美(měi)國防部打造”持久活體生物(wù)傳感器項目”,建立水(shuǐ)下(xià)監測系統

時(shí)間:2019-4-3 分(fēn)享到:

海洋生物(wù)複雜(zá)的(de)感知行爲有可(kě)能作爲安全機構的(de)一種監視系統,而且美(měi)國國家安全機構正計劃借助海洋動物(wù)來(lái)監視人(rén)類行爲。

美(měi)國國防部高(gāo)級研究計劃局(DARPA)想要了(le)解,生物(wù)性發光(guāng)的(de)浮遊生物(wù)以及石斑魚等海洋生物(wù)是否能夠成爲水(shuǐ)下(xià)監測系統的(de)一部分(fēn),是否能夠幫助他(tā)們對(duì)敵人(rén)的(de)海上無人(rén)機、大(dà)型核潛艇以及其它水(shuǐ)下(xià)工具進行探測。這(zhè)個(gè)項目則被稱爲持久活體生物(wù)傳感器項目(簡稱PALS)。

美国防部打造

許多(duō)海洋動物(wù)都會對(duì)自己周圍水(shuǐ)域中聲音(yīn)、光(guāng)線、電磁場(chǎng)和(hé)化(huà)學構成的(de)變化(huà)做(zuò)出反應。比如說,當被水(shuǐ)下(xià)工具驚擾時(shí),石斑魚魚群的(de)行爲就會發生變化(huà),還(hái)有一些微生物(wù)能夠對(duì)潛艇引發的(de)磁場(chǎng)變化(huà)做(zuò)出反應。現存的(de)監視技術能夠發現這(zhè)種行爲,但卻通(tōng)常将其視作背景噪音(yīn)引發的(de)變化(huà)。

DARPA的(de)Lori Adornato稱:“PALS項目是爲了(le)利用(yòng)生物(wù)體對(duì)于關鍵變化(huà)的(de)敏感性。”聲納是進行水(shuǐ)下(xià)監測的(de)傳統方法,然而敵人(rén)也(yě)能夠探測到這(zhè)些聲波脈沖。而且聲納傳感器有著(zhe)成本高(gāo)、安裝困難和(hé)容易被生物(wù)體包裹的(de)缺點。有一些甚至必須要靠近船隻或者海岸來(lái)獲的(de)能量支持。因此海軍海軍隻使用(yòng)聲納來(lái)保護價值較高(gāo)的(de)設施,比如說港口和(hé)航空母艦。

相比之下(xià),活體組織能夠自我供能,而且能夠感知視覺、磁場(chǎng)、化(huà)學成分(fēn)以及聲音(yīn)的(de)變化(huà)。Adornato稱:“這(zhè)就給我們帶來(lái)了(le)海洋監測更靈活的(de)選擇。此外這(zhè)些生物(wù)傳感器早已遍布海洋,每一代都會自然替代上一代物(wù)種。所有這(zhè)些特點都使海洋生物(wù)成爲執行長(cháng)期監視任務的(de)理(lǐ)想選擇。”

利用(yòng)活體生物(wù)進行海洋監測至少面臨著(zhe)兩項挑戰。首先,DARPA需要使用(yòng)探測器觀察相關動物(wù)的(de)行爲。這(zhè)些探測器可(kě)能遭遇傳統傳感設備所面臨的(de)相同問題。其次,你必須了(le)解動物(wù)的(de)行爲,而且它們的(de)行爲總是會充滿變化(huà)。

爲了(le)了(le)解這(zhè)個(gè)項目的(de)可(kě)行性,DARPA已經向5個(gè)研究團隊撥款總計4500萬美(měi)元,每個(gè)研究團隊都針對(duì)一個(gè)特定的(de)海洋生物(wù)進行研究,來(lái)了(le)解它們對(duì)于潛艇等水(shuǐ)下(xià)工具的(de)反應。研究人(rén)員(yuán)将借助水(shuǐ)中聽(tīng)音(yīn)器、聲納、攝像頭和(hé)其它傳感器來(lái)記錄和(hé)研究這(zhè)些生物(wù)的(de)行爲。最終,他(tā)們将研發出能夠向軍方傳遞可(kě)靠信号的(de)探測技術。

佛羅裏達州大(dà)西洋大(dà)學物(wù)理(lǐ)海洋學家Laurent Chérubin帶領的(de)團隊将借助PALS的(de)資金記錄和(hé)分(fēn)析石斑魚制造的(de)噪音(yīn)。研究人(rén)員(yuán)已經發現,當潛水(shuǐ)員(yuán)靠近它們的(de)時(shí)候它們會發出一種獨特的(de)低頻(pín)聲音(yīn)。研究人(rén)員(yuán)猜測這(zhè)種聲音(yīn)是對(duì)水(shuǐ)下(xià)無人(rén)機和(hé)潛艇等所有入侵者做(zuò)出的(de)一種呼救反應。

爲了(le)驗證這(zhè)種推測,Chérubin和(hé)同事們将從各個(gè)方面對(duì)這(zhè)一物(wù)種的(de)行爲進行研究。研究工作首先将從被俘獲的(de)石斑魚身上開始,然後轉向自然栖息地的(de)個(gè)體,以此了(le)解是否有些行爲隻有在野外環境下(xià)才會存在。

雷聲公司的(de)海洋工程師Alison Laferriere将帶領一組生物(wù)學家專注于研究蝦類。隻有幾厘米長(cháng)的(de)蝦類是海洋中制造聲音(yīn)最大(dà)的(de)物(wù)種之一,能夠發出200分(fēn)貝的(de)爆裂聲。這(zhè)些生物(wù)的(de)活動範圍很大(dà),所以它們可(kě)能會遭遇敵人(rén)的(de)潛艇,然後将信息反饋給傳感器。Laferriere稱:“它甚至有可(kě)能探測到那些最安靜的(de)潛艇。”

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