和鱼群或鸟群一样，一队自行车车手（术语称作“主车群”）通常表现得像一个整体。当车手们在小范围做出简单动作后，就会出现某种群体模式，辅助整个车群进行调整。不过在非常拥挤的车队里，人们还不清楚是什么决定了单个车手的行为。数学家和生物学家认为，主车群内车手的运动是为了优化空气动力学，不过一项新研究给出了不同的解释。
美国海军海底作战中心（Naval Undersea Warfare Center）的杰西·贝尔登（Jesse Belden）和犹他州立大学（Utah State University）的塔德·特拉斯科特（Tadd Truscott）发现，车手看见的信息（即“视觉输入”）对他们如何调整自己在车队中的位置非常重要。他们会下意识地调整成视野最优的菱形结构（每位车手占领菱形结构的一个顶点），从而帮助自己在其他车手的位置发生变化时迅速作出反应。
对于两两结伴的车手来说，当二者前后离得很近时是最省力气的。但对于主车群，“我们并没有观察到这种模式。空气动力学只对位于车队边缘的车手很重要——只要在车队内部就能节省能量。”贝尔登说。
图片来源：Simon Connellan/UNSPLASH
在研究环法自行车赛的直升机转播镜头时，贝尔登、特拉斯科特和同事注意到，有两种行为会导致整个主车群出现类似液体涟漪的整体调整现象。首先，某个车手刹车后，其他车手为了避免碰撞会减速。其次，某个车手侧向移动躲避障碍或者填补空位时，车群也会整体调整。前者会产生沿主车群前后方向传播的波动，而后者则会产生沿左右方向传播的波动。左右方向的波动传播速度相对较慢——传播速度与车手针对紧挨着自己的其他车手作出反应的速度相同。但前后方向的波动则传播得更快。这意味着，当看到自己前面两个车位的选手刹车时，车手自己已经做好了减速的准备。
仔细研究这些波动现象后，科学家发现，视觉输入是影响单个车手的主要因素。因为他们希望周围的车手都处于自己对运动最敏感的视觉范围内。毕竟每个车手都不希望自己和别人撞在一起。为此，车手们会选择能够关注前方车手的位置，同时在左右两边留出避免侧方撞击的空间。
研究者称，新发现可以用来解释动物的集体行为，优化离开拥挤空间的方案，或者优化自主机器人的收集程序。
撰文：雷切尔·伯科威茨（Rachel Berkowitz）
翻译：张哲
引进来源：科学美国人
本文来自：中国数字科技馆
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