2019年环法自行车赛刚刚开始。随着190名骑手在法国街头行驶,观众将惊叹于紧凑的自行车运动员阵型。球迷们会争辩说,大部队会产生空气动力学优势,让骑手在整整艰苦的三周比赛中保存能量。

但是,如果大部队中的模式不是由于空气动力学而是由于视觉限制而形成的呢?在最近发表在皇家学会界面杂志上的一项研究中,犹他州立大学,海军海底战争中心,贝勒大学,VeloCam服务和麻省理工学院的研究人员发现,视觉是形成和形成的主要因素。一个大部队。

这项研究始于四年前,当时犹他州立大学的Tadd Truscott教授和来自海军海底战争中心的Jesse Belden开始解开大部队流体般的行为。

虽然17次环法自行车赛的终结者Jens Voigt说“骑自行车不是火箭科学”,但Truscott和他的同事 - 他们自己也是骑自行车者 - 有着不同的观点。该团队推测,由于团队内部的某些知识,团队动力学和战略,空气动力学或感官知觉,大部队出现了。

研究人员观看了2016年环法自行车赛的几小时航拍片段,发现前方的动作似乎以网络方式穿过大部队,个人在相对较短的时间和空间内相互作出反应。

“环法自行车赛车手往往距离各个邻居只有几厘米,”特拉斯科特说,“我们的图像分析显示,骑车人在对应于人类近周边视野的正负30度弧内对齐模式这有助于他们安全地应对邻近骑手的变化或干扰。“

研究人员还注意到,骑手通常不会在最佳的空气动力学牵伸位置上对齐。然而,已经表明,大部队的形成可以降低个人骑手的能量消耗。

Truscott的团队发现,随着比赛的形状延长,群体结构在比赛结束时会发生变化,这表明随着比赛的加快,视野会变窄。随着骑车者的心率增加,他们的视野由于人体的生理限制而变窄。这减少了感知领域,这导致了大部队的伸展。根据这项研究,这些依赖唤醒的神经系统影响决定了骑车者的局部安排,相互作用的机制以及整个骑车者群体之间的隐性交流。

“换句话说,个别骑手的视觉能力决定着潜在的形状,对道路变化和个体间距的反应,”特拉斯科特说。

研究人员表示,他们预计,他们对大部队的机械描述将能够更详细地了解各种动物的集体行为的相互作用原则,并有助于形成预测行为的新方法。

这些发现将更好地理解成千上万个人的系统如何协同工作以执行小组任务。这项工作可以为指导机器人或自动驾驶车辆等个别机器的网络设定框架。