जपानी संशोधकांनी दाखवून दिले आहे की, 'ग्रेटर जपानी हॉर्सशू' (greater Japanese horseshoe) वटवाघळांच्या वसाहती त्यांच्या इकोलोकेशन (echolocation) कॉल्सना एकाच सामायिक फ्रिक्वेन्सीवर (frequency) केंद्रित करून ध्वनीचा गोंधळ टाळतात. Journal of Comparative Physiology A मध्ये प्रकाशित झालेला हा शोध, सोनार, स्वायत्त रोबोट्स आणि संरक्षण सेन्सर्समधील सिग्नल-जॅमिंग (signal-jamming) कमी करण्यासाठी एक जैव-प्रेरित (bio-inspired) मार्ग सुचवतो.

वटवाघळांच्या वसाहतींमधील ध्वनीचा अडथळा (acoustic bottleneck)

इकोलोकेशनमुळे वटवाघळांना अल्ट्रासोनिक पल्स (ultrasonic pulses) सोडून आणि कीटक व अडथळ्यांवरून परावर्तित होणाऱ्या प्रतिध्वनींवरून (echoes) "पाहणे" शक्य होते. गर्दीच्या वसाहतीत, डझनभर वटवाघळे एकाच वेळी आवाज काढतात, ज्यामुळे एकमेकांवर आदळणाऱ्या आवाजाचा एक थर तयार होतो. या व्यत्ययामुळे जवळच्या पतंगाचा मंद प्रतिध्वनीही दबला जाऊ शकतो, ज्यामुळे शिकार करणे आणि दिशा शोधणे जवळजवळ अशक्य होते.

बहुतेक वटवाघळांच्या प्रजाती त्यांच्या शेजारील वटवाघळांच्या आवाजापासून स्वतःचा पिच (pitch) बदलून या समस्येवर मात करतात; ही युक्ती तेव्हाच काम करते जेव्हा समूह लहान असतो किंवा विखुरलेला असतो. मात्र, जपानी हॉर्सशू वटवाघळ वेगळा मार्ग अवलंबते: फ्रिक्वेन्सी विखुरण्याऐवजी, ती त्यांना एकत्र आणते.

एक सामूहिक "शांत स्पेक्ट्रल विंडो" (silent spectral window)

२००८-२०२४ मधील क्षेत्रीय संशोधनातून (fieldwork), ज्यामध्ये १५ वेळा वटवाघळांना पकडण्यात आले होते, एक स्पष्ट नमुना दिसून आला. ज्या वटवाघळांनी कमी फ्रिक्वेन्सीच्या आवाजापासून सुरुवात केली, त्यांनी हळूहळू त्यांचा पिच वाढवला जोपर्यंत तो वसाहतीच्या मुख्य आवाजाशी जुळला नाही. एकदा का समूहाने त्या सामायिक फ्रिक्वेन्सीवर स्थैर्य प्राप्त केले की, एकूण ध्वनी पार्श्वभूमी (acoustic background) एका महत्त्वपूर्ण गोंधळाच्या मर्यादेच्या (noise threshold) खाली आली, ज्यामुळे स्पेक्ट्रममध्ये एक शांत पट्टा तयार झाला. त्या पट्ट्यामध्ये, कीटकांचे मंद प्रतिध्वनी स्पष्टपणे ऐकू येतात.

संशोधकांनी हे देखील नोंदवले आहे की वटवाघळे 'डॉप्लर शिफ्ट' (Doppler shift) — वटवाघळाच्या स्वतःच्या उडण्याच्या वेगामुळे फ्रिक्वेन्सीमध्ये होणारा बदल — कसा भरून काढतात, जेणेकरून परत येणारे प्रतिध्वनी त्यांनी सेट केलेल्या अरुंद श्रवण खिडकीमध्ये (hearing window) राहतील. याचा परिणाम म्हणजे एक समन्वित सिग्नल मिळतो, जो मोठ्या संख्येने आवाज करणाऱ्या वटवाघळांच्या गर्दीतही रेंज आणि रिझोल्यूशन (resolution) दोन्ही टिकवून ठेवतो.

रात्रीचे शिकारी ते इंजिनिअर्ड सेन्सर्स

वटवाघळांच्या वसाहतींना भेडसावणारी तीच समस्या — एकाच ध्वनी क्षेत्रासाठी (acoustic real estate) अनेक ट्रान्समिटर्समधील स्पर्धा — आधुनिक सोनार अ‍ॅरे, ड्रोनचे थवे आणि वितरित रडार नेटवर्कमध्येही दिसून येते. इंजिनिअर्स प्रदीर्घ काळापासून 'टाइम-डिव्हिजन' किंवा 'फ्रिक्वेन्सी-डिव्हिजन' योजनांवर अवलंबून आहेत, ज्यासाठी अचूक सिंक्रोनाइझेशन आणि जटिल शेड्युलिंगची आवश्यकता असते. वटवाघळांचा "स्पेक्ट्रल विंडो" दृष्टिकोन एक सोपा पर्याय सुचवतो: उपकरणांचा समूह एका सामायिक कॅरियर फ्रिक्वेन्सीवर एकत्र येऊ द्या आणि आजूबाजूचा पट्टा शांत ठेवण्यासाठी अडॅप्टिव्ह फिल्टरिंगचा (adaptive filtering) वापर करा.

संरक्षण आणि दळणवळणासाठी ही कल्पना का महत्त्वाची आहे

आधुनिक संरक्षण प्लॅटफॉर्मला इलेक्ट्रॉनिक-जॅमिंगच्या अशा रणनीतींचा सामना करावा लागतो, ज्यामुळे सेन्सर्समध्ये बनावट सिग्नलचा पूर येतो. एक संरक्षित स्पेक्ट्रल स्लाईस (spectral slice) तयार करण्याची जैविक पद्धत नौदलाच्या जहाजांवरील सोनार किंवा हवाई रडार अधिक लवचिक (resilient) बनवू शकते, विशेषतः गर्दीच्या इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक वातावरणात.

प्रतिवाद आणि व्यावहारिक मर्यादा

वटवाघळांच्या कानांची आणि मेंदूची यंत्रणा सिलिकॉन चिप्समध्ये (silicon) रूपांतरित करणे सोपे नाही. वटवाघळे जलद, कमी-लॅटन्सी (low-latency) ऑडिओ फीडबॅकद्वारे सिंक्रोनाइझेशन साध्य करतात, जे सध्याच्या सेन्सर हार्डवेअरला हुबेहूब करणे कठीण जाते. तसेच, वटवाघळे एका तुलनेने अरुंद अल्ट्रासोनिक बँडमध्ये कार्यरत असतात, जो बहुतेक दळणवळण प्रणालींद्वारे वापरल्या जाणाऱ्या रेडिओ फ्रिक्वेन्सीशी थेट जुळत नाही.

पुढे काय पाहावे

  • भारताच्या तंत्रज्ञान क्षेत्रातील प्रगतीसाठी याचे महत्त्व

    भारताचे विस्तारत असलेले संरक्षण आणि रोबोटिक्स क्षेत्र अशा कोणत्याही तंत्राचा फायदा घेऊ शकते जे 'डी-जॅमिंग'चा (de-jamming) संगणकीय भार कमी करते. वटवाघळांच्या मॉडेलवर आधारित स्पेक्ट्रल विंडोचा वापर केल्यास नौदलासाठी स्वदेशी सोनारचा विकास वेगवान होऊ शकतो, स्वायत्त डिलिव्हरी ड्रोनची विश्वासार्हता सुधारू शकते आणि वन्यजीव संरक्षणासाठी वापरली जाणारी ध्वनी मॉनिटरिंग साधने अधिक अचूक होऊ शकतात. देशातील जैवविविधतेचे केंद्र (biodiversity hotspots) विविध प्रकारच्या वटवाघळांचे निवासस्थान आहेत, जे पुढील अभ्यासासाठी एक स्थानिक प्रयोगशाळा उपलब्ध करून देतात.

सारांश

निसर्गाने संपूर्ण वसाहतीला एकसुरात बोलू देऊन सिग्नलच्या गर्दीच्या वातावरणाची समस्या आधीच सोडवली आहे. जपानी हॉर्सशू वटवाघळाचे सिंक्रोनाइझ्ड इकोलोकेशन इंजिनिअर्ससाठी एक ठोस नमुना (template) प्रदान करते, ज्यांना हवा किंवा पाणी स्पर्धक पल्सने भरलेले असतानाही आपले सेन्सर्स स्पष्ट ठेवण्यासाठी प्रयत्न करायचे आहेत. आताचे आव्हान म्हणजे जीवशास्त्र आणि हार्डवेअर यांच्यातील अंतर कमी करणे आणि रात्रीच्या शिकारीच्या या रणनीतीचे रूपांतर एका स्केलेबल अँटी-जॅमिंग तंत्रज्ञानात करणे हे आहे.