 　 果蠅 頭部 在 顯微鏡 下 看起來 像 一 件 精雕細琢 的 人工 製品 。 果蠅 的 眼睛 可 環視 將近 三百六十 度 。 Copyright © 2004 Dennis Kunkel Microscopy , Inc .
 
。 【 第八 章 】 大自然 的 摺紙 遊戲 「 在 宇宙 的 一 小 角 。 」 — — 佛斯特 （ E . M . Foster , __UNDEF__ 1879 - 1970 ， 英國 小說家 ） 評 希臘 詩人 卡瓦菲 （ CP Cavafy ） 大自然 很 喜歡 摺疊 得 小巧玲瓏 、 必要 時 又 可以 展開 的 東西 。 工程師 稱 這些 東西 為 「 可 展 結構 」 ， 聽起來 非常 了得 ， 不過 我們 對 可 展 結構 一點 都 不 陌生 ， 雨傘 就是 最 好 的 例子 。 按鈕 一 按 ， 傘柄 一 伸 ， 順勢 就 把 傘骨 連帶 傘布 一起 撐開 。 但 雨傘 顯示出 可 展 結構 的 關鍵 問題 ： 它 並非 完全 自動 ， 傘 張開 時 必須 卡 至 定位 ， 而且 傘面 一 張開 ， 傘布 就 開始 繃緊 ， 卡住 的 機制 所 需 的 力量 便 大幅 增加 。 而且 傘 的 操作 方式 也 有點 怪 ， 一旦 卡住 ， 就 需要 用力 搖 一下 才 能 使 它 再 鬆開 。 這 就 是 工程師 所 稱 的 雙穩態 系統 （ bistable system ） ： 很 難 從 一 個 狀態 跳轉到 另 一 狀態 。 換句話說 ， 要 設計 一 個 系統 會 自動 升上去 再 降下來 ， 是 很 困難 的 。 甲蟲 在 地面 時 ， 必須 把 翅膀 摺疊 起來 收 在 翅蓋 之下 ， 但 危險 逼近 時 ， 一下子 就 能 張開 翅膀 飛走 。 在 整 個