人类通过规划近未来在不平坦地形上实现经济行走

人类在不平坦地形行走时步态会出现微小波动。这些波动偏离了平地行走中稳态、能量最小化的模式，且无明显组织规律。但人类行走时常向前看，并可能针对地形规划预期波动。此类规划仅在其服务于某种客观目的（如保持恒速或降低能量消耗）且能在有限规划能力内实现时才合理。本文表明，人类确实在不平坦地形上规划并执行最优控制策略。他们并非保持恒速，而是做出有目的的、预期性的速度调整，与最小化能量消耗一致。一个简单的最优控制模型预测的经济性速度波动与人体实验（N=12）在七种不同地形轮廓上结果吻合良好（与模型相关系数ro=0.55±0.11，所有地形P<0.05）。受试者在每个地形特征前约六至八步开始做出可重复的速度波动（每步高度差达±7.5 cm，最多连续16个特征）。较近的特征影响更大，因为能量在随后每一步与地面的碰撞中耗散，阻止动量无限持续。因此，有限时域的连续前瞻与运动工作空间足以实际优化任意长度地形。人类通过对近未来行走的推理来规划复杂的最优控制序列。