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DARPA启动“持续性水生生物传感器”项目,利用海洋生物探测潜艇

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波塞冬

2月2日DARPA发布“持续性水生生物传感器”(PALS)项目征询文件,旨在开发监测水下运载工具的水生生物传感器硬件设备,研究海洋生物探测水下运载工具的生物信号或行为,通过传感器硬件设备捕获、解释和转发这些生物信号或行为,探测美军可能面临的海上威胁。

PALS将是一个基础研究项目,需要在生物学、化学、物理学、机器学习、分析、海洋学、机械和电气工程以及弱信号检测等领域做出贡献。

项目背景

美军部署有人/无人驾驶的平台和传感器网络来监测对手的海事活动,但仅靠这些硬件无法完全监测动态的海洋环境及对手的海事活动。海洋生物与周围环境高度相关,具备动态监测海洋环境的潜在优势。因此,DARPA生物技术办公室提出“持续性水生生物传感器”(PALS)项目,旨在挖掘海洋生物的自然感应能力,以便在海峡和沿岸等战略水域监测对手的海事活动。

项目概况

美国海军目前检测和监测水下航行器的方法以资源密集型的硬件为主。该硬件主要用于战术层面,以保护航空母舰等高价值资产,但在战略层面应用较少。DARPA希望利用海洋水生生物体的先天感知能力,扩大跟踪敌方海事活动的能力,持续、谨慎、高精度地监测敌方水下航行器的类型和大小。

PALS项目为期4年,将研究自然和改良水生生物,确定哪些生物传感器能够较好地支持监测载人和无人水下运载工具的传感器系统。项目将研究海洋生物对这些水下运载工具的反应,并对所得到的生物信号或行为进行特征化,以便通过硬件设备捕获、解释和转发这些生物信号或行为。项目将利用本土海洋生物,无需训练、安置或修改这些生物,将在多个地点部署这些生物感应系统。

技术重点

由生物体构建的传感器系统仅提供硬件优势。海洋生物需要适应并响应环境,响应自我复制和维持能力。进化使海洋生物能够感知触觉、电、声、磁、化学和光学的跨域刺激。即使在较微弱光线下,海洋生物也能够在黑暗中感应信号进行狩猎和逃避等。

评估海洋生物的传感能力是PALS项目面临的挑战之一。该项目还需要开发硬件、软件和算法,将海洋生物的行为转化为可操作信息,传达给终端用户。部署在高达500米远距离操作的硬件系统必须收集相关物种感兴趣的信号,处理和提取这些信号,然后转发给远程终端用户。完整的传感系统还必须区分目标车辆和其他刺激源,如碎片和其他海洋生物,以减少信号传感的误报数量。(军事科学院军事科学信息研究中心 薛晓芳)

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