往返运动和转角运动是生物运动的基本模式，在维系生物的生存和功能方面起着重要作用，在非平衡人工系统中实现以上仿生运动并获得系统设计理论是基础研究面临的重要挑战之一。我校化工学院高庆宇教授课题组近期形成论文“Programmed Locomotion of an Active Gel Driven by Spiral Waves”，该成果构建了信号驱动活性物质的往返运动理论，进一步利用螺旋波信号驱动活性物质，与Brandeis大学同行合作建立了转角运动和及其复合运动的设计方案和理论。
该成果利用光照时间序列编程和螺线波及其漫游信号驱动，理论上设计了仿生物质多种复杂路径（三角、花瓣和五角等）的无缆化转角运动；在空间差异光强环境中，活性物质可自发进行避光转角运动，上述仿生转角运动思想可从普适动力学机制上可用于解释生物转角运动性能如纤细眼虫避光性运动。课题组系列工作得出结论：信号系统动力学分岔是驱动活性物质运动方向转变的内在根源，即反转运动来自信号动力学同宿分岔或边界驱动，而转角运动产生于螺旋波信号局部动力学的准周期分岔。
