2024年4月17日，美国加州理工学院的研究人员在Nature发表题为Machine learning reveals the control mechanics of an insect wing hinge的文章。
昆虫构成了后生动物中物种最丰富的适应辐射，这一成功得益于主动飞行的进化。不同于翼龙、鸟类和蝙蝠，昆虫的翅膀并不是从腿进化而来的，而是一种新颖的结构，通过生物力学上复杂的铰链连接到身体上，将专门力量肌肉的微小高频振荡转化为翅膀的前后运动。铰链由称为骨片sclerites的微小硬化结构系统组成，这些骨片通过灵活的关节相互连接，并由专门的控制肌肉活动进行调节。
该研究报道了基于基因编码的钙指示剂，对果蝇的这些肌肉活动进行成像，同时用高速摄像机跟踪翅膀的三维运动。利用机器学习，创建了卷积神经网络，可以根据转向肌肉的活动，准确预测翅膀的运动，以及编码器-解码器，可以预测单个骨片对翅膀运动的作用。通过在动态缩放的飞行机器人上回放机翼运动模式，量化了转向肌肉活动，对气动力的影响。基于物理模拟结合铰链模型，产生了与自由飞行昆虫非常相似的飞行动作。
这种综合的、多学科方法揭示了，昆虫翅膀铰链的机械控制逻辑，可以说是自然界中，最复杂和进化上最重要的骨骼结构之一。
