W jaki sposób człowiek w sygnałach delfin echolokacyjnych

Dolphin jest nieosiągalny dla lokalizacji urządzeń sztucznych sprawność sonaru. On lotsiruetsja osad, który spadł do wody w odległości 15m- koncepcje wielkości tego samego kształtu, różnią się o kilka procent, ich materialu odróżnia jak szczegóły tomograf wewnętrznej struktury obiektów w wodzie lub w warstwie mułu, ich kształt i inne parametry, wykrywa ryby jadalne trzy kilometry dalej, i różni się od tego, że nie przechodzi do jedzenia.

Osiąga się to poprzez system doskonałości sonaru-mózg. Rysunek przedstawia wysoce schematyczną strukturę funkcjonowania Delfin sonaru.

Video: orki pokazać na Florydzie

Sygnałami echolokacyjnych delfinów, naukowcy byli w stanie dowiedzieć się, w jaki sposób te ssaki morskie „zobaczyć” osobę w wodzie. sygnały sonaru zarejestrowane podwodne mikrofony zostały przekształcone w obrazy. Jest donosi Daily Mail.

I tak to wygląda ...

Badanie zostało przeprowadzone w delfinarium w Puerto Aventuras (Quintana Roo, Meksyk). Nurek Jim McDonough (Jim McDonough) umieścić na pas wagi i aktywnie wydychane powietrze. Zdecydowano się nie używać sprzętu do nurkowania, jak bąbelki z niego miałoby wpływ na wynik eksperymentu. Sygnały (mikrofon zapisywane na sygnały echa z delfinem skierowanym McDonough) zostały przeniesione do brytyjskiego naukowca Johna Stuarta Reed (John Stuart Reid) - specjalista fizyki CymaScope aparatury obrazowania akustycznej twórca dźwięku.

Podstawową zasadą urządzenia - transformacja drgań dźwiękowych w wahań wody. Początkowo naukowcy załadowany sekwencję sygnałów ultradźwiękowych CymaScope Echolokacja Delfin, umieszczenie kamery w trybie odtwarzanie wideo. Na powierzchni wody, ujrzeli jakąś dziwną postać. Potem stracił powrotem wideo klatka po klatce, a po chwili zobaczył niewyraźną sylwetkę człowieka. Komputerowe przetwarzanie obrazu przyniósł nowe części (w szczególności, naukowcy byli w stanie zobaczyć pas balastowy McDonough).

Wcześniej (w 2012 roku) przez te same metody biologów zorientowali się, jak zwierzęta postrzegają obiekty nieożywione.

Zatem echolokacji delfiny pozwala „zobaczyć” Nie tylko cienie obiektów, ale kontury powierzchni. „Uważamy, że delfiny mogą używać języka dźwięku, wideo - język obrazów, które podzielić się z siebie (sygnały echolokacyjnych kodujących zdjęcia - uwaga” „Lenta.ru)” - powiedział autor badania Jack Kassevits (Jack Kassewitz).

A teraz prześledźmy szczegóły jak to działa.

Wideo: Rosnieft zbadać morzu Morze Czarne

Przewód do nosa (1) rozciąga się od Blowhole łatwo połączyć trzy pary poduszek powietrznych (2) tworzącą komorę otoczoną przez układ mięśni promieniowych.

Membrany znajdują się w miejscu połączenia z worków z nosowego, gdy powietrze wieje z lewej strony worka z prawej lub odwrotnie generowania drgań ultradźwiękowych, które są skupione przez reflektor (3), która jest paraboliczny wycięcie w przedniej części czaszki, a soczewka akustycznego (4) stanowiących formacji tłuszczowych otoczeniu układu mięśniowego, w razie potrzeby, zmienia swój kształt i, w konsekwencji, długość ogniskowej.

Daje to ultradźwiękowe wiązki (5), przy czym częstotliwość i ukierunkowanie, które mogą się różnić. Od się obiekt 6 rozprasza padająca na nią, i jest odczuwana przez układ antenowy w trzech obszarach (7) rozmieszczone na receptory skóry i żuchwowych rastruma delfina.Eti pola akustycznego tworzy na skórze o gęstości rozkładu około 600 jednostek na 1 cm kwadratowy i są w rzeczywistości przestrzenny hologram układ odbierający.

Ten schemat jest czysto arbitralny. Rzeczywisty kształt jego elementów jest znacznie trudniejsze. Jednak obraz z tych anatomicznych szczegółów utrudniłoby tylko zrozumienie zasady systemu.

Uczyńmy małą dygresję. Prędkość ruchu delfinów w wodzie może osiągnąć velichiny50-60 km / h, która jest znacznie większa niż potencjalne mięśni energii. Po raz pierwszy ten fakt zwrócił uwagę Johna Graya.

Ujawnił, że usprawniony stałe identyczne wielkości i kształcie delfina musiałaby wydać w celu pokonania około siedem razy więcej pojemności odporność na wodę, niż ta, którą posiada.

Fakt ten, który później otrzymał nazwę „Greya Paradox”, ze względu na fakt, że współczynnik oporu w przepływie laminarnym są znacznie niższe niż w burzliwy.

Wyjaśnić paradoksu Grey szczególnej struktury i funkcjonowania skóry o właściwościach hydrofobowych i tłumiących, a mechanizm mechanicznych, takich jak skóra, a cały korpus Delfin.

Przede wszystkim, powierzchnie skóry, jest całkowicie gładka i posiada hydrofobowe-stan materii (gdzie Delfin wyłania, kropel wody na skórze). Gładkość powierzchni zapewnia jej stałą aktualizację, złuszczanie martwych części, która chroni przed zanieczyszczenia, tak charakterystycznych dla statków morskich i wielu mieszkańców mórz. Jest to pierwszy etap zabezpieczenia, który zapewnia minimalny współczynnik tarcia.

Drugi etap stanowi Średnia ochrona chłodzeniem wodne dokładnej skali pulsacji ciśnienia formacji prognostyczne turbulencji.

W tym celu, naskórka składa się z dwóch warstw: zewnętrzna cienka i leżące pod spodem lub spinous kiełkowania. Kiełki spinous warstwa zawiera sprężyste sutki skóry właściwej, które zapewniają niezawodne sprzężenie ze absorber - warstwę tłuszczu, przesycone gęstego splotu włókien kolagenu i elastyny.

Pierwszy i drugi etap - pasywny.
Pod warstwą tłuszczu jest warstwa rozwinięty system mięśni podskórnych i naczyń krwionośnych. Jest to trzeci poziom ochrony.

Trzeci etap działa ochrona jest następujący. Istotnym warunkiem dla utrzymania przepływu laminarnego (bezwirowy) jest obecność wzdłużnej ujemny gradient ciśnienia, co zapobiega powstawaniu wirów. Raz w dowolnym miejscu na skórę wykazuje tendencję do tworzenia pozytywny muskulaturny gradiencie przesyconą warstwy krwi natychmiast zmianę kształtu powierzchni ciała Delfin w odpowiednim położeniu takim, że eliminuje tę tendencję. Jest to aktywna ochrona mięśniowo-hydraulicznych.

Informacja o zakresie ciśnienia wytworzeniem odpowiednich receptorów, które obejmują całe ciało Delfin. Jeden z receptorów dotykowych u zwierząt i ludzi są włosy. Delfin, straciła włosy w trakcie jego ewolucji, co zostało przekształcone z nich w tych receptorów. Pole-dając woda płynąca wokół nych analizie odpowiedniej części mózgu i daje rozkazy autonomicznego układu nerwowego, układu sterowania, mięśni i krwi.

Tę samą rolę w utrzymaniu laminarny przepływ wokół ciała delfina gra jego część ogona, który tworzy ruch ujemny gradient ciśnienia. Jest to czwarty poziom ochrony.

Kiedy delfin jest konieczne, aby osiągnąć najwyższą możliwą prędkością, na przykład, przed skoku wzwyż, że zawiera „dopalacza”, zmieniając skórę w dodatkowy silnik. Przy dużej prędkości filmowania wyraźnie widać, w jaki sposób Delfin ciało działa w kierunku poprzecznym ogon „fałd” z występami skóry, które jest dodatkowy mechanizm śruby napędowej.

Zatem wszystkie delfina jest silnik z najwyższym stopniem doskonałości, zdolność do poruszania się z dużą prędkością, a jednocześnie w sposób całkowicie laminarny przepływ.

Oznacza to między innymi, że nie ma przepływu i hałas, który jest tak bogaty w morskich obiektach inżynierskich.

A teraz, co odwrót zakończyć i powrócić do sonaru, wiedząc, że porusza delfinów bez tworzenia hydrodynamicznego hałasu.

Wszystkie ludzkie ciało jest pokryte gęstą siecią receptorów dotykowych. Receptory dotyku i ciśnienia (receptory mechaniczne) w ludzkiej skórze więcej niż 600 tys. Ten Pacini i Meissner ciałka i tarcze Merkel.

Mechanoreceptory dostrzec, w tym wibracje i dźwięk. Ten ostatni nie jest ich głównym celem - do tego celu są uszy. Istnieją jednak przypadki, w których dziecko głuchych, kładąc ręce na stole lub umieścić swoje stopy na podłodze, można słuchać muzyki.

Delfiny mechanoreceptory najwyraźniej znacznie więcej niż człowiekiem. W procesie ewolucji, mają przekształcony wielu tysięcy hydrofonów, obejmujące całe ciało delfina. W wyniku tego, powierzchnia ciała Delfin jest wysoce rozwinięta wielofunkcyjny układ antenowy do pracy w zakresie częstotliwości od kilku herców do 200 kHz, z bardzo niskim poziomem hałasu i wytwarza się w wyjątkowym aparatura do analizy - mózg.

Innymi słowy, wszystkie ciała Delfin - idealny oka akustyczny, który może pracować zarówno w trybie aktywnym i pasywnych widoczność i zdolności do skupienia maksymalnej rozdzielczości w pożądanym kierunku.

Różnica pomiędzy optyczną i akustyczną oka jest tylko, że w pierwszym przypadku, analiza informacji na podstawie prawa optyki geometrycznej, a drugi - na podstawie przepisów prawa holografii akustycznej.

Układ soczewek jest jedynie informacje, które można uzyskać z jednego receptora, to amplituda ciśnienia akustycznego. System przetwarzania obrazu holograficznego stosuje się jako amplitudy i fazy. Ponieważ antena holograficzny niesie wiele informacji z każdego z receptorem, powstałe obrazy są bardziej pouczające. Ponadto, ponieważ receptory pokrycie całego ciała Delfin, tj Antena ma maksymalny rozmiar, rozdzielczość i ma wartość maksymalną osiągalną.

W oparciu o powyższe, uważamy ogólny schemat systemu delfin sonaru.

Delfin jako odbiorczego emitujące gidroakusticheskayasistema.

Pierwszego podsystemu - uszach (1), uzupełnione trzecim urządzeniu odbiorczym - żuchwy. Zapewnia on, w ogóle, odbiór sygnałów komunikacyjnych, ale również zapewnia funkcje podwodnego sytuacji.

Drugi podsystem - wszystkie rodzaje dźwięków w zakresie 10 Hz - 196 kHz. Jego powierzchnia emisyjna (2).

Trzeci podsystem - system bliskiego zasięgu sonaru pracuje w strefie (3), wykorzystuje się większość wysokiej częstotliwości sonaru signaly.Te samymi receptorami, które są rozmieszczone z dużą gęstością na przedniej stronie o mniejszej gęstości znajduje się na powierzchni całego ciała i formy Delfin jest wielokrotnością szerokopasmowy sonaru anteny odbiorczej z okrągłymi charakterystyka promieniowania (4).
Ten podsystem zapewnia pokrycie holograficzny otrzymaniu podwodnego środowiska pracy w obu trybach aktywnych i pasywnych, a także uzupełnia pracę pierwszego podsystemu.

Dolphin można dostrzec dźwięki taką częstotliwością, że jest niezdolny do gry, w przeciwieństwie do ssaków lądowych i ludzi, którzy słyszą dźwięki, ale takie same częstotliwości, które publikują.

Dolphin sonar ma kilka systemów informacyjnych częściowo pokrywających się i pracujących parallelno.Razdelenie informacje przychodzące, a jego współpraca przetwarzanie odbywa się w przewodzie zasilającym, w czasie rzeczywistym.

Wideo: Garbage wszedł do chaty podziemia

Tak więc, znaczne polepszenie / szum sygnału i kierunkowych związek odbioru, zapewniając wysoką rozdzielczość przestrzenną widoczność, który utrzymuje się zarówno w trybie aktywnym i pasywne, które jest niedostępne dla sprzętu.

Otrzymane informacje są zakodowane w mózgu, prawdopodobnie w postaci obrazów czterowymiarowych (trzy przestrzennych oraz jeden).
Informacje dla delfina kanał sonar jest o wiele bardziej niż wizja na osobę. Inne zmysły odgrywają rolę pomocniczą.

Co delfina za pomocą swojego systemu sonaru?

Widzi powierzchnię, zobaczyć dno ze wszystkimi szczegółami swojej strukturze, w tym szczegółów leżących niżej warstwy skał zbiornikowych widzi przedmioty leżące na dnie, w tym leżące głęboko w Ile-patrz cechy każdego obiektu, jego właściwości rozmiar, kształt, materiał, wewnętrzny mechanizm.

On nie może „powiedzieć” o konkretnej sprawie, jeżeli nie wcześniej go widziałem. Jeśli jednak nie ma dwa podobne do każdego innego przedmiotu, to jest w pewnej szkolenia można odróżnić od siebie parametrów: rozmiaru, kształtu, materiału, co w temperaturze Licia unieważnienie środku, kształt i wielkość tych pustych przestrzeni, itd.

Widzi wszystko wokół niego obiektów pływających (w ogóle, jak to było „widzenie peryferyjne”), a jeśli coś go zainteresowało, to koncentruje się na surowości jego dźwiękowej wizji. Nawiasem mówiąc, kiedy delfin pływać lub chcą zobaczyć coś, to sprawia, że ​​ruchy głowy, bardzo podobny do ruchów osoby uczniów w podobnych sytuacjach.

Kilka prostych przykładów. Delfin rozpoznaje dwa identyczne w kształcie i wielkości obiektu, ale wykonane jedno - ze stali, drugiej - z dwóch identycznie obróbce piłki latuni- stałe ze stali, które różnią się od średnicy 2-3% - dwie identycznego zamkniętym grubościennej wydrążonego cylindra wgłębieniem częściowo wypełniony wodą, gdy różnica poziomów wody w nich CO-stavlyaet 3-4 mm, i tak dalej.

Bardziej złożony przykład. Jeśli woda unosi się kilka osób, wśród nich znak delfinów, delfin będzie pływać mu jeśli znajomość ma pozytywny wydźwięk. Jeśli pływanie w tym samym czasie, nawet w dużej odległości, kilka znanych osób, z wykształcenia delfin będzie pływać w przypadku otrzymania polecenia dokładna, któremu zostanie ona podana.

Jak to się dzieje? Każdy obiekt jest podwodnego pola transformatorowe sonar w otaczającej przestrzeni. W niektórych częstotliwości przeważa odbicie fali padającej na obiekcie kilku - absorpcji. przesunięcie faz i zmieniając strukturę pola zakłóceń, przedmiotem pochłoniętej energii akustycznej reradiated je na własnych częstotliwościach rezonansowych, etc.

Każdy Delfin sonaru impuls emitowany radarowe odbite od obiektu, zawiera informację o jego położenie, wielkość i kształt (kąt a w czasie przybycia fali echa). Energia impulsu mającego postać funkcji delta, pobudza cały zakres częstotliwości rezonansowych naturalnego przedmiotu, który tworzy unikalny obraz dźwiękowy.

Podstawowe informacje delfin sonar zapewniają aktywną przednią (wysoka rozdzielczość) i okrągłą (gruboziarnisty rozdzielczość), jak i pasywny stereofonicznego odbierający słuchowe okoliczne pola akustyczne.

Ale jest to możliwe i wprowadza pewien wkład w systemie holograficznym działającej w trybie pasywnym (bez własnego oświetlenia) w zależności od zniekształceń przedmiotów pól interferencyjnych na różnych częstotliwościach generowanych przez źródła zewnętrzne jako spójny i szerokopasmowej emisji tła.