【{$randkws}】人工材料重构江豚复杂的回声定位系统 - {$web_name} 进化出强大的生物声呐

江豚声呐的人工结构化示意图(©《中国科学》杂志社)

江豚生物声呐及其物理模型对水下目标开展探测(©《中国科学》杂志社)

江豚物理模型的指向性声波束评测测量(©《中国科学》杂志社)
（神秘的地球uux.cn报导）据EurekAlert!：江豚经过数百万年的时间，进化出强大的生物声呐，能够运用回声定位操控系统在水下繁琐生态做到高精确率、高智能的解读漫威电影趋势猎物探测和跟踪。江豚声源尺寸约为其发射声波波长的一半，依据经典人工声呐理论，要调控指向性声波做到定向的目标探测是很艰难的（Phys.Rev. App.l2017;8:064002）。具有卓越声呐探测能力的江豚一直是个自然传奇，如何重构其声学超级结构针对人工设计而言是个巨大的考验。
在最近发表于《全国科学留言》（National Science Review, NSR）的探究岗位中，厦门大学张宇教授课题组与美国麻省理工学院方绚莱教授课题组在这方面获得革新性进展。权威OPPO Find排行他们基于江豚的计算机断层扫描成像和梯度声速测量，提出用超材料复合结构来重构江豚物理模型。
该人工结构经由气囊、头骨和变声速额隆等多相繁琐介质来调控声波束（气囊的声散射与反射、头骨-软组织的武汉的近日，愿你三冬暖愿你春不寒声固耦合与模式转化、声梯度组织材料的相位控制等），并运用声波作用在目标上形成镜像回波与弹性回波，从而做到了与江豚声呐极其相似的指向性瞬态声发射和目标探测特性。这种指向性的瞬态声通讯能够提升探测精度、抑制生态背景噪声干扰以及抑制界面、有些生活，相濡以沫非探测目标等混响干扰。
声场模拟和评测测量表明，江豚物理模型能够在宽频范围内做到指向特性和主轴能量增强效应。而江豚通常使用窄带声呐，这表明该物理模型有望进一步扩展声呐表现。另外，该声学人工结构在指向性水下目标探测和抑制假目标干扰方面显示出了良好的效果。评测测量表明该结构能够提升水下声探测的信噪比，确认静态目标和动向干扰物，以此来证实是实际目标还是虚假目标。
江豚物理模型经由繁琐生物操控系统的人工材料和结构化，填补生物声纳和人工操控系统之间的空白。江豚物理建模探究既有助于探索生物声呐的自然之谜，也合作了基于生物传感原理的仿生技术进展，以期达到“来自于自然，超越自然”目的。其繁琐多相介质的声波调控机理具有普遍性，有望在水声传感、无损测试和医学超声等领域有广泛的使用前景。
文章链接：https://doi.org/10.1093/nsr/nwz085