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脑洞大开美军研究让鱼虾给自己当水下侦察兵

作者:admin 来源:未知 更新日期:2019-07-22 浏览次数:

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  美国国防高级研究计划局(DARPA)开始研究如何使用海洋动物来监听人类海底活动,以验证海洋生物能否探测到潜航器、大型核潜艇和其他水下载具。这项研究名为持久性水生生物传感器(PALS),研究目标小到发光浮游生物,大到巨型石斑鱼,等等。

  许多海洋动物都会对周围水中的声音、光学、电磁和化学变化产生听觉和视觉反应。例如,成群的黑海鲈在受到潜航器干扰时行为会改变。某些微生物会对潜艇的磁性特征做出反应。PALS项目就是针对这种现象开展的。

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  声纳是水下监听的传统方法,但有很多缺点,如传感器价格昂贵,安装困难,易腐蚀损坏或被生物覆盖等。有些声纳装置甚至不能脱离舰只或岸边独立工作。因此,海军主要利用声纳来保护高价值资产,如港口和航母。相比之下,海洋生物是自主型的,能够感知视觉、磁场和化学信号以及声音。若能利用这些生物特征,那么人类海洋观察将有更大的灵活性。此外,海洋生物在不停的繁殖实现自我更新。所有这些特点使海洋生物成为水下连续、长期监测的理想媒介。

  目前,利用海洋生物进行水下监测至少面临两项挑战。首先,DARPA需要使用特殊探测器来捕捉动物行为。这些探测器在使用中可能面临与声纳相同的问题。其次人类目前对许多海洋生物还没有足够的认知。DARPA已经开始向5个研究小组提供总计4500万美元的资助,每个研究小组研究一种特定的海洋生物对潜航器的反应。研究人员将使用水听器、声纳、摄像机和其他传感器的组合来研究和记录这些生物的行为,然后分析数据采样以筛选出无用信号。最后,这些团队将开发能够将信号传回基地的技术。

  佛罗里达大西洋大学港口海洋学研究所的海洋物理学家劳伦特•切鲁宾领导的一个小组,将利用PALS项目的资助,记录并分析歌利亚石斑鱼发出的声音。这些鱼类身长可达2.5米,体重可达360公斤,当潜水员、潜航器和潜艇接近它们时,它们会发出明显的低频隆隆声。研究人员怀疑,这一声响是面对领地入侵者而发出的求救信号。为了验证这一理论,切鲁宾和他的同事们将对该物种行为进行彻底研究。这项工作将从实验室里开始,然后再转移到自然栖息地中,用于观测这一行为是否只发生在自然界中。

  雷神公司的海洋工程师艾莉森将带领一组生物学家专注于研究虾类。手枪虾是海洋生物中能够发出声音最大的一种,它能发出200分贝的爆裂声。在水下声波的传播距离很远,触到障碍后会弹回到发声物身上,原理如同声纳。艾莉森说,利用手枪虾的这一特性甚至有可能探测到海底最安静的航行器。此前从未有人研究过手枪虾对潜航器的反应,以及对海洋背景噪音的影响。

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  其他团队将使用摄像机和机器学习来寻找海洋发光生物对潜航器的反应模式。预计所有的研究都将在未来几年内公布成果。

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