海豚能夠憑借其高度精準(zhǔn)的回聲定位能力，在極小的區(qū)域進行覓食。位于佛羅里達群島的海豚研究中心（DRC）正在開展一項研究項目，利用15個水聽器組成的陣列來捕捉海豚發(fā)出的聲吶點擊信號，并通過Spectrum 儀器提供的16通道數(shù)字化儀系統(tǒng)進行采集。數(shù)據(jù)使用定制化 AI 程序進行處理，以便通過獲取的不同信號鎖定海豚的位置。2025年底該實驗將進入第二階段，這套系統(tǒng)將被用于水下屏幕的光標(biāo)控制，實驗人員則能夠通過海豚移動光標(biāo)查看實驗結(jié)果。
海豚研究中心 IT 部主管 Jesse Fox 表示：“我對這個項目充滿熱情，因為它將為我們開啟更多與海豚交流的途徑。目前，我們?nèi)匀蝗狈陀^的方法來收集海豚對不同刺激或‘問題’的反應(yīng)。新方法背后的概念由來已久，但它的復(fù)雜程度明顯要高得多。如果海豚能夠操控一個實時移動的光標(biāo)，我們將能夠在動物認(rèn)知領(lǐng)域和海豚行為理解方面邁出嶄新的一步。我們希望在2025年底實現(xiàn)這一目標(biāo)。屆時，我最想做的第一件事情就是為海豚開發(fā)一個繪畫程序，讓它們能夠盡情的創(chuàng)作！”
“我們的項目團隊最近更換了數(shù)字化采集卡，因為此前使用的采集卡會收集過多的數(shù)據(jù)，其導(dǎo)致的緩沖問題為數(shù)據(jù)的實時處理帶來了阻礙?！盕ox 進一步解釋道：“Spectrum的數(shù)字化采集卡能精準(zhǔn)捕獲回升定位所需的數(shù)據(jù)量，更能采集足夠的環(huán)境音提供 AI 解析。此外，我們使用 Spectrum的 SBench 6 軟件來控制采集卡，整個設(shè)置過程和使用都非常簡單?！?/p>
一套由水聽器、數(shù)字化儀和定制開發(fā)AI組成的裝置，能夠精確定位海豚聲吶信號點擊
在該項目中，研究人員使用了兩塊 Spectrum M2p.5913 數(shù)字化采集卡，每塊卡的采樣速率為 5 MS/s，擁有8 個通道和 16 位分辨率。為了確保兩款卡片完全同步，Spectrum儀器使用了Star-Hub 模塊進行連接。設(shè)備能夠精確處理 15 個水聽器的信號，進而確定海豚回聲定位所聚焦的位置。這些 ADC 采集卡具備大容量板載內(nèi)存能夠持續(xù)收集和傳輸數(shù)據(jù)，進而避免緩沖延遲。該設(shè)備每周處理的數(shù)據(jù)量預(yù)計將超過 8TB，這些數(shù)據(jù)將上傳至 Google Drive 進行后續(xù)分析和 AI訓(xùn)練。
顯然，人類無法直接為海豚示范如何移動光標(biāo)。幸運的是，海豚天生極具好奇心，可以通過訓(xùn)練引導(dǎo)其在特定區(qū)域執(zhí)行回聲定位。該研究項目希望通過鼓勵海豚的探索與嘗試，觀察其反應(yīng)并評估其自主學(xué)習(xí)能力。年輕的雄性海豚在此類任務(wù)中表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢，并有望通過自主探索掌握在屏幕上移動光標(biāo)的技能。此外，海豚之間也存在相互學(xué)習(xí)的現(xiàn)象，這有助于新技術(shù)快速在整個群體中傳播并被接納。
兩塊M2p.5913 數(shù)字采集卡提供16 個采集通道，僅占用兩條 PCIe 插槽。Spectrum儀器的 M2p.59xx 系列產(chǎn)品能夠提供 24 款不同型號，采樣速率從 5 MS/s 至 125 MS/s，每張卡支持 1 至 8 個通道，均為16 位分辨率，適用于不同的研究需求。
在海豚學(xué)會使用繪畫程序后，F(xiàn)ox 還準(zhǔn)備開發(fā)一系列游戲以豐富其日常生活。他表示：“海豚與人類有很多相似之處，但又截然不同。這個項目將幫助我們更深入地理解它們的思維方式?！彼€表示，每只海豚的興趣點和受激勵的方式都千差萬別。例如，在一次實驗中，兩只海豚需要在差不多相同的時間用鼻子按下按鈕，才能獲得食物獎勵。當(dāng)它們掌握這項技能后，其中一只海豚便選擇不再參與。因為對它而言，人類的贊美遠遠比獲得食物獎勵更加重要。Fox 補充道：“畢竟，閃耀的明星也渴望喝彩?！?/p>
海豚研究中心成立于1984年，位于佛羅里達州格拉西島。海豚研究中心的第一只海豚曾主演過 1963 年上映的電影《海豚弗利珀》 （Flipper），如今她的后代仍生活在這里。中心不僅開展海豚繁育計劃，還收養(yǎng)了無法野外生存的受傷海豚。海豚們生活在一個天然環(huán)礁湖中，湖區(qū)設(shè)有特殊的可脫離圍欄，確保海豚的安全，同時防止掠食者進入。
