海豚能夠憑借其高度精準的回聲定位能力,在極小的區域進行覓食。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出的聲吶點擊信號,并通過Spectrum 儀器提供的16通道數字化儀系統進行采集。數據使用定制化 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,這套系統將被用于水下屏幕的光標控制,實驗人員則能夠通過海豚移動光標查看實驗結果。
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,我們仍然缺乏客觀的方法來收集海豚對不同刺激或‘問題’的反應。新方法背后的概念由來已久,但它的復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,我們將能夠在動物認知領域和海豚行為理解方面邁出嶄新的一步。我們希望在2025年底實現這一目標。屆時,我最想做的第一件事情就是為海豚開發一個繪畫程序,讓它們能夠盡情的創作!”
“我們的項目團隊最近更換了數字化采集卡,因為此前使用的采集卡會收集過多的數據,其導致的緩沖問題為數據的實時處理帶來了阻礙。”Fox 進一步解釋道:“Spectrum的數字化采集卡能精準捕獲回升定位所需的數據量,更能采集足夠的環境音提供 AI 解析。此外,我們使用 Spectrum的 SBench 6 軟件來控制采集卡,整個設置過程和使用都非常簡單?!?/p>
一套由水聽器、數字化儀和定制開發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存能夠持續收集和傳輸數據,進而避免緩沖延遲。該設備每周處理的數據量預計將超過 8TB,這些數據將上傳至 Google Drive 進行后續分析和 AI訓練。
顯然,人類無法直接為海豚示范如何移動光標。幸運的是,海豚天生極具好奇心,可以通過訓練引導其在特定區域執行回聲定位。該研究項目希望通過鼓勵海豚的探索與嘗試,觀察其反應并評估其自主學習能力。年輕的雄性海豚在此類任務中表現出顯著優勢,并有望通過自主探索掌握在屏幕上移動光標的技能。此外,海豚之間也存在相互學習的現象,這有助于新技術快速在整個群體中傳播并被接納。
兩塊M2p.5913 數字采集卡提供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。
在海豚學會使用繪畫程序后,Fox 還準備開發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,還收養了無法野外生存的受傷海豚。海豚們生活在一個天然環礁湖中,湖區設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。