北京
一只鸟扎进海里，游一圈，再蹿出水面飞走——这件事我们看得太习惯了，以至于很少停下来想：它到底是怎么做到的？水比空气密度大1000倍，在两种介质里移动，按理说需要两套完全不同的力学方案。海鸥和海鹦却用同一副身体把两件事都干了。
麻省理工学院（MIT）和瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）的工程师最近做出了一个仿照这种能力的机器人。它有个拗口的正式名字：扑翼式水空两栖飞行器，简称 FAAV。说人话就是：一台能潜水、也能飞的机器鸟。
先看它的基本配置。整机重量不到300克，大约半磅。机身中央是一根主体，两侧是两片柔性翅膀，后面是一条可操控的尾巴。机身里装着电池和一台防水电机，电机带动曲轴，曲轴再以预设频率把翅膀上下泵动。翅膀由薄膜制成，表面覆有疏水纳米颗粒涂层，用来把水甩掉。尾巴由电机驱动，可以改变角度，帮它抬头飞起或者低头下潜。
真正麻烦的地方不在飞，也不在游，而在两者之间的那一下切换。研究团队在实验室水槽和日内瓦湖做了实验，由 MIT 机械工程助理教授拉斐尔·祖费雷（Raphael Zufferey）带队，找出了一套能让机器人从游泳平滑过渡到飞行的参数组合——翅膀尺寸、扑动频率、尾巴角度，三者要配合到位。
结果里最值得说的是翅膀。中等尺寸的翅膀表现最好：它要足够柔软，在水里能把扑动幅度压到最小；又要足够挺括，出水后还能把身体托在空中。这套速度和扑动频率，和真实鸟类用的差不多。而从水里跃入空中，靠的是一个70度的俯仰角——相当陡的一个角度。
还有一个细节挺有意思。很多会潜水的鸟在离开水面时会用脚划水借力，但团队发现，这台机器人根本不需要脚。
那这东西做出来干什么用？工程师们的设想，是让它成为一种新的无人机和载具类别：飞到那些传统船只难以进入、或者太危险的水域，取样、测量。
祖费雷把他们的设想讲得很具体：海洋学家、海洋生物学家、沿海社区的成员，可以从船上或岸边把它放出去，让它飞到目标区域附近——冰山、港口设施，或者一群鲸鱼的上方——然后扎进水里做一次测量、采一份样本，再飞回来把数据交到手，成本只是传统方法的一小部分。之后它还能再飞出去，继续下一次下潜。
接下来的工作分几步走。研究人员正在设计既能扑动、也能转向的翅膀；他们还要测试机器人在湍流条件下的表现，比如在波涛起伏的水里游泳、在风里飞行。这些过关之后，他们希望把它真正部署出去，帮海洋科学回答一些问题。
祖费雷点出的痛点很实在：海洋科学的一大难题，是既要频繁采集数据，又要覆盖很多地点。而这恰好是这台机器人未来可能胜任的事——不是每周放出去一次，而是每小时都能放出去一次。高速飞出、下潜、飞回、交付数据，然后再出去，一遍又一遍。
一只不到300克的机器鸟，眼下还只是在湖里和实验室水槽里证明自己能完成那次出水一跃。但它指向的方向很清楚：把“采样”这件事，从一趟昂贵的航程，变成一次可以反复起降的短途飞行。
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