每年夏天的晚上,有150萬隻蝙蝠出來覓食它們最愛的蚊子和其他昆蟲。為了追蹤它們微小的飛行獵物,蝙蝠發出高亢的聲音,從昆蟲轉向蝙蝠的大耳朵。回聲定位過程中的信息告訴飛行哺乳動物他們快速移動食物的精確路徑。
但是成千上萬個蝙蝠中的任何一隻蝙蝠,真的知道它所註冊的ping不是其他蝙蝠的回聲嗎?並且,導航模式這種潛在的幹擾,稱為聲納幹擾,不僅存在於蝙蝠的領域。依靠回聲定位的海豚和其他動物也必須找到繞過它們周圍的聲波迷宮的方法。
人們想弄清楚蝙蝠和海豚是如何做到這一點的,因為這些動物是印第安納州聖瑪麗學院的生物學助理教授蘿拉·克萊珀(Laura Kloepper)所稱的「生物靈感」,幫助我們找到解決日常生活中問題的技術方法。回聲定位的生物學擁有幫助人類研究人員開發出更好的「主動傳感」裝置的秘密,該裝置可以模仿蝙蝠的行為。
最初,人們使用主動感知來通過潛艇防禦沿海水域或發現海洋深處的聲音。但現在,克萊珀說,我們越來越多地轉向像機器人吸塵器或自駕車汽車這樣更普遍的需要。她說,問題在於「蝙蝠和海豚對我們來說仍然是個謎」。研究人員越能發現它們如何回聲定位,我們就能收穫越多的技術進步。在這些潛在的發展中,有傳感器可以區分幹擾回波與那些重要的回波。
克萊珀在美國聲學學會第176次會議上的演講中明確了蝙蝠主動感知能力的力量,這次會議比較了蝙蝠和海豚強大的回聲定位能力。作為一名蝙蝠研究人員,克萊珀形容自己非常注重「團隊蝙蝠」,儘管她依靠海豚來證明自己的觀點。她說,她的工作是第一次研究海豚如何繞過聲納幹擾。
在她的談話中,克萊珀講述了她的研究小組是如何用類似海豚的人造聲波來轟炸一對海豚,試圖在兩種選擇中混淆它們。她的研究小組向海洋哺乳動物發起了挑戰,他們耍了把戲,比如調整發出聲音的揚聲器的角度,以便在它們回到自己選擇的目標時迷惑它們。人類所學到的是海豚使用兩種可能的策略來阻止無聲噪音。他們要麼改變他們的呼叫頻率到更高或更低的音調,要麼改變時間。要麼,海豚可以在回聲上識別出一個籤名。
當然,克萊珀也研究蝙蝠。在這項研究中,她使用了她所稱的「生物無人機」,一個訓練有素的Harris鷹,名叫貝兒。佩戴著微型相機和麥克風,貝利飛著進入蝙蝠群中,為了科學的緣故,記錄了他們的許多叫聲。克萊珀說,她使用鷹的理由,除了「鷹太酷了」這一事實之外,就是把一個帶有旋轉螺旋槳的常規無人機「送入密集的蝙蝠群」並不理想。
海豚可能會改變節奏或音高,但是蝙蝠有一個稍微微妙的曲目來對付幹擾。「海豚發出衝動的信號,聽起來像咔嗒聲,如果你把手指合攏,」克萊珀說,而蝙蝠的叫聲更像是人類的口哨聲。「當然,我們可以稍微改變一下手指啪啪聲的一些特徵,」她指出,「但是你可以讓你的口哨在音高上或音高下或甚至在音高之間跳躍,而且你可以控制你的口哨有多長。」蝙蝠顯示出對回聲的類似水平的精細控制。她說。
北達科他州立大學生物科學副教授Erin Gillam說,結果就是蝙蝠不僅能夠探測和跟蹤移動的獵物,還能夠感知不同物體的紋理,但他沒有參與海豚的工作。她還站在蝙蝠隊一邊,因為動物「是最酷的,」她補充說,「海豚能夠有一些靈活性,但不像蝙蝠那麼多。」
儘管蝙蝠隊有明顯的偏見,克萊珀說,「蝙蝠有更長的叫聲,而且眾所周知,蝙蝠在大規模群體中回聲定位,這就是我為什麼認為當要避免幹擾時,蝙蝠會贏的原因。」