ทำไมทหารสหรัฐถึงฟัง กุ้ง

โครงกระดูกของวาฬคอยคุ้มกันบริเวณชายฝั่ง Fuerteventura กุ้ง ในหมู่เกาะคานารี ซึ่งเป็นเครื่องเตือนใจถึงผลกระทบที่สร้างความเสียหายจากโซนาร์ของทหาร โซนาร์จากเรือและเรือดำน้ำคิดว่าเป็นหนึ่งในปัจจัยที่เอื้อต่อการเกยตื้นของวาฬ ทำให้เกิดความสับสนกับโซนาร์ของวาฬเอง และทำให้พวกเขาไปชายหาดเองบนชายฝั่ง

อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีที่ไม่เป็นมิตรกับวาฬนี้ อาจมีคู่แข่งในไม่ช้า Lori Adornato ผู้จัดการโครงการที่หน่วยงานวิจัยด้านการทหารของสหรัฐฯDarpaเชื่อว่าเราสามารถตรวจจับเรือดำน้ำได้โดยให้ความสนใจกับเสียงที่เป็นธรรมชาติมากกว่าการระเบิดคลื่นโซนาร์

“ในขณะนี้ เราปฏิบัติต่อเสียงที่เป็นธรรมชาติทั้งหมดนี้เป็นเสียงพื้นหลัง หรือการรบกวน ซึ่งเราพยายามจะขจัดออกไป” Adornato กล่าว “ทำไมเราไม่ใช้ประโยชน์จากเสียงเหล่านี้ ดูว่าเราสามารถหาสัญญาณได้หรือไม่”

โครงการของเธอ Persistent Aquatic Living Sensors (Pals) ดักฟังสัตว์ทะเลเพื่อตรวจจับภัยคุกคามใต้น้ำ ทุ่นโซนาร์ที่ปล่อยด้วยอากาศในปัจจุบัน – ใช้งานโดยกองทัพเพื่อตรวจจับกิจกรรมใต้น้ำของศัตรู – ใช้งานได้เพียงไม่กี่ชั่วโมงในพื้นที่ขนาดเล็กเนื่องจากอายุการใช้งานแบตเตอรี่จำกัด ระบบ Pals สามารถครอบคลุมพื้นที่กว้างแทนได้หลายเดือนแทน มันสามารถให้วิธีการตรวจสอบแนวชายฝั่งและช่องทางใต้น้ำที่เกือบจะคงที่ Adornato กล่าวว่าสายพันธุ์ที่อาศัยอยู่ในแนวปะการังที่สามารถพึ่งพาได้ในที่เดียวน่าจะเป็นยามรักษาการณ์ที่ดีที่สุด

“คุณต้องการให้แน่ใจว่าร่างกายของคุณจะอยู่ที่นั่นเสมอ” Adornato กล่าว

Pals สนับสนุนทีมหลายทีมที่มองหาแนวทางต่างๆ โดยใช้แนวปะการังที่แตกต่างกันมาก

คุณอาจชอบ:

การดำน้ำทำลายสถิติใต้น้ำแข็งอาร์กติก
ความว่างเปล่าอันยิ่งใหญ่ที่มองเข้าไปในส่วนลึก
เชอร์โนบิล ‘สโลว์โมชั่น’ ของรัสเซียใต้ทะเล
Laurent Cherubin เป็นหัวหน้านักวิจัยของทีม Grouper Guardที่ Florida Atlantic University โดยทำงานร่วมกับกลุ่มgoliath ปลาเหล่านี้สามารถหนักได้ถึง 300 กิโลกรัม (660 ปอนด์) เป็นปลาทั่วไปในน่านน้ำของสหรัฐฯ และส่งเสียงดังเพื่อยับยั้งผู้บุกรุก

“มันเป็นเสียงบูมความถี่ต่ำที่ดัง” เชรูบินกล่าว “พวกมันมีอาณาเขตและจะบูมใส่ผู้บุกรุกในอาณาเขตของพวกเขา”

สามารถตรวจจับปลาเก๋าที่เฟื่องฟูได้จากระยะ 800 เมตร (2,640 ฟุต) แม้ว่าจะไม่ใช่ทุกบูมที่หมายถึงการสัมผัส นอกจากเสียงเตือนเฉพาะสำหรับผู้บุกรุกและผู้ล่าแล้ว ละครปลาเก๋ายังรวมถึงเสียงเกี้ยวพาราสีเพื่อดึงดูดเพื่อนที่โทรมาขู่เมื่อเข้ายึดอาณาเขต และเสียงอื่นๆ ที่มีจุดประสงค์ยังคงเป็นปริศนา

เรื่องราวดำเนินต่อไปด้านล่าง

คิดว่าโซนาร์ทหารเป็นหนึ่งในปัจจัยที่ทำให้วาฬบางสายพันธุ์ต้องเกยตื้นตาย (Credit: Marty Melville/AFP via Getty Images)
คิดว่าโซนาร์ทหารเป็นหนึ่งในปัจจัยที่ทำให้วาฬบางสายพันธุ์ต้องเกยตื้นตาย (Credit: Marty Melville/AFP via Getty Images)

ทีมงานกำลังมุ่งเน้นไปที่การแจ้งเตือน เช่นเดียวกับการฟังสุนัขเฝ้ายามเห่าใส่ผู้บุกรุก เชรูบินกล่าว การแยกสายเหล่านี้ออกจากสายอื่นๆ ไม่ใช่เรื่องง่าย ดังนั้นทีมจึงได้ตั้งค่าอัลกอริธึมการเรียนรู้ด้วยเครื่องให้เข้ากับงาน สิ่งเหล่านี้ได้รับการฝึกอบรมโดยการฟังรายการบันทึกนับพันรายการ จนกระทั่งสามารถแยกแยะและจำแนกเสียงเรียกของปลาเก๋าต่างๆ ได้

จากนั้นอัลกอริธึมสามารถเปลี่ยนเป็นซอฟต์แวร์ที่ทำงานบนโปรเซสเซอร์ขนาดเล็กแต่ทรงพลังซึ่งติดตั้งอยู่ในไมโครโฟนใต้น้ำหรือไฮโดรโฟน กลุ่มไฮโดรโฟนเหล่านี้สามารถครอบคลุมแนวปะการัง ฟังเสียงปลาเก๋า และติดตามพวกมันในขณะที่สาเหตุย้ายจากพื้นที่ของปลาเก๋าหนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง

การสนทนากับปลากรีดอาจดูแปลกไป ในทางตรงกันข้าม งานของทีม Pals ที่ Raytheon ผู้รับเหมาด้านการป้องกันดูเหมือนกับโซนาร์ต่อต้านเรือดำน้ำแบบดั้งเดิมมากกว่า อย่างไรก็ตามมันมีการบิด

Alison Laferriere นักวิทยาศาสตร์ของ Raytheon กล่าวว่า “เรากำลังพยายามตรวจจับเสียงสะท้อนที่เกิดขึ้นเมื่อกุ้งหักสะท้อนจากยานพาหนะ “ในลักษณะเดียวกับที่ระบบโซนาร์ดั้งเดิมตรวจจับเสียงสะท้อนจากเสียงที่แหล่งกำเนิดสร้างขึ้น”

เตียงของกุ้งหักส่งเสียงคำรามคงที่ซึ่ง Laferriere เปรียบเทียบกับการทอดเบคอน
กล่าวอีกนัยหนึ่งมันทำงานเหมือนโซนาร์ทั่วไปอื่น ๆ แต่ใช้เสียงที่เกิดจากกุ้งมากกว่าเสียงปิงประดิษฐ์ กุ้งก้ามกรามหรือที่เรียกว่ากุ้งยิงปืนถูกเรียกว่าสิ่งมีชีวิตที่ดังที่สุดในโลก พวกเขาสร้างสแน็ปที่โดดเด่นโดยการปิดก้ามปูอย่างรวดเร็วจนทำให้เกิดฟองสุญญากาศซึ่งยุบตัวลงเป็น พลาสมาที่ระเบิดซึ่งวัด ได้หลายพันองศา ทำให้เกิดแสงวาบและคลื่นกระแทกที่มีพลังมากพอที่จะทำให้เหยื่อมึนงง

กุ้งยัง snap เพื่อสื่อสารกัน เตียงของกุ้งหักส่งเสียงคำรามคงที่ซึ่ง Laferriere เปรียบเทียบกับการทอดเบคอน

“สัญญาณที่เกิดจากกุ้งปืนพกนั้นสั้นมากและมีบรอดแบนด์อย่างเหลือเชื่อ” Laferriere กล่าว “สแน็ปกุ้งตัวเดียวเงียบกว่าแหล่งโซน่าร์แบบดั้งเดิมมาก แต่อาจมีสแน็ปช็อตเกิดขึ้นหลายพันครั้งต่อนาที”

Laferriere กล่าวว่าเสียงจะแตกต่างกันไปตามเวลาของวันและอุณหภูมิของน้ำ แต่กลุ่มกุ้งไม่เคยเงียบ

การเรียกร้องดินแดนที่เฟื่องฟูของกลุ่มโกลิอัทสามารถทำตัวเหมือนสุนัขใต้น้ำที่สามารถเตือนใครก็ตามที่ฟังผู้บุกรุก (เครดิต: JaysonPhotography / Getty Images)
การเรียกร้องดินแดนที่เฟื่องฟูของกลุ่มโกลิอัทสามารถทำตัวเหมือนสุนัขใต้น้ำที่สามารถเตือนใครก็ตามที่ฟังผู้บุกรุก (เครดิต: JaysonPhotography / Getty Images)

Laferriere กล่าวว่า “หนึ่งในความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดที่เราเผชิญคือการจัดการกับเสียงจำนวนมากที่เกิดจากตัวกุ้งเอง และการสะท้อนของเสียงเหล่านั้นทั้งหมดจากบริเวณโดยรอบ”

การตีความการสะท้อนเหล่านี้เป็นเรื่องที่ท้าทายเป็นพิเศษ เนื่องจากไม่เหมือนกับโซนาร์ทั่วไปตรงที่ไม่ทราบตำแหน่งของแหล่งกำเนิดเสียง อีกครั้ง โซลูชันมาพร้อมกับซอฟต์แวร์ที่ทันสมัย ทีมงานของ Laferriere ได้พัฒนาอัลกอริธึมอันชาญฉลาดเพื่อวิเคราะห์เสียงและเลือกจังหวะเดียว ขั้นแรกให้คำนวณตำแหน่งของกุ้ง จากนั้นจึงหาเส้นทางที่เสียงสะท้อนสะท้อนออกมา และในที่สุดก็สรุปได้ว่าที่ใดที่สะท้อนออกมา

เพื่อให้เข้าใจถึงเสียงที่กลับมา ทีมงานของ Laferriere ต้องสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์เพื่อกำหนดว่าเสียงสะท้อนใดที่ออกมาจากวัตถุพื้นหลังที่อยู่นิ่งและอาจถูกมองข้ามไป การลบวัตถุไฮไลท์เหล่านี้ที่เคลื่อนที่ผ่านสิ่งแวดล้อมออก อาจเป็นปลา เรือดำน้ำ หรือยานพาหนะใต้น้ำไร้คนขับ

ระบบนิเวศของเซ็นเซอร์ที่มีชีวิตแบบลอยตัวถาวรนั้นน่าสนใจในหลักการ – Sidharth Kaushal
อีกครั้ง โซลูชันที่เสร็จสิ้นแล้วจะเป็นอาร์เรย์ของไฮโดรโฟนอัจฉริยะที่มีการประมวลผลแบบออนบอร์ด สามารถประมวลผลเสียงกุ้งและระบุตำแหน่งของเป้าหมายที่สนใจในพื้นที่ได้

ทีม Pals อื่น ๆ ได้ใช้แนวทางที่คล้ายคลึงกัน นักวิจัยของ Northrop Grumman กำลังทำงานเกี่ยวกับระบบโซนาร์จากกุ้งอีกระบบหนึ่ง และทีมของกองทัพเรือกำลังตรวจสอบเสียงแนวปะการังทั่วไปและวิธีที่ผู้บุกรุกรบกวนพวกมัน ทั้งหมดรับประกันว่าตาข่ายเซ็นเซอร์ไซบอร์กครอบคลุมพื้นที่กว้างเป็นระยะเวลานานโดยฮาร์ดแวร์ส่วนใหญ่จัดหาให้โดยธรรมชาติ เฉพาะไฮโดรโฟนเท่านั้นที่จะต้องเปลี่ยนหรือซ่อมแซม

“แนวทางของดาร์ปาจะเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญอย่างแท้จริง หากทำได้” สิธารธ เคาชาล ผู้เชี่ยวชาญด้านการสงครามทางทะเลของ RUSI ของคลังความคิดด้านการป้องกันของสหราชอาณาจักร กล่าว “โดยหลักการแล้วระบบนิเวศของเซ็นเซอร์ที่มีชีวิตแบบลอยตัวแบบลอยตัวถาวรนั้นน่าดึงดูดใจในหลักการ”

โดยหลักการแล้ว แต่ไม่จำเป็นในทางปฏิบัติ Kaushal เป็นที่น่าสงสัยเพราะโครงการก่อนหน้านี้ที่ใช้ชีวิตทางทะเลเพื่อตรวจจับเรือดำน้ำไม่ประสบความสำเร็จ เรือดำน้ำเยอรมันบางครั้งถูกพบโดยผลกระทบต่อแพลงตอนเรืองแสง ซึ่งปล่อยแสงจ้าเมื่อถูกรบกวน หนึ่งใน WWI ถูกกล่าวหาว่าจมลงด้วยผลกระทบ แต่ภายหลังได้พยายามใช้เอฟเฟกต์นี้ในวงกว้างมากขึ้น ด้วยเซ็นเซอร์พิเศษที่มองหาแหล่งกำเนิดแสงในพื้นที่กว้าง คืบหน้าเพียงเล็กน้อย

การเปลี่ยนแปลงของเทคโนโลยี หากมีประสิทธิภาพ อาจยุติการเกยตื้นของวาฬได้ (เครดิต: ซามูเอล อรันดา/AFP/Getty Images)
การเปลี่ยนแปลงของเทคโนโลยี หากมีประสิทธิภาพ อาจยุติการเกยตื้นของวาฬได้ (เครดิต: ซามูเอล อรันดา/AFP/Getty Images)

“ความพยายามในสงครามเย็นของทั้งโซเวียตและอเมริกาในการใช้ประโยชน์จากพวกมันอย่างเป็นระบบไม่ได้ผล” Kaushal กล่าว “ส่วนหนึ่งเนื่องจากพวกมันไม่มีทางแยกแยะผลบวกปลอม เช่น ปฏิกิริยาจากวาฬที่ผ่านไป กับของจริง”

Pals สามารถแยกแยะความแตกต่างของเรือดำน้ำกับฉลามได้ดีเพียงใดนั้นยังต้องคอยดูกัน Adornato เชื่อว่าการรวมกันของสิ่งมีชีวิตในทะเลและอัลกอริธึมอัจฉริยะที่ทันสมัยจะให้ “คำเตือน tripwire” ที่เชื่อถือได้เพื่อเป็นแนวทางแก่นักล่าเรือดำน้ำแบบดั้งเดิมมากขึ้นเพื่อตรวจสอบผู้บุกรุกที่เป็นไปได้

Pals ได้เสร็จสิ้นขั้นตอนความเป็นไปได้เบื้องต้นแล้ว และตอนนี้นักพัฒนากำลังทำงานในขั้นตอนที่สองเพื่อแสดงให้เห็นว่าโซลูชันของพวกเขาทำงานได้ดีเพียงใดในการทดสอบแบบควบคุมในช่วงซัมเมอร์นี้ Adornato กล่าวว่าเทคโนโลยีที่พัฒนาขึ้นสำหรับ Pals ยังสามารถใช้สำหรับการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ โดยการตรวจสอบแนวปะการังและสภาพแวดล้อมใต้น้ำอื่นๆ ด้วยเซ็นเซอร์จำนวนหนึ่ง

การปรับให้เข้ากับเสียงที่เกิดจากสิ่งมีชีวิตในทะเลตามปกติจะช่วยให้นักวิจัยมีวิธีการติดตามผลกระทบของกิจกรรมของมนุษย์ใต้น้ำในราคาประหยัดและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม
Adornato กล่าวว่า “ระบบการสังเกตการณ์ที่มีผลกระทบต่ำเหล่านี้สามารถนำไปใช้กับสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันมากมายโดยไม่กระทบต่อธรรมชาติของระบบนิเวศที่จัดตั้งขึ้น”

การปรับให้เข้ากับเสียงที่เกิดจากสิ่งมีชีวิตใต้ท้องทะเลปกติ และเรียนรู้ว่าพวกมันเปลี่ยนแปลงอย่างไร จะช่วยให้นักวิจัยมีวิธีการติดตามผลกระทบของกิจกรรมใต้น้ำของมนุษย์ในราคาประหยัดและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ซึ่งจะเป็นประโยชน์สำหรับโครงการต่างๆ เช่น ฟาร์มกังหันลมนอกชายฝั่ง การขุดเจาะน้ำมัน และการขุดก้นทะเล สิ่งที่เราต้องทำคือฟังธรรมชาติ

โครงการมุ่งเน้นไปที่สายพันธุ์ที่พบได้ทั่วไปในน่านน้ำของสหรัฐฯ ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องเคลื่อนย้ายไปยังภูมิภาคอื่นได้ง่าย อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีโดยทั่วไปอาจนำไปใช้ได้อย่างกว้างขวางกว่า

Pals ได้เสร็จสิ้นขั้นตอนแรกแล้ว ซึ่งเป็นการศึกษาความเป็นไปได้สำหรับสองแนวทางที่แตกต่างกันในการรับฟังว่าชนิดพันธุ์ในแนวปะการังมีปฏิกิริยาอย่างไรต่อผู้บุกรุก และการหักโซนาร์กุ้ง Adornato หวังที่จะดำเนินการทดสอบภาคสนามในปี 2566 หลังจากนั้น หากประสบความสำเร็จ เทคโนโลยีจะถูกส่งไปยังผู้ใช้ (ในขั้นต้นคือกองทัพเรือสหรัฐฯ) เพื่อพัฒนาเป็นระบบการผลิต

หลังจากนั้น เราอาจเห็นการเปลี่ยนแปลงของทะเลในการตรวจจับเรือดำน้ำ โดยจะไม่มีการบาดเจ็บล้มตายของวาฬที่เกิดจากโซนาร์อีกต่อไป แทนที่จะเป็นภัยคุกคามต่อสัตว์ป่า นักล่าใต้น้ำอาจเริ่มทำงานร่วมกับโลกธรรมชาติ เพื่อประโยชน์ของทั้งคู่

หน้าแรก