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在仿生智能实验室中 ， 机械工程学院的宋加雷博士正在对学生制作的机器鱼实体模型进行评测 。 突然的一个电话 ， 让他放下了手中的工作 ， 继研究成果被比较动物生理学、动物行为学等方面国际领先的杂志《Journal of Experimental Biology》刊登后 ， 他所参与的猛禽飞行机理的研究成果被《自然》杂志媒体频道专题报道 。 谈到作品被刊登的感受 ， 宋加雷表示：“这算是对我们工作的一种认可 ， 再接再厉 。 ”
宋加雷与英国伦敦大学皇家兽医学院合作的研究 ， 率先使用粒子追踪的方法 ， 结合高精度的高速摄影术和CFD仿真 ， 得到猛禽身后流场的旋涡结构与三维速度 。 因其在仿生飞行空气动力学方面的研究成果 ， 近期 ， 宋加雷被美国国家航空博物馆遴选为典型人物 ， 在博物馆2025主题展览“How things fly”中展出 。
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从力学到仿生 ， 不变的是学术初心
猛禽飞行机理研究并不是一件易事 ， 这离不开宋加雷多年来的学术积累 。 他本科就读于中国科技大学由钱学森创立的近代力学系 ， 后申请了流体力学研究方向 ， 毕业后到美国范德堡大学攻读机械工程博士学位 。 2018年 ， 宋加雷加入了英国伦敦大学皇家兽医学院 ， 开展博士后研究工作 。 在此期间 ， 他开始参与探究猛禽飞行机理的科研项目 。
【宋加雷|研究成果被《自然》杂志媒体频道专题报道，莞工这位教师不一般】探究猛禽飞行机理的实验过程存在一定难度 ， 要对猛禽的飞行机理进行研究 ， 首先要做的就是测量鸟 ， 对鸟身体的各项指标进行测量；再者就是控制鸟 ， 让鸟按照实验的要求飞行 ， 但普通人很难去控制鸟类行为 ， 因此宋加雷与团队还需要借助鸟类训练师的帮助 。 宋加雷坦言：“其实我们也可以用鸟的模型来进行实验 ， 也的确能够做出一定的结果 ， 但这始终会和真鸟飞行的结果不太一样 ， 我们希望得到更加严谨精确的实验结果 。 ”
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仿生研究是一个交叉学科的研究 ， 包含力学、生物、计算机和机械设计等 ， 采用的技术涉及高性能计算机模拟、流场显示技术和高速摄影技术等 。 宋加雷在刚接触仿生研究时也遇到了不小的问题 ， 除了自己的专业力学外 ， 他还需要跨学科学习 。 “接触一个新的领域 ， 就是一个熟悉的过程 ， 就是要投入精力和时间的 。 ”
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也正是凭借这份毅力 ， 宋加雷关于猛禽飞行的文章发表之后受到广泛关注 ， 被《每日邮报》《MSN新闻》等国际媒体撰文报道 ， Altmetric（一个反映文章分享、下载、阅读情况及认可程度的评价系统）评价其影响力位列全球同期发表所有研究的Top 1% 。
以研促教 ， 贴近学生学习生活
2019年8月 ， 宋加雷结束留学回国 ， 来到东莞理工学院进行教学和科研 。 宋加雷热衷于在课堂上把实验中有趣的结论和现象分享给同学们 ， 为充分激发学生对仿生研究的兴趣 ， 他还专门开了一门名为“动物的飞行及仿生”的公选课 。 由于课堂上有许多非理工科的学生 ， 他有目的性地调整了教学内容 ， 让教学更偏向科普性及对自然现象的思考 ， “我认为针对不同学生要因材施教 ， 对非理工科的学生来说 ， 重要的是让他们了解和认识仿生研究 。 ”
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因其对教学的投入 ， 他的课堂好评不断 。 2018级智能制造工程专业的李冬表示：“宋老师课堂上授课认真 ， 课堂氛围活跃 ， 讲的知识点很生动 ， 能结合很多有趣的例子 。 课后的宋老师幽默风趣 ， 能给我们讲许多有趣的小故事 ， 非常有人格魅力 。 ”
宋加雷重视兴趣对学生的引导作用 ， 教学时会在课堂上培养学生对学科的兴趣 ， 也善于活用事例调动学生学习的积极性 ， 引导学生主动学习 。 仿生智能实验室招新时 ， 对仿生研究是否感兴趣是宋加雷十分看重的一个点 。
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宋加雷热衷于在实验室和学生一起探讨科研问题 ， 定期开会 ， 常常在关键时刻提出专业的意见 ， 为学生解决科研上的困难 。 2018级机械设计制造及自动化的胡伟淳既是宋加雷公选课的学生 ， 也是实验室的一员 ， 他回忆道：“之前我们在有关机器人舵机参数的选择时缺乏一些理论依据 ， 宋老师会从原理出发 ， 和我们一起推导 ， 让我们运用相关的公式进行舵机参数的确认 。 ”宋加雷常鼓励学生大胆发表个人的看法 ， 共同交流 。 “咱们学院的学生动手能力还是挺强的 ， 基础很扎实 。 ”宋加雷笑道 。
科普仿生知识 ， 用专业服务社会
“前景很广阔 ， 任务很艰巨 。 ”这是宋加雷对仿生研究未来发展的看法 。 仿生研究的重要性不言而喻 ， 动物的运动机理 ， 很值得人类好好学习 。 宋加雷说道：“动物经过上亿年的演化 ， 已经进化出卓越的运动技能 ， 如果我们能够充分学习到动物的一些运动机理 ， 就能够给仿生研究提供很重要的理论支撑 ， 从而提高能量利用的效率或实现有效的运动 。 ”
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宋加雷所在的仿生智能实验室 ， 其中的一个研究方向便是仿生机器人 ， 通过把在动物上发现的运动机理运用到仿生机器人上 ， 使这些仿生机器人可以在室内救援、空中勘测等多个领域得到广泛应用 ， 最终发展出仿生空中飞行、陆地行走、水下游动的海陆空多维机器人系统 ， 各种机器人相互通信 ， 从而提高救援与探测的效率 。
仿生研究总是有着巨大的吸引力 ， “每次一听说我们要做实验 ， 一些教授的孩子都专门跑到我们实验室来看 。 ”宋加雷笑道 。 他还致力于进行青少年科普讲座 ， 几个月前 ， 宋加雷还赴河源市龙川县第一中学 ， 为当地学生做了主题为“动物飞行与仿生”的科普讲座 ， 受到一致好评 。 同时他也希望同学们能够到学校的科技创新研究院的平台上进行学习 ， 既能学到有用的知识 ， 也能更好地了解我们学校的科研发展情况 。
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宋博士对未来有着三点规划：保持研究初心 ， 做好基础研究 ， 创造更多知识 ， 为人类健康贡献力量；争取仿生机器人设计的产业化 ， 把研究的发现变成实实在在有用的东西；开展科普工作 ， 以自然中动物的运动为支点 ， 培养大家对知识的好奇和对科学的追求 ， 也唤起对保护生物多样性的关注 。 宋加雷向仿生研究中倾注热爱 ， 未来也将把更多的研究成果投入社会实践当中 。
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文字来源 | 纪健生
图片来源 | 受访者提供 新闻中心
图文编辑 | 辛承祚
责任编辑 | 蔡耀蔚 辛承祚
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