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首頁 神奇的鴿子網絡:最早的點對點通信技術

神奇的鴿子網絡:最早的點對點通信技術

2019-04-03 08:10
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2019-04-03 08:10 ? 科技行者

數千年以來,人類一直在利用信鴿傳遞信息。尤其是在戰(zhàn)爭時期,信鴿扮演了舉足輕重的角色。據稱凱撒、成吉思汗與惠靈頓公爵(在滑鐵盧戰(zhàn)役中)都曾使用禽類進行信息傳遞。而在第一次世界大戰(zhàn)期間,美國陸軍通信兵與海軍就隨軍配備鴿舍。法國政府甚至在凡爾登戰(zhàn)役期間為一只名為Cher Ami的美國信鴿授勛,用以獎勵她作出的卓越貢獻。而到第二次世界大戰(zhàn)期間,英國共投入超過25萬只信鴿,其中32只獲得Dickin獎章這一專門為戰(zhàn)爭中的動物設立的榮譽嘉獎。

▲Avian Espionage:在20世紀70年代,中情局開發(fā)了一種小型攝像機,將歸巢的鴿子變成了間諜(照片來源:中情局博物館)

除此之外,美國中情局還曾嘗試將信鴿訓練成間諜。上世紀七十年代,中央情報局研究與發(fā)展辦公室曾開發(fā)出一款小巧輕便的相機,能夠固定在鴿子的胸部。在放飛之后,鴿子能夠飛越預定目標處,并盤旋于區(qū)域上空。相機內部的電池供電馬達則負責推送膠片并按下快門。在離地幾百米的飛行路徑之上,鴿子攜帶的相機能夠拍攝到遠比當時的飛機或衛(wèi)星更為清晰詳盡的照片。那么,中情局的鴿子計劃成功了嗎?——我們無法確定,因為相關文件直到今天仍然受到嚴密保護。

▲中情局間諜鴿子所攜帶的相機上配有一個由電池供電的馬達,負責推送膠片并按下快門(照片來源:中情局博物館)

但中情局并不是開拓這項技術的第一人。在此之前,德國藥劑師Julius Neubronner就曾經訓練鴿子拍攝空中照片。在二十世紀前幾十年中,Neubronner多次嘗試將相機綁在信鴿的胸前。在鴿子飛行的過程中,相機會按照計時器的設置每隔一段時間拍攝一張照片。

普魯士軍方調查了Neubronner利用鴿子進行偵察的方案,但最終駁回了這個想法,因為他們無法控制鴿子的飛行模式或者要求其拍攝特定的鏡頭。相反,Neubronner拍下的圖像被印在了明信片上。這些圖片現在被收集在2016年的《鴿子攝影師(Pigeon Photographer)》一書中。

鴿子之所以有能力被用于通信(或者間諜活動),主要原因在于它們擁有著能夠感受磁場這一天賦——換言之,它們能夠感知到地球磁場并借此確定自身位置與前進方向。

古埃及與米索不達米亞的住民們就已經觀察到,即使鴿子在距離很遠的位置被放飛,通常也能夠順利回到家中。然而直到近代,科學家們才意識到鳥類這種憑借磁感能力實現導航的出眾才華。

以1968年為例,當時德國動物學家Wolfgang Wiltschko就闡述過遷徙動物歐洲知更鳥體內的磁感應能力。他觀察到,圈養(yǎng)的知更鳥們會聚集在籠子的一端,朝向它們原本行進的方向。而當Wiltschko利用亥姆霍茲線圈操縱實驗室中的磁場時,知更鳥們也會對磁場的改變做出響應,且完全不需要任何與視覺或者方向相關的提示線索。

然而,評估信鴿的磁感應能力則比較困難,因為它們的獨特行為必須在自然環(huán)境中才能得到展現。而在實驗室之外,由于沒有簡單的方法能夠控制磁場,因此研究者很難判斷這些鳥兒是否依賴于其它導航方式——例如太陽的位置。

直到上世紀七十年代,紐約州立大學石溪分校的鳥類學家Charles Walcott和他的學生Robert P. Green設計出了一個精巧的實驗,成功克服了上述困難。他們開始訓練一群大約50只信鴿,教會它們在晴天與陰天等不同條件下始終向東飛行,并分別為其設置了三個放飛位置。

當鴿子們學會克服各種天氣情況順利回家之后,科學家們?yōu)樗鼈兇魃狭嘶ㄉ诘男∶弊?。當然,這只是個比喻。每只鴿子開始佩戴由電池驅動的線圈,其中一個線圈纏繞著鴿子的頸部——有點像一個項圈,另一個線圈則被固定在它們的頭頂。這兩個線圈,即可操縱鳥類周邊的磁流。

當鳥兒們在晴天飛行時,磁流幾乎不會產生任何影響。但一旦天氣變陰,根據磁流的不同,鳥兒們就開始沿著朝向或者背離鴿巢的方向前進。這一發(fā)現表明,在晴朗的日子里,鴿子們會依賴太陽導航;而在陰天,地球磁場就成了主要導航依據。Walcott和Green將他們的發(fā)現發(fā)表在了1974年的《自然》雜志上。

▲二十世紀初,Julius Neubronner使用鴿子與相機拍攝航拍照片,并以明信片的形式進行出售(照片來源:科學歷史圖片/ Alamy)

雖然還有其它不少實驗與研究進一步優(yōu)化了這一磁感應理論,但到目前為止,人們并沒有發(fā)現鳥類磁感受器的確切位置。2002年,Wiltschko和他的團隊提出磁感受器應該位于右眼。但九年之后,Christine Hein、Svenja Engels、Dimitry Kishkinev以及Henrik Mouristen等人在《自然》雜志上發(fā)表了一篇回應,稱他們無法重現這一結果。

另一項理論是某些鳥類的上喙位置富含鐵元素。但2012年這一說法同樣被否定,當時一支團隊將相關細胞定性為巨噬細胞,其屬于免疫系統(tǒng)中的一部分。幾個月之后,David Dickman與Le-Qing Wu提出了第三種可能性:內耳??偠灾刂廉斚?,禽類磁感應能力仍然是一個有待研究的神秘領域。

幸運的是,對于打算建立鴿子網絡的人們而言,它們能夠準確識別方向的原因其實沒那么重要。我們只需要訓練它們學會在兩點之間飛行,拿出時間并準備好吃的作為獎勵。通過在一個地方喂養(yǎng)鴿子,并將它們放在另一個位置,鴿子們很快就能掌握這條路線。事實上,經過訓練,鴿子們甚至能夠從完全陌生的位置返回家園。在最頂尖的賽事當中,信鴿甚至能夠飛行長達1800公里——當然,對于大多數普通鴿子來說,1000公里已經是其航程上限了。

整個十九世紀,人們都把消息藏在鴿子腿上攜帶的小管子里頭。典型的傳信線路包括從島嶼到大陸城市、從農村到中心城市,同時亦覆蓋著眾多還沒有接入社區(qū)的其它地理區(qū)域。

一般來說,一只鴿子能夠攜帶的常規(guī)消息量比較有限——畢竟它的載重能力無法與亞馬遜無人機相媲美。但是,法國攝影師René Dagron在十九世紀五十年代發(fā)明的微縮膠卷發(fā)揮了作用,使得每只鴿子能夠攜帶更多的文字甚至圖片信息。

大約十年之后,當巴黎在法國-普魯士戰(zhàn)爭期間遭到圍困著,Dagron建議用鴿子傳遞官方以及私人通信中的顯微照片。Dagron的鴿子郵件最終傳遞了超過15萬張微縮膠卷,總計收到約一百萬條信息。普魯士人當然也發(fā)現了這一點,并開始訓練隼與獵鷹捕獵信鴿。

到二十世紀,隨著常規(guī)郵政、電報與電話服務可靠性的快速提升,鴿子通信就逐漸變成了鴿友、業(yè)余愛好者以及特別需求群體的專屬。

以二十世紀九十年代中期為例,位于科羅拉多州科林斯堡的河流公司Rocky Mountain Adventures就將鴿子納入Cache la Poudre旅游線路當中。游客們在河中漂流并將沿途拍攝的膠片裝進鴿子的小型背包當中。這些鳥兒會自己飛回公司游客中心所在地。當游客們返回中心時,照片已經沖洗完畢——這種由鴿子帶來的紀念品,無疑顯得更加特別

▲科羅拉多州一家漂流旅行公司依靠鴿子將膠片以及后來的SD卡運回游客中心

根據該公司的一位發(fā)言人稱,這些鳥類在迎接數碼相機時代時遇到了一點障礙。由于攜帶的物品由膠卷換成了SD卡,它們開始傾向于飛向樹木而非家中,原因可能是SD卡重量太輕導致它們誤認為自己并沒有背負任務。而隨著手機攝像頭的出現,該公司最終取消了這項服務。為了讓這篇文章真正完整起來,就不得不提到David Waitzman在愚人節(jié)為互聯網工程任務組提出的意見。這份編號為RFC 1149的報告于1990年4月1日發(fā)布,其中描述了基于鳥類信使的IPoAC-互聯網協議——即通過鴿子傳輸互聯網流量。1990年4月1日發(fā)布的更新報告還提到了兩項安全考量因素(包括「鴿子糞引發(fā)的隱私問題」)與專利爭議(「當前爭議涉及通信技術的實際載體:信使還是蛋」)。

IPoAC在澳大利亞、南非以及英國的實際實施,使得鳥兒們得以與非??煽康碾娦欧找惠^高下。最終鳥兒們勝出了。即使經過了數千年,這些看似不起眼的可愛小鳥仍然保有自己的崇高地位。

關于作者:Allison Marsh是南卡羅來納大學歷史系副教授,兼任安·約翰遜科學與技術與社會研究所的聯席主任。

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