跳ね回る小鳥がロボットに飛び方を教えられるかもしれない

2 点間の最も直線的な線を表すときに、「直線距離で」という言葉をよく使います。しかし、飛行機で移動することが必ずしも最も効率的な方法とは限りません。オウムの仲間を見てみましょう。

子オウムは、その名の通り、小型のオウムです。訓練も容易で、飛行に関しては、例えば、独特なホバリング飛行を進化させたハチドリなどよりも、より一般的な種のグループです。こうした特徴の組み合わせにより、子オウムは飛行の起源を研究する上で最高の研究助手となっています。

水曜日にScience Advances 誌に発表された研究で、研究者らは、オウム類が止まり木から止まり木への短距離移動の際、ジャンプしたり跳ねたりしながら旅を始めることでエネルギーを節約していることを発見した。

「時には彼らはより用心深くなり、文字通り止まり木の間を歩き回るだけだった」と筆頭著者のダイアナ・チン氏は言う。

「基本的に開脚するタイプの鳥が 1 羽いました」とチン氏は笑います。研究者が止まり木間の距離を広げると、オウムの羽ばたきはどんどん増えていきました。

しかし、これは腕を頭の上に上げて、そのまま体の側面まで下ろしたときのような完全な羽ばたきではありませんでした。代わりに、これらの小さな羽ばたきは小さくて短く、まるで人が腕をほんの少しだけ上げ下げしているかのようでした。床に対して垂直ではなく、平行にだけ上げ下げしていました。

鳥は木の上で餌を探すときにこの行動をとります。体を前に傾けて次の枝に向かってジャンプし、短い羽ばたきで体重を支えます。これは本格的な飛行よりもエネルギーを消費しない行動です。

チン氏と同僚は、この行動が、羽毛恐竜を含む鳥類の祖先における飛行の進化的起源を知る手がかりになるかもしれないと考えている。彼らはコンピューターモデルを使用して、羽毛恐竜は、幅跳びの動きに原始的な羽ばたきを 1 回加えるだけで、飛距離を伸ばすことができた可能性があることを発見した。大型の羽毛恐竜の場合、飛距離の伸びはわずかだったが、時が経ち恐竜が小型化するにつれて、原始的な羽ばたきの利点は劇的に増加した。

「これは、鳥が餌を探す飛行技術を発達させるためのメカニズムである可能性がある」とチン氏は説明し、効率的に飛んだり枝の間を移動したりすることで、鳥やその祖先は餌探しの行動からより多くの利益を得ることができ、必要なときのためにエネルギーを節約できたはずだと指摘している。

「この場合、近くには種子や他の植物、昆虫があるはずです」とチン氏は言う。「彼らは異なる枝の間を移動するのにかなり効率的な方法を望んでいるでしょう。」

モデルはまた、短く素早い跳躍が鳥に、最終的にはより伝統的な羽ばたきによるより長い飛行に移行するために必要な手段と動作を与えることができることも示しています。

この研究は、鳥が木の上でどのように跳ね回っているか、恐竜がはるか昔の木の上でどのように跳ね回っていたかについてさらに詳しく教えてくれるだけでなく、困難な地形や変化に富んだ地形を横断する必要があるロボットの設計にも影響を与えます。

チン氏は自身のデータ（および過去の研究データ）を使って、離陸に最適な角度を示し、原始的な羽ばたきのような動きに関連するエネルギーコストを計算するモデルを作成した。これは両足と両翼を持つロボットの設計に役立つ可能性がある。エネルギーを節約し、混雑した場所を移動するのに最も効率的な動きを使用することで、ロボットは移動範囲を大幅に拡大できる可能性がある。

今後の研究では、こうしたロボットの構築に重点が置かれるほか、オウム類などの鳥がどのようにしてさまざまな表面に着地できるのかについても調査される予定だ。