我们人类常常观察和惊叹于野生动物。但是一个国防机构的新举措扭转了局面——它旨在部署海洋动物来监视人类活动。
该机构想知道，从生物发光浮游生物到巨型石斑鱼等海洋生物，是否可以作为水下监视系统的组成部分，从而能够探测敌方的远洋无人机、大型核潜艇和其他水下航行器。这项研究工作被称为“持久水生生物传感器”（PALS）。
许多海洋动物对周围水中声音、光学、电磁和化学变化做出听觉或视觉反应。例如，黑鲈鱼群在受到水下航行器干扰时会改变其行为，并且某些微生物会对潜艇的磁特征做出反应。现有的监视技术可以捕捉到这种行为，但通常将其视为背景噪音。
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“PALS计划的开发是为了利用海洋生物对环境变化的巨大敏感性，”该计划的经理Lori Adornato说，该计划由联邦国防高级研究计划局（DARPA）管理。
声纳是水下监视的传统方法。然而，对手也可以探测到这些声波。而且声纳传感器昂贵、安装费力，并且容易被腐蚀或被生物覆盖。有些甚至必须靠近船舶或海岸才能获得电源。因此，海军主要使用水下监视来保护高价值资产，例如港口和航空母舰。
相比之下，生物体是自供电的，并且可以感知视觉、磁和化学线索以及声音。“这使您在观察海洋中的事物时具有更大的灵活性，”Adornato说。此外，这些传感器已经“安装”在整个海洋中，每一代都会自然地取代上一代。所有这些特点使海洋生物成为持续、长期监视的理想媒介。“通过利用生物体，您可以着眼于持久性和大规模覆盖，而不是使用一个完成所有工作的单一传感器，”Adornato说。
利用生物体进行海上监测至少面临两个挑战。首先，DARPA将需要探测器来捕捉相关的动物行为。这些探测器可能会面临与传统传感器相同的问题。其次，“你必须对动物行为有所了解，而这始终是一个巨大的不确定因素，”西雅图的物理海洋学家Kim Martini说，她没有参与该计划。
为了了解可能性，DARPA已开始向五个研究团队拨款共计4500万美元，每个团队研究一种特定的海洋生物及其对水下航行器的反应。研究人员将使用水听器、声纳、摄像头和其他传感器的组合来研究和记录生物的行为。然后，他们将分析数据以筛选出误报。最后，这些团队将开发可以将信号中继回军方的技术。
由佛罗里达大西洋大学海港分校海洋学研究所的物理海洋学家Laurent Chérubin领导的一个小组将利用PALS资金来记录和分析巨型石斑鱼发出的噪音。这些具有领地意识的鱼类，可以长到8.2英尺长，重达800磅，已知在潜水员接近时会发出独特的低频“砰砰”声。研究人员怀疑这种砰砰声是对包括水下无人机和潜艇在内的各种入侵者发出的求救信号。
为了验证这一理论，Chérubin和他的同事将充分了解该物种行为的方方面面，从而揭示前所未见的行为，Chérubin说。这项工作将从圈养鱼类开始，然后再转移到自然栖息地中的巨型石斑鱼，以查看是否有任何行为仅在野外发生。
Raytheon BBN Technologies的海洋工程师Alison Laferriere将领导一个生物学家团队，专注于枪虾。枪虾只有几厘米长，却是海洋中最响亮的生物之一，产生200分贝的爆裂声，Laferriere将其比作煎培根的嗞嗞声。这些爆裂声传播距离很远，因此它们可能会击中敌方车辆并像声纳一样弹回传感器。“它有可能探测到可能存在的即使是最安静的车辆，”Laferriere说。
Laferriere很高兴她的PALS项目也将为基础研究做出贡献。在聆听海洋中虾群的集体声音时，她的团队还将监测栖息地健康和生物多样性。而且他们正在开辟新领域；她说，没有人研究过枪虾如何对水下航行器的存在做出反应，以及这如何影响整体声景。
其他团队将使用摄像头和机器学习来寻找生物发光生物对水下航行器反应中的有用模式。所有研究人员预计将在未来几年内发表他们的研究结果，至少是非机密的研究结果。当他们这样做时，我们也可以关注。