加州大學伯克利分校校園內的松鼠

松鼠能夠在錯綜複雜的樹梢環境間穿梭、覓食以及躲避捕食者，但它們是如何做到跳越各種間距而不墜落的呢？一項發表於《科學》的研究表明，松鼠的身體靈活性、學習力和決策力的協同作用使它們能夠快速、毫不費力地在樹梢間穿行。

過去兩週，在奧運會上，體操運動員們的高難度動作令人震驚，他們時而空翻、時而跳躍，時而翻轉，緊張地爭奪著金牌。耀眼的聚光燈下是運動員們近乎超人的表現，而這些常人難以做到的肢體動作需要的是長期的訓練和對身體的精準控制。

松鼠的學習力

而在東京奧運會體育場之外，每天也在上演著另外一種雜技表演。在日本的森林裡、在世界各地的樹梢上，松鼠遊走在樹枝間。在自然界的運動場上爭奪的就不再是金牌了：松鼠在樹梢間的奔波是為了尋找食物，也是為了躲避在空中飛行的捕食者，例如鷹。

Robert Full（論文作者之一，加州大學伯克利分校的科學家）是這樣高度評價松鼠的：在具有挑戰性且變幻莫測的樹梢環境中，它們依然能快速且毫不費力地穿行。但我們並不清楚它們是如何做到跨越自身身長几倍的間隔距離，也不瞭解它們是如何知道自己的身體具備與生俱來的遠距離跳躍能力的。

Full解釋道，搞清楚松鼠的身體與大腦之間的協調性不僅可以滿足人類的好奇心，還會對智慧機器人的設計有所啟發，並有可能借鑑到松鼠最好的機體特徵：靈活的脊柱、能緊緊抓住樹枝的爪子和爪尖。而且松鼠不只是勇敢的體操運動員，還是學習能手。

Gregory Byrnes（錫耶納學院的研究者，未參與此研究）評價松鼠的記憶力很好：一隻蹦跳著穿過公園的松鼠很有可能已經走過這條路，它的大腦早已經規劃好了路線。在冬天，隨著天氣轉冷，齧齒動物能夠回憶起堅果的存放地，並勤奮地將那些堅果一把一把地撿回來。

Nathaniel Hunt（論文通訊作者，內布拉斯加大學奧馬哈分校的生物力學研究者）說，齧齒動物的這種儲存習慣使它們區別於其他的樹棲動物，如靈長類動物。如果將這種學習能力與反應迅速且靈活的身體特徵結合在一起，就能得到一種能力非凡的機器人了。

觀察松鼠的運動

為了觀察並評價來回跳躍的動物的三種能力表現：決策力、學習力和創新力，研究者決定在加州大學伯克利分校的桉樹林裡研究野生松鼠的習性。首先，他們就得解決如何讓這些野生松鼠參與到實驗中的問題，畢竟這對於野生動物來說可不是一件容易的事。

Hunt回憶道，“有時候我們只能停下來，因為總是有些松鼠不能集中於實驗。”但幸運地是，大多數松鼠在幾次嘗試並得到堅果作為回報後就明白了。正如任何一個帶著喂鳥器的園丁都知曉的——食物誘惑法可是很有效的。

他們將松鼠放在設有室外障礙的路徑上，並用高速攝像機記錄它們的跳躍過程。他們誘導松鼠從樹枝狀的圓木棍上起跳，跨過不同的間隔著陸；其中，圓木棍類似於跳水板的作用。木棍在松鼠的重量下發生彎曲，而彎曲程度取決於松鼠與“樹幹”之間的距離。這迫使它們得快速做出決定：是要從樹枝的尾端起跳來縮短跳躍距離，但伴隨著不穩定的過於彎曲的樹枝；還是應該從離“樹幹”較近的地方起跳，但要跨過更長的距離呢？

松鼠的決策力

近日發表在《科學》雜誌上的一項研究表明，松鼠對於樹枝彎曲度的敏感性比跳躍距離要高6倍。正如Hunt所評價的：“松鼠更容易受樹枝彎曲程度的影響，而不是它們要跨過的距離。“

Hunt猜測道，也許是大腦中對自我的信任感在起作用：松鼠更相信自己的跳躍能力，但不確定它們踩著的樹枝是否會在某一刻折斷而掉下來。當研究者改變樹枝的彈性或跳躍距離時，松鼠總能快速地調整策略以適應所改變的條件，並在幾次嘗試後便能學著調整好起跳的速度。

松鼠利用垂直的牆壁調整跳躍狀態。

真正有趣的是，當研究團隊將樹枝靠著垂直的牆放置以進一步延長跳躍距離時，松鼠不僅會在樹枝間跳躍，還會跳到牆上、再離開，研究者對這一系列類似跑酷的行為進行了定量分析並歸類。

Hunt說，松鼠利用這面牆建立了另一個接觸點來調整空中的跳躍狀態：有時候是為了促使它們往前走，有時候則是為了使它們能剎住腳步以減緩速度。除了牆以外的任意物體都有可能被松鼠用來滿足它們的跳躍需求。Full解釋道，他們並沒有預料到牆可以被用來調整跳躍技術，但松鼠就在他們眼前做到了。

另外，在所有的實驗測試中，沒有一隻松鼠摔下來。雖然有些松鼠並沒有以最完美的方式著陸：它們可能還懸掛在樹枝上或因身體失去平衡而跌倒，但最終都成功落地了。

這項研究不僅可以將松鼠運動的原理應用於機器人的製造，還有利於研究者瞭解松鼠瞬間跳躍時的大腦活動，以及這些跳躍行為隨著松鼠的成長會發生怎樣的變化。動物在自然界無所不在，而我們只是剛剛開始瞭解和領會它們是如何奔跑於樹梢間的。Full還補充道：“它們非常與眾不同，總能富含創造力地做出正確的選擇。”