Интернет животных. Новый диалог между человеком и природой

Интернет животных – это, несомненно, технологическая революция. А в каждой технологической революции есть центральная инновация. Движущей силой интернета животных являются миниатюрные датчики, достаточно мощные для того, чтобы посылать данные во Вселенную. На международной космической станции (МКС, ISS) в ближайшие годы будет установлена антенна, способная принимать их сигналы. Биологи рассчитывают на экспоненциальное увеличение объема информации. Сигналы, ослабленные за счет дальности расстояния и обработанные на МКС, направятся в банк данных, где они будут переведены в графические изображения. Мощность антенны МКС позволит ей принимать сигналы примерно с 15 тысяч передатчиков. В дальнейшем предполагается монтировать такие антенны на всех спутниках, которые находятся на небольшом расстоянии от Земли, чтобы расширить зону покрытия и наблюдать за животными в режиме реального времени. Однажды станет возможным оснастить датчиками даже самых мелких животных, например насекомых, – а это наиболее многочисленный класс – и вести за ними индивидуальное наблюдение из космоса. Ведь даже миграционное поведение бабочек исследовано не в полной мере.

Впрочем, пока решены далеко не все проблемы. Первая из них – энергообеспечение передатчиков без подключения к питанию. Любому передатчику однажды попросту не хватит энергии, поскольку его аккумулятор невозможно зарядить. Но вместе с развитием интеллектуальных энергосберегающих технологий интернет животных на глазах становится мелкоячеистой структурой, объединяющей в себе и макро– и микровозможности.

Система интернета животных состоит из четырех компонентов. Первый шаг – это отслеживание животных. Затем следует передача данных на мобильные и интернет-узлы или в космос. Оттуда данные поступают в специальный банк данных (это третий компонент) по адресу www.movebank.org и там обрабатываются. Наконец они в виде графического изображения становятся доступны ученым, любителям и всем интересующимся лицам через приложение на мобильном устройстве; у Movebank оно называется Animaltracker. Оценка данных о передвижении и поведении животных позволяет ознакомиться с множеством проблем теоретической и прикладной биологии, решение которых доныне не представлялось возможным из-за отсутствия или ограниченности информационной базы.

GPS-передатчики особенно подходят для слежения за животными в условиях дикой природы, позволяя даже на большом расстоянии определить их местонахождение. Классическая телеметрия такого не знала, за животными с передатчиком приходилось двигаться следом, имея в руках приемное устройство. Но современные передатчики настолько усовершенствованы, что с их помощью можно отслеживать зверей месяцами и даже годами.

Вес передатчика должен составлять не более 5 % от общего веса животного; перед исследователями и их техническими помощниками это ставит трудную задачу. Например, передатчик для большой синицы, которая весит 20 грамм, не может превышать по весу 0,2 грамма. Зато именно таким способом можно снабдить передатчиками насекомых. Как далеко приходится лететь шмелю, чтобы найти нужное ему растение? Каков радиус его полета? Об этом никто не знал. Но в Институте Макса Планка на Боденском озере задались этим вопросом, снабдили шмеля передатчиком и выяснили, что шмель в поисках пропитания преодолевает километры и километры.

Оснащение вольного существа передатчиком – это, конечно, серьезное вмешательство в его жизнь, которое может сказаться и на мобильности. Пусть передатчик почти невесом, но все-таки он способен ограничить передвижения животного и тем самым сократить его шансы на выживание. Закрепление прибора на теле животного – дело непростое. Трудно даже представить себе, какие усилия требуются для того, чтобы вшить передатчик в гладкую и скользкую шкурку красноглазой квакши, не причинив ей вреда. В лабораторных условиях следует провести многократные пробы, а уж потом использовать этот опыт в природных условиях. Но даже у передатчиков первого поколения запрограммированы места отрыва, позволяющие животному в определенных важнейших ситуациях – например, в процессе размножения – освободиться от прибора, если тот мешает.

Форма передачи данных – постоянно или по частям – зависит от коммуникационной инфраструктуры. Когда необходим трансфер через спутник – например, в регионах без инфраструктуры или для животных, мигрирующих на значительные расстояния, – данные фракционируются, то есть собираются и передаются пакетами через определенные промежутки времени. Чтобы это осуществить, вся информация временно сохраняется в чипе. Серьезную трудность при этом составляет зарядка чипа. Используются аккумуляторы разных типов, от высокоэффективных батарей и солнечных элементов до кинетических систем. Важнейшее значение имеет энергоэффективность батарей, поскольку их почти невозможно или очень трудно заменить. Значит, вопрос в проектировании самих микросхем. Их можно либо запрограммировать так, чтобы они активировались лишь в определенное время, либо включать и выключать дистанционно, собирая пакетами и передавая в определенное время. Существует и другая возможность: обрабатывать данные непосредственно в микросхеме и передавать только результаты. И, наконец, можно сохранить на микросхеме запрограммированные СМС-сообщения, которые автоматически отправляются при возникновении определенного сигнала.

Именно так и поступают в Западной Австралии, чтобы предупредить купающихся и серферов о приближении к берегу акул, представляющих опасность для человека²⁸. Это в первую очередь белые и тигровые акулы. Из них около 300 экземпляров неподалеку от побережья уже снабжены передатчиками²⁹. Но ведь чтобы впоследствии следить за акулой, ее сначала надо изловить. Небольшое оперативное вмешательство – и вот уже океанолог имплантировал передатчик в брюшную полость акулы: ее оглушили, подняли на судно и на месте прооперировали³⁰. В воде радиосигнал передается плохо, поэтому приборы посылают звуковые волны, и они улавливаются подводными микрофонами. Когда акула приближается к микрофону, он регистрирует ее личный код, то есть ее можно определить индивидуально. Далее сигнал поступает в сеть станции наблюдения. Полученные