摘自《动物互联网:自然与数字革命》,
亚历山大·普舍拉著(伊丽莎白·劳弗尔从德语翻译)。 版权所有 © 2016年4月12日,新航海出版社。
目前,我们对野生动物的生活方式的了解还不到百分之一。也就是说,几乎一无所知。我们不知道小海龟刚从海滩上的蛋壳中爬出来时是如何表现的。我们不知道小杜鹃在秋天来临时是如何找到去往何处的。这就是为什么保护动物如此困难。动物的生活与其周围环境之间的基本联系仍然未知。我们对许多濒危动物的生活知之甚少,以至于无法有效地帮助它们。我们甚至不知道某些物种是否仍然存在。每年都有新的物种出现或重新出现。例如,斑尾袋鼬(Dasyurus maculatus),一种食肉有袋动物,最近在澳大利亚格兰屏国家公园的远程数码相机中被捕捉到,此前人们认为它已经灭绝了141年。据说最后一只这种动物是在1872年被杀死的。当时它们被认为是真正的害虫。然而,这种物种的存在提供了丰富的信息。它是生态系统稳定的标志,因为作为一种夜间食肉动物,斑尾袋鼬占据了食物链的顶端,因此可以与塔斯马尼亚恶魔相提并论。如果这种动物已经存活了这么长时间,那么它捕食的物种也一定是如此。总的来说,然而,人类先前对大多数动物的了解是如此之少,以至于不可能从中推断出任何进一步的理解。它没有提供任何可靠的经验基础,可以据此制定可行的策略。每年,数十亿只鸟类和蝙蝠飞行数千英里,从它们的繁殖地飞往它们的越冬地。然而,在这些迁徙过程中实际发生了什么,仍然是一个谜。我们知道的是,迁徙期间的死亡率非常高。但我们不知道的是,高度移动的动物何时何地死亡。在许多濒危物种的案例中,我们无法回答我们需要保护什么才能拯救它们这个问题:是食物选择?水质?植物多样性?是什么阻止我们描绘出自然的真实图景并制定出人类行为的有效规则呢?是缺乏可靠的经验数据和具体信息:目前存在哪些动物?它们如何在地球上移动?它们在地下或夜间做什么?它们吃什么,谁吃它们?
从动物互联网收集的数据回答了这些问题。它们产生了自然的新形象。当在信息时代开始并继续彻底改变我们对社会的看法的并行发展背景下考虑时,这个形象才真正成形。在过去的十年中,我们对社会结构的观念发生了根本性的变化。社会阶层和环境,甚至国籍的形象,过去是由意识形态的默认和分配所支配的。“法国人”或“德国人”或多或少地代表了民族陈词滥调。我们主要看到我们所知道的。然后我们会承认这些阶级和国家的代表,并据此对他们进行评判。意识形态固定的目光首先随着新的直接沟通和观察模式的引入而开始软化,这些模式在感知中建立了一种新的现实主义。电话和电视首先与互联网相结合,然后与社交媒体相结合,为交流提供了视觉支持的机会,并假设为任何用户提供了直接访问其他用户独特生活的机会。阶级和国籍的同质化、一成不变的先入之见因此而日益消失。社交媒体为我们提供了社会真实面貌的图片:充满了矛盾、交叉和不和谐。今天,那些想要坚持他们的意识形态观点的人需要付出更多的努力,而且当面对获得对世界的具体印象的诱惑时,他们的努力往往会崩溃。这些新的见解产生了一种也在改变社会的动态。因为看到产生知识,而知识导致行动。社交网络准备从内部解构社会理论,通过启动一个摆脱意识形态理论的社会和系统变革引擎,正如最近埃及、突尼斯、土耳其和乌克兰的事件所表明的那样。动员群众和协调社会进程——这些是意识形态的核心功能。社交媒体现在已经承担了这些职责。互联网带来了范式转变——抛弃理论和意识形态,迎接实践和现实。
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人类互联网改变了社会,而动物互联网将改变自然。我们不断地谈论现代技术如何影响人类沟通和人际关系。自从物联网(IoT)诞生以来——也就是说,自从为无生命的物体配备智能传感器,使这些东西可追踪和“有感知能力”以来——对话已经扩展到解决这场技术革命对人类与无生命环境的关系以及对我们整个社会的影响。不再只是人类可以使用互联网、发送和调用数据,设备、开关和传感器也可以连接到网络并进行交互,而无需人类的参与。可以通过集成电子设备跟踪的包裹以及墨盒快用完时自动订购更换墨盒的打印机都是物联网的无害示例。健身手环、电子计步器以及联网家居的便捷新功能也是如此。但是,带有传感器的房间可以记录人类的存在,然后识别这些人类并将他们与从网络上提取的数据进行匹配,则具有更大的潜在风险——即使所谓的“智能空间”技术肯定有许多有用的可能用途。
当智能技术不仅允许事物开始思考和说话,而且还允许动物也开始思考和说话时,会发生什么?当野生动物开始向我们发送信号,并且我们能够将它们识别为具有自己背景的独特个体时,会发生什么?关于数字技术如何重塑我们与其他生物和自然的关系的讨论仍然是新的;事实上,它甚至还没有真正开始。然而,我们已经可以预见到互联网对我们对自然的认识和知识的革命性影响。技术已经存在,可以允许动物自主交流,从而为我们提供对自然的现实印象,这种印象与两百年的自然历史写作和生态理论所描绘的必然带有意识形态色彩的图景有所不同。这种新的概念不是源于理论——源于达尔文主义、行为理论、生态位的概念等等——声称通过单一的具体观察得到证实;相反,它源于大量的数据和信息。现在的重点是个体动物,而不是确认个体阶级。在动物王国中,我们的注意力不再关注科、属或种,而是转移到具有特定历史的个体。
动物互联网的动物不是用户生成的内容;它们不是模因,那些以光速传播并催生了一种新的视觉“文化”的数字信息包。相反,它们自己生成和传输数据。动物甚至植物——例如雨林中基本上无法接近的树木,其生长可以通过所谓的树木生长仪来测量——都配备了传感器,这些传感器传输关于它们的信息,而不仅仅是关于它们的运动,还有各种环境数据(温度、气压等)和动物身体的生理读数。许多动物已经被标记了强大的GPS设备,安装在它们的身体上甚至体内:雪豹、座头鲸、信天翁、红眼树蛙、果蝠、虎猫、赛加羚羊、锤头鲨、兰花蜂、山地大猩猩、鹳和棕熊。这些发射器使得追踪动物成为可能,无论它们在哪里:在雨林中心、在沙漠中徘徊,甚至在深海之下,并且由于互联网技术,我们可以从地球上的任何地方访问这些信息。每天都有更多的野生动物配备传感器。因此,一个庞大的数据存储库正在逐渐形成,以形成对自然的细致入微和差异化的形象,最终将成为动物生活的复杂写照。
动物互联网无疑是一场技术革命。动物互联网的核心是微型发射器,其功能甚至足以将信息发送到太空。在2016年上半年,国际空间站(ISS)将安装一个特殊的接收这些信号的天线。生物学家预计信息将呈指数级增长。来自遥远距离的微弱信号将在空间站被处理并发送到数据库,在那里信息将被转换为可视化图像。国际空间站天线旨在容纳大约一万五千个可接收的发射器。未来的计划包括将天线安装到低空飞行的卫星上,以实现更广泛的覆盖范围和实时跟踪动物的能力。这将使我们将来有一天能够标记较小的生物类别,如昆虫(它们是动物王国中物种数量最多的),并从太空单独跟踪它们。毕竟,即使是蝴蝶的迁徙模式在很大程度上仍未被探索。这自然不是解决所有问题的方法。一个关键的挑战是为发射器供电,发射器必须在没有电气连接的情况下运行。它们最终都会耗尽电量,因为电池无法自行充电。通过智能、节能技术的发展,动物互联网正在形成一个更加紧密的结构,将宏观和微观视角结合起来。
四个组成部分定义了动物互联网背后的系统:第一步包括跟踪动物。紧随其后的是数据传输到移动电话网络和互联网热点或太空。然后是第三个组成部分,位于Movebank.org的数据库,接收和处理数据。最后,可视化的数据可以以移动应用程序(如Animal Tracker)的形式呈现给科学家、普通人和爱好者。对运动和行为数据的分析提供了对理论和应用生物学领域中众多问题的深入了解,由于缺乏或有限的知识基础,这些问题的解决方案长期以来遥不可及。
GPS单元特别适合标记野生动物,因为它们可以从远处精确定位,而传统的遥测技术需要研究人员驾驶着收发器追逐动物,这是不允许的。发射器已经变得非常精细和小型化,现在可以跟踪许多动物数月甚至数年。发射器的重量不应超过动物体重的百分之五,这对研究人员和他们的技术人员来说是一个巨大的挑战,因为这意味着一个0.70盎司的北美小 Chickadee 的发射器重量不能超过 0.035 盎司。然而,已经制造出重量仅为 0.0007 盎司的发射器。这使得即使是昆虫也可以被标记。一只大黄蜂飞多远才能到达它的食物?它的活动半径是多少?这在以前是未知的,直到德国南部康斯坦茨湖畔的马克斯·普朗克研究所的一个团队使用发射器来探究这些问题的根源,并发现蜜蜂会飞行数英里才能到达它们的食物来源。
植入野生动物体内的发射器自然会对动物的生活造成很大的干扰,并可能阻碍其移动能力。无论该装置多么轻巧,仍然存在限制动物移动能力以及其生存机会的危险。将其连接到动物身上也不是一件容易的事。几乎无法想象在不伤害生物的情况下,将发射器缝在三英寸长的红眼树蛙身上,红眼树蛙的皮肤具有两栖动物典型的光滑性。在野外实施之前,必须在受控的实验室条件下反复测试此程序。每一代新发射器的原型都经过设计,使其在干扰繁殖等关键生命活动时,动物可以轻松地摆脱这些装置。
数据传输的形式(永久性还是分段性)取决于当地的通信基础设施。在缺乏基础设施的地区或在长途迁徙过程中跟踪动物时,数据传输通过卫星进行;数据被分段,这意味着它们被间歇性地收集并作为捆绑包发送。为了做到这一点,信息必须暂时存储在芯片上。此时的一个重大技术障碍是如何为芯片供电。不同类型的电池发挥作用,从高性能电池到太阳能电池再到动能系统。关键的考虑因素是效率,因为电池很难更换。这实际上取决于芯片设计的智能性。芯片可以被编程为仅在特定时间处于活动状态。或者它们可以被远程控制以打开或关闭、捆绑数据或在预定时间上传数据。也可以在芯片本身上处理收集到的数据,并且仅发送结果。甚至可以将短信回复编程并存储在芯片上,然后在收到某些信号时自动发送。
这项技术经常在西澳大利亚州使用,以警告游泳者和冲浪者靠近海岸的可能对人类构成威胁的鲨鱼。这主要适用于大白鲨和虎鲨,其中三百多条已被标记。为了跟踪它们,首先捕获这些生物,进行麻醉,然后拉到船上。留在海上的海洋研究人员随后进行快速手术,将小型发射器植入鲨鱼的腹腔。由于无线电波在水中传播不良,这些设备会发出水下麦克风拾取的声音波。每当鲨鱼游到麦克风的范围内时,它都会以个人身份徽章登录。然后,信号被转发到监控站网络。这些数据提供了关于动物迁徙模式的重要信息。当鲨鱼越过其中一个所谓的数字“地理围栏”时,它的到来会通过短信或Twitter宣布。信号也通过卫星传输到安装在海滩上的监视器。
另一个有点令人毛骨悚然的标记鲨鱼的例子证明了GPS技术最终将向我们揭示的鸿沟。在澳大利亚海岸附近,一条十英尺长的,被标记的雌性大白鲨,名为“鲨鱼阿尔法”,从雷达上消失了。根据跟踪装置,在凌晨四点,鲨鱼突然被惊人的力量和速度撕裂到五百码深处。几秒钟之内,芯片还记录到环境温度从 8 摄氏度飙升至 25 摄氏度。那是动物体内的温度;鲨鱼一定是被水生食肉动物吃掉了。芯片可以被跟踪接下来的八天,在那之后它从控制监视器上消失了。它很可能已经排空了。四个月后,它在岸边被发现,被胃酸漂白了。研究人员怀疑鲨鱼阿尔法沦为一种更大的生物的猎物。它必须至少有五米长,重两吨或更多。但那是什么呢?虎鲸?虎鲸通常在靠近水面的地方捕猎。有记录的最深的虎鲸潜水深度为 260 码。另一条大白鲨?这个物种的体温为 18 摄氏度——而不是 25 摄氏度。难道真的是一个巨大的章鱼或巨齿鲨,一种有人说可能幸存下来的巨型史前食肉动物,隐藏在海洋最黑暗的深处?
正如这个例子所说明的那样,收集的数据不必仅限于发送关于动物位置的更新。芯片还可以中继关于周围环境条件的信息,从气候数据到气压和水压。在某些情况下,专用传感器可以提供关于动物一般生理状况的读数。主要关注点可能包括心率、体温和血糖水平,但更复杂的身体功能也可以通过心电图、肌电图或脑电图测试来捕获。因此,研究人员可以从远处确定动物是否生病。这项技术不仅改善了野生动物接受的护理,而且还使科学家能够更好地确定疾病传播甚至流行病的预后。最后,这些数据可以与视听信息相结合,以传达每个动物当前情况的最精确的描述;这些描述然后充当现实概况的构建块。考虑到这一点,马克斯·普朗克鸟类学研究所所长,动物互联网的首席动物学家之一马丁·维凯尔斯基正计划为鸟类的喙配备微型摄像头,这些摄像头由进食期间的特征性头部运动触发。这将允许以高清记录动物的每日菜单。
有了如此精确和随时可用的数据,自然研究人员不再依赖于臆测、推论或他们自己的想象力;这种信息丰富、客观的自然形象将对保护运动产生的影响是显而易见的。毕竟,这些数据提供了对迁徙路线和种群规模,以及栖息地问题和与人类可能发生的冲突领域的关键见解。它们有助于回答长期以来无法回答的问题。
关于动物未知的生活,仍然存在着许多明显的问题,但在数字技术的帮助下,研究人员正在深入探究这些问题,并利用他们的发现来帮助改善动物的栖息地和生活条件。追踪水下生活的动物仍然面临着一些最大的挑战。然而,对于那些曾经依赖于对海象通过黑暗的北太平洋的曲折路线进行假设的人来说,已经有可能搭乘“佩内洛普女士”的后鳍,并分享她的经历。这位令人印象深刻的世界最大的海豹物种的代表在她的 Facebook 页面上迎接访客——用户从Tagging of Pelagic Predators (TOPP) 网站关注该页面——热情地说道:“嗨,我叫佩内洛普,我的家乡海滩是 Año Nuevo,自从我被标记以来,我已经游了 8,910.04 英里。”
海象特别适合标记,因为它们总是返回同一个海滩。然后可以更换或读取芯片。由于海象在海洋中长途跋涉,因此它们是有趣的研究对象。研究人员可以从它们的长途旅行中收集大量数据。由于持续的数字监控,佩内洛普的生活故事可以从头到尾地叙述。除了绘制她的运动轨迹外,她的芯片还记录了她的潜水深度和长度,以及光线变化。她令人敬佩的历史如下:1998 年 1 月上半月出生于加利福尼亚州海岸的 Año Nuevo 州立公园,当时她的体重只有 46 磅。今天,这位高贵的生物在体重秤上登记了 1500 磅。在她的一生中,就像真正的贵族一样,佩内洛普鄙视小资产阶级的敏感性,拒绝一夫一妻制的习俗,并毫不保留地寻求多个伴侣的陪伴。她生活在一个所谓的 polygynous 社会中,在其中她与其他雌性分享她的伴侣。然而,忠诚从来都不是她的强项,众所周知,她不时地与来自其他 beta 男性的社交。她有六个孩子,第一个孩子是在五岁时生的。这种无忧无虑的生活方式得到了回报——26 岁的佩内洛普可以被认为是她所在物种的伟大幸存者之一。碰巧的是,这些动物中有百分之五十在成熟之前就死亡了。与此同时,佩内洛普已经占据了更大的舞台:她最近被整合到 Google 地图的海洋街景中。她穿越海洋的旅行产生了区域图片,然后这些图片被添加到虚拟水下地图集中。
自 2000 年以来,TOPP 项目已将来自世界各地的海洋研究人员联系起来。在这段时间里,动物学家们设法标记了 22 种不同的物种——海象、大白鲨、海龟、鱿鱼、金枪鱼、信天翁——以及 2000 多只带有卫星发射器的个体动物。从一开始,该计划就旨在向公众提供这些科学数据。其既定目标之一是将这些动物从默默无闻中解救出来,并分享它们的生活故事。这种“让自然讲述自己的故事”的推动是自然保护新时代的核心特征。它利用了故事的力量。一方面,科学家们正在使用技术工具,如带有集成个体动物博客的网站,或 Shark Net 等智能手机应用程序,允许用户选择他们想要关注的特定鲨鱼。另一方面,研究人员也不回避像年度海象返乡日这样的吸引人群的活动,在这一天,返回家乡海滩的被标记的动物受到啤酒和烧烤的欢迎;或者 Great Turtle Race,其中各种海龟参加虚拟比赛,前往加拉帕戈斯群岛,并在网上直播给粉丝观看。这些格式的主要目标是以一种有趣的方式让用户和观众采用动物的视角,从而创造一种联系感。自然可以再次变得有趣。
然而,情况的严重性不断回到最前沿。例如,以沿着阿根廷海岸移动的麦哲伦企鹅为例。这些动物在航行于航运线时经常遇到油污。当石油接触到它们的羽毛时,企鹅就无法维持体温,它们会死于体温过低。那些幸存下来的企鹅饱受健康问题的困扰,并且无法再繁殖。阿根廷海岸的石油污染每年杀死多达四万只企鹅。P. Dee Boersma,世界领先的企鹅研究员之一,早在 90 年代中期就开始用 GPS 设备标记企鹅。这使她能够确定企鹅通常的迁徙路线。然后,她在与阿根廷航运管理局的谈判中使用了这些数据,阿根廷航运管理局同意将其航线移至更远的海上。如果不是真正保护了麦哲伦企鹅免于灭绝,这一系列事件也极大地提高了这种企鹅物种的存活率。