大近視獨眼飛機師的飛行法則

飛，是一件很具挑戰性的事，尤其當你是隻昆蟲的時候。

昆蟲的複眼不懂對焦，像大近視，而且雙目緊靠，判斷距離的能力有限；戴着複眼飛行，就像一位大近視單眼駕着飛機，驚險萬分。

一隻蒼蠅在我眼前略過，牠長 1 公分，我身高 170 公分，蒼蠅在身長 170 倍的「高空」飛行是平常事。假設樓層的高度兩倍於我，170 倍身高即是 85 層樓，讓我們代入蒼蠅的位置：一位大近視獨眼飛機師在 85 樓高空飛翔，機上沒有儀器，單靠視力，如何導航？沒有近視經驗的讀者，可以想像機艙的窗戶是磨沙玻璃，隱約看見景物略過，但難以準確判斷距離。

話口未完，窗外景物忽然減速，發生什麼？想必是我減了速吧，於是加強拍翼，使窗外景物回復舊速。原先減速的原因，可能是迎頭風吹強了，可能是其他想不透的原因，我管不了，我現在只是一隻蒼蠅。剛剛無意中透露了蒼蠅維持恆速的板斧，就是保持窗外景物恆速略過。

眨眼間……呵？為什麼那條掠衫竹忽然高了三寸？想必是我飛低了吧，快快飛回掠衫竹的高度。這是蒼蠅維持高度的竅門，跟着一條水平線 -- 掠衫竹、畫框、桌邊、門邊、窗邊，因此蒼蠅喜歡降落在一些東西的「邊」上，大家不妨留意。

上面這隻蒼蠅，其實是加州理工（California Institute of Technology）的實驗品。研究人員把蒼蠅放進一個透明箱，箱的四邊牆壁和地板投射了圖案，給蒼蠅建構一個虛擬的飛行環境，以上描述的景觀驟變，其實是研究員刻意所為，改動投影，觀察蒼蠅反應。

景物略過的快慢調節航速，水平線調節高度，這是蒼蠅導航的技倆。蜜蜂也懂飛行，但不用水平線，牠們另有調節高度的方法。

試想想，景物減慢略過，除了表示航速降低，還有另一可能性 -- 距離遠了。舉例，貼地飛行時地面匆匆而過，同一速度飛在三萬尺高空，地面景物近乎靜止。蜜蜂飛行時，會分別監察左右景物和地面景物；地面景物的快慢判斷高度，左右景物的快慢判斷速度。事實上，當蜜蜂飛在一條隧道內，牠會保持左邊和右邊景物大致均速，維持其路線於隧道中央。

蜜蜂落地的技巧更為高超，想像以下這個情況。下降時，地面略過得較快，蜜蜂於是減慢航速，回復原來地面略過的速度；愈下降，飛得愈慢，直至速度和高度為零，觸地為止。對飛行的蜜蜂而言，地面略過的快慢是一項非常有用的「參數」（parameter），旅途中維持水平之餘，降落時亦可調節速度。蜜蜂飛行，近乎「一招走天涯」。然而，這一「招」確有不管用的時候。試想蜜蜂飛過清澈見底的池塘，牠想當然地把池底當成地面，調整飛行高度，便可能俯衝入水，溺斃。

話說回頭，大近視獨眼飛機師有蒼蠅和蜜蜂這樣的飛行技巧，不能再苛求了。

蒼蠅和蜜蜂的飛行模式，可說是截然不同的兩「派」。蜜蜂的飛行技巧十分簡潔，主要憑窗外景色的快慢作依歸，保持某項「參數」不變，看上去飛得步步為營；蒼蠅以水平線作高度參考，窗外景色作航速指標，降落時往往待至目標物近在眼前才急急減速（研究顯示，當目標物的影像在其視網膜擴大至某程度後，蒼蠅才開始減速），難免給人橫衝直撞之感。換個角度看，蒼蠅之所以能夠橫衝直撞，全因其超高靈活性，能在十分一秒內急轉 90 度。一架飛機若有這能耐，機師近視多深，或許也不是問題。

不撞機便是好機師，蒼蠅和蜜蜂的視覺縱有諸多不足，牠們總算得上是及格的機師吧。

（2010 年 9 月 21 日 信報副刊）

學術參考：
Andrew D. Straw, Serin Lee, Michael H. Dickinson (2010), “Visual Control of Altitude in Flying Drosophila,” Current Biology, doi:10.1016/j.cub.2010.07.025

Geoffrey Portelli, Franck Ruffier, Nicolas Franceschini (2010), “Honeybees Change Their Height to Restore Their Optic Flow,” J Comp Physiol A 196, 307-313.

Gaby Maimon, Andrew D. Straw, Michael H. Dickinson (2008), “A Simple Vision-Based Algorithm for Decision Making in Flying Drosophila,” Current Biology 18, 464-470.

M. V. Srinivasan, S. W. Zhang, J. S. Chahl, E. Barth, S. Venkatesh (2000), “How Honeybees Make Grazing Landings on Flat Surfaces,” Biol. Cybern. 83, 171-183.

Hermann Wagner (1982), “Flow-Field Variables Trigger Landing in Flies,” Nature 297, 147-148.