Delfine verfügen über ein erstaunlich präzises Echoortungssystem, das es ihnen ermöglicht, Beutetiere in einem kleinen räumlichen Bereich exakt zu lokalisieren. Das Dolphin Research Center (DRC) auf den Florida Keys entwickelt ein Projekt mit einer Anordnung von 15 Hydrophonen, um die Sonarklicks der Delfine abzuhören. Diese Signale werden dann mit einem 16-Kanal-Digitizersystem von Spectrum Instrumentation erfasst, digitalisiert und anschließend mithilfe einer speziell entwickelten KI verarbeitet, um aus den verschiedenen Signalen den Fokus der Sonarklicks zu bestimmen. In einer zweiten Phase, am Ende dieses Jahres, wird diese Technik genutzt, um einen Cursor auf einem Unterwasserbildschirm zu steuern. Die Delfine können den Cursor mit ihren Sonarklicks bewegen und dann Ergebnisse auf dem Bildschirm sehen. Eine Kombination aus Hydrophonen, Digitizern und einer speziell entwickelten KI kann den Fokus der Delfin-Sonarklicks lokalisieren.
Jesse Fox, IT-Direktor im Dolphin Research Center, erklärt: „Ich bin von diesem Projekt begeistert, weil es viele neue Möglichkeiten der Kommunikation bietet. Derzeit verfügen wir nur über begrenzte objektive Methoden, um die Reaktionen der Delfine auf Reize oder, wenn man so will, „Fragen“ zu erfassen. Das Konzept dieses neuen Versuchsaufbaus gibt es schon seit einigen Jahren, es ist vergleichbar mit dem Drücken einer Taste, nur auf einem viel höheren Niveau. Mit einem in Echtzeit bewegten Cursor, gesteuert von einem Delfin, beginnt eine völlig neue Ära in der Tierkognition und in der Erforschung von Delfinen! Wir hoffen, das komplette System bis Ende 2025 zu installieren. Mein erster Wunsch ist es dann, ein Grafikprogramm zu schreiben, mit dem die Delfine malen können!“
Daten für die präzise Ortung
Bei diesem Projekt wurden kürzlich die Digitizer getauscht, da die vorherigen Karten zu viele Daten sammelten und dadurch Bufferprobleme verursachten, die eine Echtzeit-Datenverarbeitung verhinderten. „Die Karten von Spectrum erfassen genau die richtige Datenmenge, die für eine präzise Analyse der Echoortung nötig ist. Außerdem nehmen die Karten die exakte Menge an Umgebungsgeräuschen auf, was entscheidend ist, damit die KI die Signale vollständig erkennen kann. Wir verwenden die Software SBench 6 von Spectrum zur Steuerung der Karten, die sehr einfach einzurichten und zu bedienen ist“, sagt Jesse Fox.
Zwei Spectrum M2p.5913 Digitizerkarten mit jeweils 5 MS/s Abtastrate, 8 Kanälen und 16 Bit Auflösung sind über ein Spectrum Star-Hub-Modul miteinander verbunden, um eine perfekte Synchronisierung zu gewährleisten. Dies ermöglicht die Verarbeitung der 15 Hydrophonsignale, um den Punkt, auf den der Delfin seine Echoortung fokussiert hat, präzise zu bestimmen. Der große integrierte Speicher der A/D-Karten kann die Daten ohne Buffering zur Verarbeitung weiterleiten. Das komplette System liefert mehr als 8 TB Daten pro Woche, die auf Google Drive hochgeladen werden, um die von einem Team in Portugal speziell programmierte KI zu trainieren.
Trial and Error
Ein offensichtliches Problem ist, dass Menschen Delfinen nicht zeigen können, wie man den Cursor bewegt. Glücklicherweise sind Delfine unglaublich neugierig und können dazu animiert werden, eine bestimmte Stelle per Echoortung zu untersuchen. Ziel ist es, die Tiere mit dem Bildschirm experimentieren zu lassen und zu beobachten was passiert. Junge Männchen sind besonders gut darin und sollten selbst lernen können, wie man den Cursor auf dem Bildschirm bewegt. Delfine lernen auch voneinander, sodass sie diese neue Fähigkeit sicherlich an andere Delfine weitergeben können.
Nach einem ersten Programm zum Malen und Zeichen will Jesse Fox zahlreiche Spiele programmieren, um das Leben der Delfine zu bereichern. „Sie sind uns sehr ähnlich und doch so anders“, berichtet er. „Dieses Projekt wird uns endlich Einblick in ihre Denkweise verschaffen.“ Er fügt hinzu, dass Delfine unterschiedliche Interessen haben und - wie beim Menschen - variiert es von Individuum zu Individuum. Ein Beispiel dafür ist ein Experiment, bei dem zwei Delfine etwa gleichzeitig mit der Schnauze einen Knopf drücken mussten, um Fische freizulassen. Nachdem das Paar dies herausgefunden hatte, hörte einer der Delfine auf mitzumachen, denn es gab kein Lob von einem Menschen mehr, was ihm wichtiger war als Futter. „Ein Star braucht seinen Applaus“, erklärt Jesse.
Über: DRC - Dolphin Research Center
Das Delfinforschungszentrum auf der Insel Grassy Key, mitten in der Inselkette der Florida Keys, wurde 1984 gegründet. Das erste Tier im Zentrum war das Delfinweibchen, das im Spielfilm von 1963 «Flipper» spielte. Dank des Zuchtprogramms des Zentrums sind ihre Nachkommen noch immer dort, zusammen mit geretteten Delfinen, die nicht in die Wildnis entlassen werden konnten. Die Delfingruppe lebt beim Forschungszentrum in einer Lagune, mit speziellen Sicherheitszäunen, welche die natürlichen Feinde der Delfine, wie Orcas und Haie, abhalten. Weitere Informationen finden sich unter https://dolphins.org
