我們人類常常觀察和驚歎於野生動物。但是一個國防機構的新舉措扭轉了局面——它旨在部署海洋動物來監視人類活動。
該機構想知道，從生物發光浮游生物到巨型石斑魚等海洋生物，是否可以作為水下監視系統的組成部分，從而能夠探測敵方的遠洋無人機、大型核潛艇和其他水下航行器。這項研究工作被稱為“持久水生生物感測器”（PALS）。
許多海洋動物對周圍水中聲音、光學、電磁和化學變化做出聽覺或視覺反應。例如，黑鱸魚群在受到水下航行器干擾時會改變其行為，並且某些微生物會對潛艇的磁特徵做出反應。現有的監視技術可以捕捉到這種行為，但通常將其視為背景噪音。
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“PALS計劃的開發是為了利用海洋生物對環境變化的巨大敏感性，”該計劃的經理Lori Adornato說，該計劃由聯邦國防高階研究計劃局（DARPA）管理。
聲納是水下監視的傳統方法。然而，對手也可以探測到這些聲波。而且聲納感測器昂貴、安裝費力，並且容易被腐蝕或被生物覆蓋。有些甚至必須靠近船舶或海岸才能獲得電源。因此，海軍主要使用水下監視來保護高價值資產，例如港口和航空母艦。
相比之下，生物體是自供電的，並且可以感知視覺、磁和化學線索以及聲音。“這使您在觀察海洋中的事物時具有更大的靈活性，”Adornato說。此外，這些感測器已經“安裝”在整個海洋中，每一代都會自然地取代上一代。所有這些特點使海洋生物成為持續、長期監視的理想媒介。“透過利用生物體，您可以著眼於永續性和大規模覆蓋，而不是使用一個完成所有工作的單一感測器，”Adornato說。
利用生物體進行海上監測至少面臨兩個挑戰。首先，DARPA將需要探測器來捕捉相關的動物行為。這些探測器可能會面臨與傳統感測器相同的問題。其次，“你必須對動物行為有所瞭解，而這始終是一個巨大的不確定因素，”西雅圖的物理海洋學家Kim Martini說，她沒有參與該計劃。
為了瞭解可能性，DARPA已開始向五個研究團隊撥款共計4500萬美元，每個團隊研究一種特定的海洋生物及其對水下航行器的反應。研究人員將使用水聽器、聲納、攝像頭和其他感測器的組合來研究和記錄生物的行為。然後，他們將分析資料以篩選出誤報。最後，這些團隊將開發可以將訊號中繼回軍方的技術。
由佛羅里達大西洋大學海港分校海洋學研究所的物理海洋學家Laurent Chérubin領導的一個小組將利用PALS資金來記錄和分析巨型石斑魚發出的噪音。這些具有領地意識的魚類，可以長到8.2英尺長，重達800磅，已知在潛水員接近時會發出獨特的低頻“砰砰”聲。研究人員懷疑這種砰砰聲是對包括水下無人機和潛艇在內的各種入侵者發出的求救訊號。
為了驗證這一理論，Chérubin和他的同事將充分了解該物種行為的方方面面，從而揭示前所未見的行為，Chérubin說。這項工作將從圈養魚類開始，然後再轉移到自然棲息地中的巨型石斑魚，以檢視是否有任何行為僅在野外發生。
Raytheon BBN Technologies的海洋工程師Alison Laferriere將領導一個生物學家團隊，專注於槍蝦。槍蝦只有幾釐米長，卻是海洋中最響亮的生物之一，產生200分貝的爆裂聲，Laferriere將其比作煎培根的嗞嗞聲。這些爆裂聲傳播距離很遠，因此它們可能會擊中敵方車輛並像聲納一樣彈回感測器。“它有可能探測到可能存在的即使是最安靜的車輛，”Laferriere說。
Laferriere很高興她的PALS專案也將為基礎研究做出貢獻。在聆聽海洋中蝦群的集體聲音時，她的團隊還將監測棲息地健康和生物多樣性。而且他們正在開闢新領域；她說，沒有人研究過槍蝦如何對水下航行器的存在做出反應，以及這如何影響整體聲景。
其他團隊將使用攝像頭和機器學習來尋找生物發光生物對水下航行器反應中的有用模式。所有研究人員預計將在未來幾年內發表他們的研究結果，至少是非機密的研究結果。當他們這樣做時，我們也可以關注。