2016 年，加州大学圣迭戈分校的物理学家马西莫·维加索拉（Massimo Vergassola）和我都在思考，是否可以利用时间差分学习，让滑翔机在高空翱翔几小时，而且像许多鸟类那样不用消耗太多能量。18 热膨胀空气能够将鸟类带到很高的高度，但是在热空气中，空气是湍流的，同时存在向下和向上的气流。面对如此多的冲击，鸟类是如何保持它们向上轨迹的，我们对此还没有一个清晰的认识。我们的第一步是对湍流对流过程进行一个逼真的物理模拟，并创建一个滑翔机空气动力学模型。下一步就是模拟滑翔机在湍流中的轨迹。

一开始，滑翔机还无法利用上升的空气柱，表现为向下滑行（见图10-6）。在将“向上”标记为奖励后，滑翔机开始学习一种策略，经过几百次试验后，它的飞行轨迹跟鸟类翱翔时所形成的紧凑的环状路径就比较相似了。滑翔机还学习了应对不同程度湍流的不同策略。通过分析这些策略，我们可以提出假设，并参考鸟类翱翔是否的确使用到了这些策略。然后，我们装备了一架翼展有6 英尺宽的滑翔机，教它翱翔并保持高度。19(www.daowen.com)

图10-6　滑翔机学习使用热气流翱翔的模拟。（下图）在我们的瑞利-贝纳尔对流（Rayleigh-Bé nard convection）三维数值模拟中垂直速度场（A）和温度场（B）的截图。垂直速度场中，红色和蓝色分别表示上升气流和下降气流的区域。温度场中，红色和蓝色分别表示高温和低温区域。（上图）未经训练的滑翔机（A）和经过训练的滑翔机（B）在瑞利-贝纳尔湍流中飞行的典型轨迹。颜色表示滑翔机经历的垂直风速。绿色和红色圆点分别表示轨迹的起点和终点。未经训练的滑翔机随机做出决定并下降飞行高度，而训练过的滑翔机在强上升气流区域以特征的螺旋轨迹飞行，如鸟类和滑翔机在热气流中飞行时所观察到的那样。图片来源：G.Reddy，A.Celani，T.J.Sejnowski，and M.Vergassola，“Learning to Soar in Turbulent Environments，”top：figure 2；bottom：figure 11。