Животиње и обавештајне службе: Зашто америчка војска ослушкује шкампе

Костури китова ређају се обалом Фуертевентуре на Канарским острвима, као сурови подсетник штетних последица војног сонара.

Сматра се да су сонари бродова и подморница једни од фактора који доприносе насукавању китова, збуњујући њихов властити сонар и наводећи их да се заглаве на плажама на обали.

Ова технологија непогодна за китове, међутим, могла би ускоро да стекне достојног ривала.

Лори Адорнато, пројектна менаџерка у америчкој војној истраживачкој агенцији Дарпа, верује да можемо да откривамо подморнице ако обраћамо више пажње на природне звуке него на слање пулсева сонара.

„У овом тренутку опходимо се према свим тим природним звуцима као према позадинској буци или сметњама, које се трудимо да уклонимо", каже Адорнато.

„Зашто не бисмо искористили те звуке и видели да ли међу њима можемо да пронађемо сигнал?"

Њен пројекат, Трајни морски живи сензори (ПАЛС) прислушкује морске животиње у жељи да се открију подводне претње.

Актуелне бове са сонарима које се испуштају из ваздуха - а војска их користи за откривање непријатељских подводних активности - раде свега неколико сати у сведеној области због ограниченог живота батерије.

Систем ПАЛС-а би уместо тога могао да покрије шири регион месецима.

Он би могао и да обезбеди скоро трајан начин за надзор обале и подводних канала.

Адорнато тврди да животињске врсте које живе на коралима и на које може да се рачуна да ће остати на истом месту могу да буду најбољи стражари.

„Само желите да се осигурате ће ваш организам стално бити тамо", каже Адорнато.

ПАЛС спонзорише неколико тимова који траже различите приступе искоришћавању веома различитих животињских коралних врста.

Лорен Черубин је главни истраживач тима Шкарпина стражара са Атлантског универзитета на Флориди, који ради са голијат шкарпинама.

Ове рибе, која могу да теже и до 300 килограма, уобичајене су за америчке територијалне воде и производе гласне звукове за одвраћање уљеза.

„То је гласна бука ниске фреквенције", каже Черубин.

„Оне се односе веома заштитнички према својој територији и бучаће на сваког уљеза на властитој територији."

Шкарпина која се оглашава може да се чује са 800 метара, мада не значи свако њено оглашавање да је дошло до некаквог контакта.

Уз специфично узбуњивање приликом појављивање уљеза и грабљиваца, репертоар шкарпина укључује звуке удварања како би се привукао потенцијални пар, претеће оглашавање кад се испитује територија и друге звукове чија сврха остаје мистерија.

Тим се усредсређује на звуке узбуњивања, веома слично ослушкивању пса чувара који лаје на уљезе, каже Черубин.

Разликовање ових звукова од других није лако, тако да је тим у ту сврху ангажовао алгоритме машинског учења.

Они су обучавају преслушавањем каталога хиљаде снимака све док не почну да разликују и класификују различите врсте оглашавања шкарпина.

Алгоритам потом може да се претвори у софтвер ког покреће мали али моћни процесор уграђен у подводни микрофон или хидрофон.

Низ тих хидрофона могу да прекрију корал, ослушкујући оглашавања шкарпина и следећи их док се узрок узбуне помера од једне територије шкарпина до друге.

Озвучавање разговора међу рибама можда делује као сулуда идеја; у поређењу са њом, рад тима ПАЛС-а за војног предузимача Рејтеона делује много више као традиционални анти-подморнички сонар.

Погледајте причу о киту шпијуну:

Он, међутим, има свој неочекивани обрт.

„Покушавамо да откријемо одјеке који настају кад се шкљоцање шкампа одбија од пловила", каже научница из Рејтеона Алисон Лаферијер.

„На врло сличан начин на који традиционални сонарни систем открива обијања од звукова које производи његов извор."

Другим речима, он функционише као и било који други нормални сонар само користећи буку коју производе шкампи уместо вештачких пингова.

Шљкоцајући шкампи, познати и као пиштољски шкампи, сматрају се најгласнијим створењима на Земљи.

Они стварају препознатљиви шкљоцај затварањем кљешта толико брзо да производе вакумски мехур која пуца у експлозији плазме мереној хиљадама степени.

То производи бљесак светла и талас толико моћан да зауставља плен у месту.

Шкампи на тај начин и комуницирају међу собом.

Група шкљоцајућих шкампа емитује стални шум који Леферијер пореди са звуком пржења сланине.

„Сигнал који производе пиштољски шкампи веома је кратак по трајању и невероватно широкопојасни", каже Леферијер.

„Само један шкољацај шкампа много је тиши од традиционалног извора сонара, али би могло да долази до хиљаде шкљоцаја у минути."

Лаферијер каже да звук варира у односу на доба дана и температуру воде, али колонија шкампа никад није тиха.

„Један од највећих изазова са којима смо се суочили је излажење на крај са огромном количином буке коју производе сами шкампи и одбијање свих тих звука од окружења", каже Лаферијер.

Тумачење тих одбијања уме да буде посебно тешко зато што је, за разлику од традиционалног сонара, локација извора звука непозната.

Још једном, решење пружа модерни софтвер.

Лаферијерин тим је направио паметни алгоритам како би анализирао звук и издвојио један једини шкљоцај, прво израчунавши локацију шкампа, а потом израчунавши и путању одбијеног звука и, коначно, дедуцирајући где се он одбио.

Да би разумео повратни звук, Лаферијерин тим је морао да направи компјутерске моделе за одређивање тога који одјеци потичу од непокретних предмета из окружења и могу да се игноришу.

Кад се они искључе, стиже се до предмета који се крећу кроз окружење - то могу да буду рибе, подморнице или подводна пловила без посаде.

Поново, крајње решење је низ паметних хидрофона прикључених на компјутере, способних да обраде звуке шкампа и одреде локацију свих потенцијално интересантних мета у области.

Други тимови ПАЛС-а служили су се сличним приступима.

Истраживачи Нортроп Грамана раде на још једном сонарном систему заснованом на шкампима, а морнарички тим тражи уобичајене коралне звуке и како их уљези нарушавају.

Сви они обећавају мрежу кибернетских сензора који покривају широке области на дуге периоде, док већину хардвера згодно обезбеђује природа.

Само је хидрофонима потребна замена и оправка.

„Дарпин приступ био би истински велики напредак - ако успе", каже Сидарт Каушал, специјалиста за поморско ратовање при британској експертској групи Краљевски институт уједињених служби.

„Екосистем трајно плутајућих распрострањених живих сензора је узбудљив у теорији", каже он.

У теорији, али не нужно и у пракси.

Каушал је скептичан зато што претходни пројекти који су користили морске животиње за откривање подморница нису били успешни.

Немачке подморнице понекад су примећиване по њиховом утицају на биолуминесцентне планктоне, који емитују јарко светло кад буду узнемирени; једна је чак наводно потопљена у Првом светском рату захваљујући овом ефекту.

Али каснији покушаји да се тај ефекат редовно искористи, уз специјалне сензоре који траже изворе светла у широј области, нису довели до великог напретка.

„Хладноратовски напори и Совјета и Американаца да се они искористе на систематичан начин нису уродили плодом", каже Каушал.

„Делом зато што нису нашли начина да разликују лажне позитивне резултате, као што је реакција кита у проласку, од праве ствари."

Колико добро ће ПАЛС умети да разликује подморницу од ајкуле остаје тек да се види.

Адорнато сматра да комбинација морских организама и модерних паметних алгоритама може да пружи поуздано „активирано упозорење" које ће навести традиционалније ловце на подморнице да обрате пажњу на могућег уљеза.

ПАЛС је већ довршио првобитну фазу одрживости, а творци овог лета раде на другој фази како би демонстрирали колико добро њихова решења раде у условима контролисаних тестова.

Адорнато каже да технологије које су развили ПАЛС могу да се користе и за научна истраживања, надзирањем корала и других подводних окружења путем шачице сензора.

„Ови опсервациони системи са врло ниским степеном интрузије могу да се примене на много различитих окружења а да не наруше екосистем који је успоставила природа", каже Адорнато.

Ослушкивање звукова које прави нормални морски живот и учење како се они мењају пружили би истраживачима јефтин и еколошки начин праћења утицаја људских подводних активности.

То би било корисно за пројекте као што су обалске фарме ветрова, бушење нафте и ископавања са морског дна. Све што треба да радимо је да ослушкујемо природу.

Пројекат је усредсређен на животињске врсте које су уобичајене у америчким територијалним водама, тако да не би нужно било лако пренети их на друге регионе.

Али би ова технологија уопштено могла да буде много шире примењива.

ПАЛС је довршио прву фазу, студију одрживости за два различита приступа ослушкивања - како коралне врсте реагују на уљезе и сонар шкљоцајућих шкампа.

Адорнато се нада да ће успети да изврше тестирање на терену 2023.

Након тога, ако буде била успешна, ова технологија би се пренела корисницима (испрва америчкој морнарици) ради развијања у производни систем.

Након тога, могли бисмо да доживимо револуцију у откривању подморница, без нових жртава међу китовима до којих доводи сонар.

Уместо да буду претња по морски животињски свет, ловци на подморнице могли би да почну да раде у партнерству са природним светом, а у обострану корист.

Можда ће вам и ова прича бити занимљива:

Пратите нас на Фејсбуку,Твитеру и Вајберу. Ако имате предлог теме за нас, јавите се на bbcnasrpskom@bbc.co.uk