జపనీస్ పరిశోధకులు గ్రేటర్ జపనీస్ హార్స్షూ బాట్స్ (greater Japanese horseshoe bats) సమూహాలు తమ ఎకోలొకేషన్ (echolocation) పిలుపులను ఒకే ఒక ఉమ్మడి ఫ్రీక్వెన్సీపై లాక్ చేయడం ద్వారా శబ్ద గందరగోళాన్ని (acoustic chaos) ఎలా నివారిస్తాయో చూపించారు. Journal of Comparative Physiology A లో ప్రచురితమైన ఈ పరిశోధన, సోనార్, స్వయంప్రతిపత్తి కలిగిన రోబోలు మరియు రక్షణ సెన్సార్లలో సిగ్నల్-జామింగ్ (signal-jamming) సమస్యను అధిగమించడానికి ఒక జీవ ప్రేరణాత్మక (bio-inspired) మార్గాన్ని సూచిస్తుంది.
బాట్ సమూహాలలో శబ్ద అడ్డంకులు (acoustic bottleneck)
ఎకోలొకేషన్ అనేది బాట్ అల్ట్రాసోనిక్ పల్స్లను విడుదల చేయడం మరియు కీటకాలు లేదా అడ్డంకుల నుండి తిరిగి వచ్చే ప్రతిధ్వనులను (echoes) వినడం ద్వారా దానికి "చూడటానికి" సహాయపడుతుంది. రద్దీగా ఉన్న నివాస ప్రాంతంలో, డజన్ల కొద్దీ బాట్లు ఒకే సమయంలో పిలుపులు ఇవ్వడం వల్ల శబ్దాల కలయికతో ఒక గోడలాంటి అడ్డంకి ఏర్పడుతుంది. ఈ అంతరాయం (interference) వల్ల దగ్గరలో ఉన్న మోత్ (moth) వంటి కీటకాల నుండి వచ్చే స్వల్ప ప్రతిధ్వనులను కూడా గుర్తించలేకపోవచ్చు, దీనివల్ల వేట మరియు ప్రయాణం దాదాపు అసాధ్యమవుతాయి.
చాలా బాట్ జాతులు తమ పీచ్ను (pitch) పొరుగు వాటికి దూరంగా మార్చుకోవడం ద్వారా ఈ సమస్యను ఎదుర్కొంటాయి, కానీ ఈ పద్ధతి సమూహం చిన్నదిగా ఉన్నప్పుడు లేదా తక్కువ సాంద్రతలో ఉన్నప్పుడు మాత్రమే పనిచేస్తుంది. అయితే, జపనీస్ హార్స్షూ బాట్ భిన్నమైన మార్గాన్ని ఎంచుకుంటుంది: ఫ్రీక్వెన్సీలను చెల్లాచెదురు చేయడం แทน (instead of) వాటిని ఒకే చోటికి చేరుస్తుంది.
ఒక సామూహిక "నిశ్శబ్ద స్పెక్ట్రల్ విండో" (silent spectral window)
2008-2024 మధ్య జరిగిన క్షేత్రస్థాయి పరిశోధనలు (15 క్యాప్చర్ ఈవెంట్లు) ఒక స్పష్టమైన నమూనాను వెల్లడించాయి. తక్కువ ఫ్రీక్వెన్సీ పిలుపులతో ప్రారంభించిన బాట్లు, క్రమంగా తమ పీచ్ను సమూహంలోని ప్రధాన ధ్వనితో సరిపోయేలా పెంచుకుంటాయి. సమూహం ఆ ఉమ్మడి ఫ్రీక్వెన్సీపై స్థిరపడిన తర్వాత, మొత్తం శబ్ద నేపథ్యం (acoustic background) ఒక కీలకమైన నాయిస్ త్రెషోల్డ్ (noise threshold) కంటే తక్కువకు పడిపోతుంది, తద్వారా స్పెక్ట్రమ్లో ఒక నిశ్శబ్ద బ్యాండ్ ఏర్పడుతుంది. ఆ బ్యాండ్లో, కీటకాల నుండి వచ్చే స్వల్ప ప్రతిధ్వనులు స్పష్టంగా వినిపిస్తాయి.
బాట్లు డోప్లర్ షిఫ్ట్ (Doppler shift)—అంటే బాట్ యొక్క స్వంత الطيران (flight) వేగం వల్ల కలిగే ఫ్రీక్వెన్సీ మార్పు—ను ఎలా సమన్వయం చేసుకుంటాయో కూడా పరిశోధకులు గుర్తించారు, తద్వారా తిరిగి వచ్చే ప్రతిధ్వనులు అవి సెట్ చేసుకున్న ఇరుకైన వినికిడి విండోలోనే ఉంటాయి. దీని ఫలితంగా, అనేక బాట్లు ఒకేసారి పిలుపులు ఇస్తున్నప్పటికీ, పరిధి (range) మరియు రిజల్యూషన్ (resolution) రెండింటినీ కాపాడుతూ ఒక సమన్వయ సంకేతం (coordinated signal) లభిస్తుంది.
రాత్రి వేటగాళ్ల నుండి ఇంజనీర్డ్ సెన్సార్ల వరకు
బాట్ సమూహాలను ఇబ్బంది పెట్టే అదే సమస్య—అంటే ఒకే శబ్ద ప్రాంతం కోసం బహుళ ట్రాన్స్మిటర్లు పోటీ పడటం—ఆధునిక సోనార్ అరేలు, డ్రోన్ల సమూహాలు మరియు విస్తృత రాడార్ నెట్వర్క్లను కూడా ఇబ్బంది పెడుతోంది. ఇంజనీర్లు చాలా కాలంగా టైమ్-డివిజన్ లేదా ఫ్రీక్వెన్సీ-డివిజన్ పద్ధతులపై ఆధారపడుతున్నారు, వీటికి కచ్చితమైన సమన్వయం మరియు సంక్లిష్టమైన షెడ్యూలింగ్ అవసరం. బాట్ యొక్క "స్పెక్ట్రల్ విండో" విధానం ఒక సరళమైన ప్రత్యామ్నాయాన్ని సూచిస్తుంది: పరికరాల సమూహం ఒక ఉమ్మడి క్యారియర్ ఫ్రీక్వెన్సీపైకి రావని అనుమతించడం మరియు చుట్టుపక్కల ఉన్న బ్యాండ్ను నిశ్శబ్దంగా ఉంచడానికి అడాప్టివ్ ఫిల్టరింగ్ను ఉపయోగించడం.
రక్షణ మరియు కమ్యూనికేషన్స్ రంగంలో ఈ ఆలోచన ఎందుకు ముఖ్యమైనది
ఆధునిక రక్షణ వ్యవస్థలు సెన్సార్లను తప్పుడు సంకేతాలతో నింపే ఎలక్ట్రానిక్-జామింగ్ వ్యూహాలను ఎదుర్కొంటున్నాయి. జీవశాస్త్ర ఆధారిత పద్ధతి ద్వారా ఒక రక్షిత స్పెక్ట్రల్ స్లైస్ను సృష్టించడం వల్ల, ముఖ్యంగా రద్దీగా ఉన్న ఎలక్ట్రోమాగ్నెటిక్ వాతావరణంలో నౌకాదళ నౌకలపై ఉండే సోనార్ లేదా గాలిలో ఉండే రాడార్లను మరింత దృఢంగా (resilient) మార్చవచ్చు.
ప్రతిపాదనలకు విరుద్ధమైన అంశాలు మరియు ఆచరణాత్మక పరిమితులు
బాట్ యొక్క చెవి మరియు మెదడు పనితీరును సిలికాన్ చిప్లలోకి (silicon) అనువదించడం అంత సులభం కాదు. బాట్లు వేగవంతమైన, తక్కువ లాటెన్సీ (low-latency) కలిగిన శ్రవణ ఫీడ్బ్యాక్ ద్వారా సమన్వయాన్ని సాధిస్తాయి, దీనిని ప్రస్తుత సెన్సార్ హార్డ్వేర్ అనుకరించడం కష్టమవుతోంది. అంతేకాకుండా, బాట్లు ఒక సాపేక్షంగా ఇరుకైన అల్ట్రాసోనిక్ బ్యాండ్లో పనిచేస్తాయి, ఇది చాలా కమ్యూనికేషన్ వ్యవస్థలలో ఉపయోగించే రేడియో ఫ్రీక్వెన్సీలకు నేరుగా సరిపోదు.
తదుపరి గమనించాల్సిన అంశాలు
భారతదేశ సాంకేతిక పురోగతిపై ప్రభావం
డి-జామింగ్ (de-jamming) యొక్క కంప్యూటేషనల్ లోడ్ను తగ్గించే ఏ సాంకేతికత అయినా భారతదేశం విస్తరిస్తున్న రక్షణ మరియు రోబోటిక్స్ రంగాలకు ప్రయోజనం చేకూరుస్తుంది. బాట్ నమూనా స్పెక్ట్రల్ విండోను చేర్చడం వల్ల నౌకాదళం కోసం స్వదేశీ సోనార్ అభివృద్ధి వేగవంతం కావచ్చు, స్వయంప్రతిపత్తి కలిగిన డెలివరీ డ్రోన్ల విశ్వసనీయత మెరుగుపడవచ్చు మరియు వన్యప్రాణి సంరక్షణలో ఉపయోగించే శబ్ద పర్యవేక్షణ సాధనాలను మెరుగుపరచవచ్చు. దేశంలోని బయోడైవర్సిటీ హాట్స్పాట్లలో వివిధ రకాల బాట్ జాతులు ఉండటం వల్ల, తదుపరి అధ్యయనాలకు ఇది ఒక స్థానిక ప్రయోగశాలగా ఉపయోగపడుతుంది.
ముగింపు (Takeaway)
ఒక సమూహం అంతా ఏకగ్రీవంగా మాట్లాడేలా అనుమతించడం ద్వారా ప్రకృతి ఇప్పటికే రద్దీగా ఉన్న సిగ్నల్ వాతావరణ సమస్యను పరిష్కరించింది. గాలి లేదా నీరు పోటీ పడే పల్స్లతో నిండి ఉన్నప్పుడు, తమ సెన్సార్లను స్పష్టంగా ఉంచుకోవాలని చూసే ఇంజనీర్లకు జపనీస్ హార్స్షూ బాట్ యొక్క సమన్వయ ఎకోలొకేషన్ ఒక స్పష్టమైన నమూనాను అందిస్తుంది. ఇప్పుడు సవాలు ఏమిటంటే, జీవశాస్త్రం మరియు హార్డ్వేర్ను అనుసంధానిస్తూ, ఈ రాత్రి వేట వ్యూహాన్ని ఒక స్కేలబుల్ యాంటీ-జామింగ్ సాంకేతికతగా మార్చడం.