高中物理学告诉我们，当一列波与另一列波相遇并，如果彼此的波峰和波谷相互叠加，那么这两列波的都会减弱或抵消，如果这两列波是光，那么光的强度就会减弱，如果这两列波是声波，那么声音就会变小。
这是我们人类在近几百年才发现的物理学现象，但水中的鱼类似乎早已学会利用这个物理学现象。
在最近发表于《生物灵感与仿生》（Bioinspiration & Biomimetics）上的一项新研究中，来自约翰斯·霍普金斯大学的工程师们研究了一种对鱼群进行高科技模拟的新发现，深入了解了鱼类成群结队的原因，并有望设计更安静的潜艇和自动驾驶海底潜水器。
研究论文的资深作者拉杰特·米塔尔（Rajat Mittal）说：“众所周知，成群结队出行为鱼类提供了额外的保护，使其免受捕食者的攻击，但我们曾经质疑这是否也有助于减少它们的噪音。我们的研究结果表明，与单条鱼相比，成群游动时它们的声学特征显著降低，这可能确实是推动鱼群形成的另一个因素。”
该研究团队基于常见的鲭鱼创建了一个3D模型，以模拟不同数量的鱼类游泳，改变它们的队形，研究鱼类个体之间相距有多近，以及它们的运动同步程度如何等因素对声音的影响。该模型适用于许多鱼类，而研究人员模拟了一到九条由尾鳍向前推进的鲭鱼。
研究小组发现，一群以正确方式移动在一起的鱼在降噪方面效果惊人：一组七条鱼听起来像一条鱼。米塔尔说：“捕食者，比如鲨鱼，可能会认为它听到的是一条鱼的声音，而不是一群鱼的声音，这可能会对鲨鱼的判断产生重大影响。”
研究小组还发现，降噪的唯一最大关键是鱼群尾鳍拍打的同步性——或者说实际上是缺乏同步性。如果鱼一致移动，同时拍打尾鳍，声音就会增加，总的声音不会减少。但研究人员发现，如果它们交替拍打尾鳍，就会抵消彼此的声音。
“声音是波，”米塔尔说：“如果两个波完全同相，它们可以相互叠加并增强，如果完全异相，它们可以相互抵消。这就是这里发生的情况，尽管我们谈论的是人类几乎听不到的微弱声音。”
研究论文主要作者、约翰·霍普金斯大学机械工程研究生周博士说，减少声音的尾鳍运动也会在鱼之间产生流动相互作用，使鱼游得更快，同时消耗更少的能量。“我们发现，减少流量产生的噪音并不一定要以牺牲性能为代价，我们发现，由于鱼个体之间的流体动力学相互作用，噪音显著降低，而且整体推力也显著增加。”
研究小组惊讶地发现，只要一条游动的鱼加入另一条组成一个“双鱼小队”，声音就会减弱。随着越来越多的鱼加入鱼群，噪音减少的幅度也在增加，但研究小组预计，这种好处会在某个时候达到临界。
米塔尔说：“简单地在一起，以任何方式游动都有助于减少声音特征，鱼之间不需要协调。”
在接下来的研究中，该团队计划将海洋湍流添加到模型中，并创建模拟场景，使鱼类能够更“自由”地游泳，更深入地了解鱼群的物流学或生物学
