玄黓-寻找抹香鲸的新方法就像拼车应用程序一样
简介：抹香鲸通常潜入2000英尺深，可以在那里停留45分钟。它们甚至可以潜入10000英尺以上的深度超过一个小时。来源：uu
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抹香鲸通常潜入2000英尺深，可以在那里停留45分钟。它们甚至可以潜入10000英尺以上的深度超过一个小时。来源：uux.cn/Deposit Photos
（神秘的地球uux.cn）据《大众科学》（劳拉·贝萨斯）：海洋生物学家正逐渐接近了解抹香鲸交流的来龙去脉。但是，为了解码鲸目动物在说什么，它们必须首先找到它们，并知道它们会在哪里浮出水面。这不是一件容易的事，因为抹香鲸可以潜水超过10000英尺，并在水面下停留长达60分钟。它们的栖息地绵延数千英里。
现在，来自CETI项目（鲸目动物翻译倡议）和哈佛大学的科学家们正在提出一种新的方法，利用自主机器人和丰富的传感器数据组合来寻找抹香鲸并预测它们将出现在哪里。10月30日发表在《科学机器人》杂志上的一项研究详细介绍了这种方法。
这种方法为科学家们提供了一个在具有挑战性的环境中测试新算法、传感数据和人工智能的机会。CETI项目于2020年首次启动，正在努力收集声音，以破译抹香鲸之间的交流方式。他们使用贴在鲸鱼身上的标签实时跟踪它们，并使用定制的无人机跟踪它们的行为。
这项新研究使用了各种传感设备，包括配备甚高频（VHF）信号传感能力的无人机。这些设备可以利用信号相位和无人机的运动来模拟“空中天线阵列”。这可以帮助估计CETI正在跟踪的标记鲸鱼之一的ping信号的行进方向。
根据该团队的说法，这展示了如何使用传感器数据预测抹香鲸何时何地浮出水面，以预测它们的潜水行为。有了这些数据，CETI项目现在可以为无人机在海洋表面到达或遇到鲸鱼的最有效路线创建算法。未来，这可以应用于保护方法，包括帮助船只在鲸鱼浮出水面时避免撞击它们。
他们将这种方法称为遥感鲸鱼跟踪和会合自动驾驶车辆（AVATARS）框架。它使用两个相互关联的组件——自主性和传感。自主性决定了部署的自主机器人的定位命令，以增加视觉上发现鲸鱼的机会。感应测量鲸鱼标签的到达角度，以便更好地为部署机器人的决策过程提供信息。从自主无人机、水面标签、水下传感器和之前抹香鲸生物学研究中的鲸鱼运动模型中获取的数据都被放入AVATARS自主决策算法中，该算法旨在最大限度地减少与抹香鲸会合的机会。
这种时间关键型交会方法的一个类似且更广为人知的应用是拼车应用程序。他们使用实时传感来记录不断变化的路径和位置，将驾驶员与潜在的骑手联系起来。当骑手请求骑行时，该应用程序可以指派一名司机尽快高效地找到骑手。根据该团队的说法，CETI项目的新方法以类似的方式工作，通过实时跟踪鲸鱼，最终目标是协调无人机在水面与鲸鱼会合。
“我很高兴能为CETI项目的这一突破做出贡献，”该研究的合著者、哈佛大学计算机科学家Stephanie Gil在一份声明中说。“通过利用自主系统和先进的传感器集成，我们能够解决在自然栖息地跟踪和研究鲸鱼的关键挑战。这不仅是一项技术进步，也是帮助我们了解这些生物复杂通信和行为的关键一步。”
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