海豚將通過(guò)移動(dòng)水下屏幕光標(biāo)進(jìn)行交流

中國(guó)北京，2025年4月9日訊 —— 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(jìn)行覓食。位于佛羅里達(dá)群島的海豚研究中心（DRC）正在開(kāi)展一項(xiàng)研究項(xiàng)目，利用15個(gè)水聽(tīng)器組成的陣列來(lái)捕捉海豚發(fā)出的聲吶點(diǎn)擊信號(hào)，并通過(guò)Spectrum 儀器提供的16通道數(shù)字化儀系統(tǒng)進(jìn)行采集。數(shù)據(jù)使用定制化 AI 程序進(jìn)行處理，以便通過(guò)獲取的不同信號(hào)鎖定海豚的位置。2025年底該實(shí)驗(yàn)將進(jìn)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(shí)驗(yàn)人員則能夠通過(guò)海豚移動(dòng)光標(biāo)查看實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

海豚研究中心 IT 部主管 Jesse Fox 表示：“我對(duì)這個(gè)項(xiàng)目充滿熱情，因?yàn)樗鼘槲覀冮_(kāi)啟更多與海豚交流的途徑。目前，我們?nèi)匀蝗狈陀^的方法來(lái)收集海豚對(duì)不同刺激或‘問(wèn)題’的反應(yīng)。新方法背后的概念由來(lái)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(gè)實(shí)時(shí)移動(dòng)的光標(biāo)，我們將能夠在動(dòng)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(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。屆時(shí)，我最想做的第一件事情就是為海豚開(kāi)發(fā)一個(gè)繪畫(huà)程序，讓它們能夠盡情的創(chuàng)作！”

“我們的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)最近更換了數(shù)字化采集卡，因?yàn)榇饲笆褂玫牟杉〞?huì)收集過(guò)多的數(shù)據(jù)，其導(dǎo)致的緩沖問(wèn)題為數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理帶來(lái)了阻礙?！盕ox 進(jìn)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(lái)控制采集卡，整個(gè)設(shè)置過(guò)程和使用都非常簡(jiǎn)單?！?/p>

一套由水聽(tīng)器、數(shù)字化儀和定制開(kāi)發(fā)AI組成的裝置，能夠精確定位海豚聲吶信號(hào)點(diǎn)擊

在該項(xiàng)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(gè)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(jìn)行連接。設(shè)備能夠精確處理 15 個(gè)水聽(tīng)器的信號(hào)，進(jìn)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(jìn)而避免緩沖延遲。該設(shè)備每周處理的數(shù)據(jù)量預(yù)計(jì)將超過(guò) 8TB，這些數(shù)據(jù)將上傳至 Google Drive 進(jìn)行后續(xù)分析和 AI訓(xùn)練。

顯然，人類(lèi)無(wú)法直接為海豚示范如何移動(dòng)光標(biāo)。幸運(yùn)的是，海豚天生極具好奇心，可以通過(guò)訓(xùn)練引導(dǎo)其在特定區(qū)域執(zhí)行回聲定位。該研究項(xiàng)目希望通過(guò)鼓勵(lì)海豚的探索與嘗試，觀察其反應(yīng)并評(píng)估其自主學(xué)習(xí)能力。年輕的雄性海豚在此類(lèi)任務(wù)中表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)，并有望通過(guò)自主探索掌握在屏幕上移動(dòng)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(gè)群體中傳播并被接納。

兩塊M2p.5913 數(shù)字采集卡提供16 個(gè)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(hào)，采樣速率從 5 MS/s 至 125 MS/s，每張卡支持 1 至 8 個(gè)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(huì)使用繪畫(huà)程序后，F(xiàn)ox 還準(zhǔn)備開(kāi)發(fā)一系列游戲以豐富其日常生活。他表示：“海豚與人類(lèi)有很多相似之處，但又截然不同。這個(gè)項(xiàng)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(diǎn)和受激勵(lì)的方式都千差萬(wàn)別。例如，在一次實(shí)驗(yàn)中，兩只海豚需要在差不多相同的時(shí)間用鼻子按下按鈕，才能獲得食物獎(jiǎng)勵(lì)。當(dāng)它們掌握這項(xiàng)技能后，其中一只海豚便選擇不再參與。因?yàn)閷?duì)它而言，人類(lèi)的贊美遠(yuǎn)遠(yuǎn)比獲得食物獎(jiǎng)勵(lì)更加重要。Fox 補(bǔ)充道：“畢竟，閃耀的明星也渴望喝彩?！?/p>

關(guān)于海豚研究中心

海豚研究中心成立于1984年，位于佛羅里達(dá)州格拉西島。海豚研究中心的第一只海豚曾主演過(guò) 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(kāi)展海豚繁育計(jì)劃，還收養(yǎng)了無(wú)法野外生存的受傷海豚。海豚們生活在一個(gè)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(shí)防止掠食者進(jìn)入。欲了解更多信息，請(qǐng)?jiān)L問(wèn) https://dolphins.org。

關(guān)于Spectrum儀器

Spectrum儀器公司成立于1989年，采用獨(dú)特的模塊化理念設(shè)計(jì)并生產(chǎn)了200多種數(shù)字化儀和信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)品，其中包括PC卡（PCIe和PXIe）以及獨(dú)立的以太網(wǎng)設(shè)備（LXI）。在過(guò)去的35年間，Spectrum儀器已經(jīng)贏得了全球眾多客戶的信賴，產(chǎn)品也被眾多行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)和多所知名大學(xué)廣泛使用。Spectrum儀器總部位于德國(guó)漢堡附近，旗下產(chǎn)品均可享受長(zhǎng)達(dá)五年的質(zhì)保，以及來(lái)自工程師團(tuán)隊(duì)的卓越服務(wù)。更多詳情，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)公司官網(wǎng)www.spectrum-instrumentation.com 。

審核編輯 黃宇