摘要:美國國防高級研究計劃局(DARPA)開始研究如何使用海洋動物來監聽人類海底活動,以驗證海洋生物能否探測到潛航器、大型核潛艇和其他水下載具。研究人員將使用水聽器、聲納、攝像機和其他傳感器的組合來研究和記錄這些生物的行爲,然後分析數據採樣以篩選出無用信號。

美國國防高級研究計劃局(DARPA)開始研究如何使用海洋動物來監聽人類海底活動,以驗證海洋生物能否探測到潛航器、大型核潛艇和其他水下載具。這項研究名爲"持久性水生生物傳感器(PALS)",研究目標小到發光浮游生物,大到巨型石斑魚,等等。

許多海洋動物都會對周圍水中的聲音、光學、電磁和化學變化產生聽覺和視覺反應。例如,成羣的黑海鱸在受到潛航器干擾時行爲會改變。某些微生物會對潛艇的磁性特徵做出反應。PALS項目就是針對這種現象開展的。

聲納是水下監聽的傳統方法,但有很多缺點,如傳感器價格昂貴,安裝困難,易腐蝕損壞或被生物覆蓋等。有些聲納裝置甚至不能脫離艦隻或岸邊獨立工作。因此,海軍主要利用聲納來保護高價值資產,如港口和航母。相比之下,海洋生物是自主型的,能夠感知視覺、磁場和化學信號以及聲音。若能利用這些生物特徵,那麼人類海洋觀察將有更大的靈活性。此外,海洋生物在不停的繁殖實現自我更新。所有這些特點使海洋生物成爲水下連續、長期監測的理想媒介。

目前,利用海洋生物進行水下監測至少面臨兩項挑戰。首先,DARPA需要使用特殊探測器來捕捉動物行爲。這些探測器在使用中可能面臨與聲納相同的問題。其次人類目前對許多海洋生物還沒有足夠的認知。DARPA已經開始向5個研究小組提供總計4500萬美元的資助,每個研究小組研究一種特定的海洋生物對潛航器的反應。研究人員將使用水聽器、聲納、攝像機和其他傳感器的組合來研究和記錄這些生物的行爲,然後分析數據採樣以篩選出無用信號。最後,這些團隊將開發能夠將信號傳回基地的技術。

佛羅里達大西洋大學港口海洋學研究所的海洋物理學家勞倫特•切魯賓領導的一個小組,將利用PALS項目的資助,記錄並分析歌利亞石斑魚發出的聲音。這些魚類身長可達2.5米,體重可達360公斤,當潛水員、潛航器和潛艇接近它們時,它們會發出明顯的低頻"隆隆聲"。研究人員懷疑,這一聲響是面對領地入侵者而發出的求救信號。爲了驗證這一理論,切魯賓和他的同事們將對該物種行爲進行徹底研究。這項工作將從實驗室裏開始,然後再轉移到自然棲息地中,用於觀測這一行爲是否只發生在自然界中。

雷神公司的海洋工程師艾莉森將帶領一組生物學家專注於研究蝦類。手槍蝦是海洋生物中能夠發出聲音最大的一種,它能發出200分貝的爆裂聲。在水下聲波的傳播距離很遠,觸到障礙後會彈回到發聲物身上,原理如同聲納。艾莉森說,"利用手槍蝦的這一特性甚至有可能探測到海底最安靜的航行器"。此前從未有人研究過手槍蝦對潛航器的反應,以及對海洋背景噪音的影響。

其他團隊將使用攝像機和機器學習來尋找海洋發光生物對潛航器的反應模式。預計所有的研究都將在未來幾年內公佈成果。

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