જાપાનીઝ સંશોધકોએ દર્શાવ્યું છે કે ગ્રેટર જાપાનીઝ હોર્સશૂ બેટ્સ (greater Japanese horseshoe bats) ની વસાહતો તેમના ઇકોલોકેશન (echolocation) કોલ્સને એક સમાન, વહેંચાયેલ ફ્રીક્વન્સી પર લોક કરીને અકોસ્ટિક અરાજકતા (acoustic chaos) થી બચે છે. Journal of Comparative Physiology A માં પ્રકાશિત થયેલું આ સંશોધન, સોનાર, સ્વાયત્ત રોબોટ્સ અને સંરક્ષણ સેન્સર્સમાં સિગ્નલ-જામિંગ (signal-jamming) ને દૂર કરવા માટેના બાયો-ઇન્સ્પાયર્ડ (bio-inspired) માર્ગ તરફ નિર્દેશ કરે છે.

ચામાચીડિયાઓની વસાહતોમાં અકોસ્ટિક બોટલનેક (acoustic bottleneck)

ઇકોલોકેશન દ્વારા ચામાચીડિયું અલ્ટ્રાસોનિક પલ્સ (ultrasonic pulses) છોડીને અને જીવજંતુઓ તથા અવરોધો સાથે અથડાઈને પાછા આવતા પડઘા સાંભળીને "જોઈ" શકે છે. એક ભીડભાડવાળા રહેઠાણમાં, ડઝનબંધ ચામાચીડિયાઓ એકસાથે અવાજ કરે છે, જેનાથી ઓવરલેપિંગ અવાજની એક દીવાલ જેવી સ્થિતિ સર્જાય છે. આ દખલગીરી (interference) નજીકના મોથ (moth) ના ઝાંખા પડઘાને દબાવી શકે છે, જેનાથી શિકાર કરવો અને નેવિગેશન કરવું લગભગ અશક્ય બની જાય છે.

મોટાભાગની ચામાચીડિયાની પ્રજાતિઓ તેમના પિચ (pitch) ને પડોશીઓથી દૂર ખસેડીને આ સમસ્યાનો સામનો કરે છે, જે વ્યૂહરચના ત્યારે જ કામ કરે છે જ્યારે જૂથ નાનું હોય અથવા છૂટાછવાયા હોય. જોકે, જાપાનીઝ હોર્સશૂ બેટ એક અલગ રસ્તો અપનાવે છે: ફ્રીક્વન્સીઓને વિખેરી નાખવાને બદલે, તે તેમને એકસાથે લાવે છે.

એક સામૂહિક “સાયલન્ટ સ્પેક્ટ્રલ વિન્ડો” (silent spectral window)

2008-2024 દરમિયાન કરવામાં આવેલા ફિલ્ડવર્ક, જેમાં 15 કેપ્ચર ઇવેન્ટ્સનો સમાવેશ થાય છે, તેનાથી એક સ્પષ્ટ પેટર્ન જોવા મળી છે. જે ચામાચીડિયાઓએ નીચી ફ્રીક્વન્સીના કોલ્સથી શરૂઆત કરી હતી, તેઓએ ધીમે ધીમે તેમનો પિચ વધાર્યો જ્યાં સુધી તે વસાહતના મુખ્ય ટોન સાથે મેળ ખાતો ન થયો. એકવાર જૂથ તે વહેંચાયેલ ફ્રીક્વન્સી પર સ્થિર થઈ જાય, પછી એકંદર અકોસ્ટિક બેકગ્રાઉન્ડ એક નિર્ણાયક નોઈઝ થ્રેશોલ્ડ (noise threshold) થી નીચે આવી જાય છે, જે સ્પેક્ટ્રમમાં એક શાંત બેન્ડ બનાવે છે. તે બેન્ડની અંદર, જીવજંતુઓના ઝાંખા પડઘા સ્પષ્ટ રીતે સંભળાય છે.

સંશોધકોએ એ પણ નોંધ્યું છે કે ચામાચીડિયાઓ ડોપ્લર શિફ્ટ (Doppler shift) — ચામાચીડિયાની પોતાની ઉડવાની ઝડપને કારણે ફ્રીક્વન્સીમાં થતો ફેરફાર — ની કેવી રીતે ભરપાઈ કરે છે, જેથી પાછા આવતા પડઘા તેમના દ્વારા સેટ કરેલા સાંકડા હિયરિંગ વિન્ડો (hearing window) ની અંદર રહે. પરિણામ એક સંકલિત સિગ્નલ છે જે કોલર્સના ગીચ ટોળા હોવા છતાં રેન્જ અને રિઝોલ્યુશન બંને જાળવી રાખે છે.

રાત્રિના શિકારીઓથી એન્જિનિયર્ડ સેન્સર્સ સુધી

ચામાચીડિયાની વસાહતોને જે સમસ્યા નડે છે — એક જ અકોસ્ટિક જગ્યા માટે અનેક ટ્રાન્સમિટર્સ વચ્ચેની સ્પર્ધા — તે જ સમસ્યા આધુનિક સોનાર એરેઝ, ડ્રોન સ્વર્મ્સ અને ડિસ્ટ્રિબ્યુટેડ રડાર નેટવર્ક્સને પણ પરેશાન કરે છે. એન્જિનિયરો લાંબા સમયથી ટાઈમ-ડિવિઝન અથવા ફ્રીક્વન્સી-ડિવિઝન સ્કીમ્સ પર આધાર રાખે છે જેમાં સચોટ સિંક્રનાઇઝેશન અને જટિલ શેડ્યુલિંગની જરૂર પડે છે. ચામાચીડિયાનો “સ્પેક્ટ્રલ વિન્ડો” અભિગમ એક સરળ વિકલ્પ સૂચવે છે: ઉપકરણોના જૂથને સામાન્ય કેરિયર ફ્રીક્વન્સી પર એકત્રિત થવા દો અને આસપાસના બેન્ડને શાંત રાખવા માટે એડેપ્ટિવ ફિલ્ટરિંગનો ઉપયોગ કરો.

સંરક્ષણ અને સંદેશાવ્યવહાર માટે આ વિચાર શા માટે મહત્વપૂર્ણ છે

આધુનિક સંરક્ષણ પ્લેટફોર્મ્સ ઇલેક્ટ્રોનિક-જામિંગ વ્યૂહરચનાઓનો સામનો કરે છે જે સેન્સર્સને નકલી સિગ્નલોથી ભરી દે છે. સુરક્ષિત સ્પેક્ટ્રલ સ્લાઈસ બનાવવાની જૈવિક પદ્ધતિ નૌકા સૈન્યના જહાજો પરના સોનાર અથવા એરબોર્ન રડારને વધુ સ્થિતિસ્થાપક બનાવી શકે છે, ખાસ કરીને ગીચ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક વાતાવરણમાં.

વિરોધ પક્ષ અને વ્યવહારિક મર્યાદાઓ

ચામાચીડિયાના કાન અને મગજની મિકેનિક્સને સિલિકોનમાં રૂપાંતરિત કરવી સરળ નથી. ચામાચીડિયા ઝડપી, લો-લેટન્સી (low-latency) શ્રવણ ફીડબેક દ્વારા સિંક્રનાઇઝેશન પ્રાપ્ત કરે છે જે વર્તમાન સેન્સર હાર્ડવેર માટે નકલ કરવી મુશ્કેલ છે. ચામાચીડિયા પ્રમાણમાં સાંકડા અલ્ટ્રાસોનિક બેન્ડમાં કામ કરે છે જે મોટાભાગની કોમ્યુનિકેશન સિસ્ટમ્સ દ્વારા ઉપયોગમાં લેવાતી રેડિયો ફ્રીક્વન્સી સાથે સીધું મેપ થતું નથી.

આગળ શું જોવું

  • ભારતના ટેક પુશ (tech push) માટે અસરો

    ભારતના વિસ્તરતા સંરક્ષણ અને રોબોટિક્સ ક્ષેત્રો કોઈપણ એવી તકનીકથી લાભ મેળવી શકે છે જે ડિ-જામિંગ (de-jamming) ના કમ્પ્યુટેશનલ લોડને ઘટાડે છે. ચામાચીડિયાના મોડેલ પર આધારિત સ્પેક્ટ્રલ વિન્ડોનો સમાવેશ કરવાથી નેવી માટે સ્વદેશી સોનારના વિકાસને વેગ મળી શકે છે, સ્વાયત્ત ડિલિવરી ડ્રોનની વિશ્વસનીયતામાં સુધારો થઈ શકે છે, અને વન્યજીવ સંરક્ષણમાં વપરાતા અકોસ્ટિક મોનિટરિંગ સાધનોને વધુ સચોટ બનાવી શકાય છે. દેશના બાયોડાયવર્સિટી હોટસ્પોટ્સમાં વિવિધ પ્રકારની ચામાચીડિયાની પ્રજાતિઓ જોવા મળે છે, જે વધુ અભ્યાસ માટે સ્થાનિક પ્રયોગશાળા પૂરી પાડે છે.

સારાંશ

કુદરતે આખી વસાહતને એકસાથે બોલવા દે કરીને ગીચ સિગ્નલ વાતાવરણની સમસ્યા પહેલેથી જ ઉકેલી દીધી છે. જાપાનીઝ હોર્સશૂ બેટનું સિંક્રનાઇઝ્ડ ઇકોલોકેશન એન્જિનિયરો માટે એક નક્કર ટેમ્પલેટ પૂરું પાડે છે જે હવા—અથવા પાણી—સ્પર્ધાત્મક પલ્સથી ભરેલું હોય ત્યારે તેમના પોતાના સેન્સર્સને સ્પષ્ટ રાખવા માંગે છે. હવે પડકાર બાયોલોજી અને હાર્ડવેર વચ્ચે સેતુ બાંધવાનો છે, જે રાત્રિના શિકારની વ્યૂહરચનાને સ્કેલેબલ એન્ટી-જામિંગ ટેકનોલોજીમાં ફેરવી શકે.