蝙蝠如何在混乱中找到出路

80 年代最伟大的电影之一《布鲁斯兄弟》中有这样一个场景，每次看到它我都会笑，也会感到害怕。杰克和埃尔伍德戴着太阳镜，以每小时 120 英里的速度飞驰在芝加哥，躲避伊利诺伊州执法界的每一位代表。埃尔伍德毫不畏缩地躲避下瓦克大道上的每一个路标，险些撞上骑自行车的人、行人和送货卡车。你不禁会想，他肯定会撞车，场面太可怕了，尽管他当然没有撞车。

当我读到今天发表的一项新的蝙蝠研究时，脑海中浮现出这样的画面。就像可笑的埃尔伍德一样，捕猎蝙蝠毫不费力地避开树木、电线和彼此，看上去疯狂而又谨慎。它们在完全黑暗的环境中也会这样做。新研究表明，它们有声纳，但事实证明它的工作原理其实非常简单。

科学家们认为蝙蝠必须使用某种复杂的回声解释来判断它们相对于猎物、相对于彼此以及相对于它们路径上的树木或其他障碍物的位置。但从简单的超声波回声推断一切至少是困难的，甚至可能实际上是不可能的。蝙蝠真的能如此迅速地发送和接收那么多信号吗？

比利时安特卫普大学和英国布里斯托大学的研究人员试图找出答案。该团队使用激光扫描了一片森林，并利用这些信息建立了马蹄蝠栖息地的三维模型。然后，他们模拟了蝙蝠在这种环境的二维和三维版本中飞行的情况。他们想出了一种算法，可以模拟蝙蝠的行为——而且它不需要同时对几十个点源进行复杂的计算。

相反，蝙蝠使用一种简单的双耳技巧：它们比较每只耳朵的回声大小，然后转身避开回声较大的一侧。这需要超灵敏的听觉，能够区分回声产生时间的细微差异。但总的来说，这并不难，而且非常直观。当蝙蝠的叫声反射回来的时间较短时，这意味着物体更近。当需要稍长一点的时间时，物体就更远了。

在反复的计算机模拟中，遵循这一算法的蝙蝠避开了障碍物，表明这个简单的输入就足够了。这里的关键区别在于，蝙蝠不一定知道障碍物在哪里。它们只知道转向哪里避开障碍物——或者，根据回声特征，知道在哪里可以找到食物。

这种更简单的信号处理使蝙蝠能够更快地做出反应，在高速下迅速转身捕捉飞蛾和蚊子，同时避开彼此。这对研究人员来说是个好消息，他们可以基于蝙蝠的行为制造无人机和其他机器人——对它们进行编程可能并不像我们想象的那么复杂。这项研究发表在《PLOS Computational Biology》上。