蜜蜂,苍蝇等一些会飞的昆虫是如何在飞行时控制方向的

苍蝇飞行控制源于大脑中几百个神经元。显然,它不可能通过上百万次的计算来求解那些飞行控制所需的微分方程。然而,它的飞行和F-35战斗机所遵守的物理定律是相同的,它在飞行中的行为在功能上等同于求解这些方程。
飞机上的计算机使用传感器采集的数据和飞行员的控制输入来计算飞机处于什么位置,以及该如何保持或者调整飞机的控制面,如襟翼、副翼和方向舵等。飞机的飞行控制使用较少的测量数据,但是要进行大量的计算。而苍蝇则恰好相反,能从众多的传感器中获得大量的数据,却进行较少的计算。研究人员把这种现象称为“丰富传感器反馈控制方法”。苍蝇的大脑接收从全身约8000处发送来的传感信息,它大脑中98%的神经元都用于处理这些传感信息,其余的2%具有一些高级功能,如天敌识别等。
对于飞行而言,苍蝇的复眼、触角和大量可以感受气流状况的绒毛等各种传感器都非常重要。苍蝇也有特殊的器官——平衡棒,来感受自身的旋转。苍蝇胸部的这些鼓槌状突起是它退化了的第二对翅膀。平衡棒像翅膀一样拍打,但是它们不会产生任何升力。平衡棒中的传感器测量苍蝇所处的位置,并帮助它们保持平衡。如果没有平衡棒,苍蝇就不会飞行。
苍蝇的复眼是飞行控制的关键。它们不仅使苍蝇以点阵的方式看到静态物体,同时也能够感受到光线变化,即苍蝇相对于环境的运动。苍蝇的眼睛可以看到四周的情况,它可以一次看清近处几乎所有的物体。值得一提的是,它头部顶端有3个排列成三角形的感觉传感器——单眼。它们的主要功能是检测哪一个方向是向上的,使苍蝇可以很快定位。
研究显示,当苍蝇看到特定的图案时,该图案会刺激并触发大脑中一种特殊神经元。这些图案对应的方向称为偏好方向。要是苍蝇处于两种偏好之间的某种状态飞行时,它就不会形成特别的刺激。这好比一个男青年看到了他所钟情的女友,他的眼睛会亮起来；而当他看到一个陌生人的时候,则会熟视无睹。一些科学家认为,苍蝇可以在这些方向上更加容易地保持平衡并控制自身的飞行。如果苍蝇想改变方向,只需简单地从一个偏好方向转换到另外一个,直到最终达到目标。