声波网：一个安全，人道的方式来射击饥饿的鸟类
稻草人从来没有起过作用，历史表明，在把鸟类从成熟的庄稼上赶走方面，技术的进步并没有取得多大的进展。
“你放丙烷炮，他们会习惯的。你广播捕食者的呼叫，它们就会学会忽略它们。他们甚至会习惯一群愤怒的腊肠狗，”马克·辛德斯说。“只有网、枪和毒药能有效地驱赶鸟类。但这些既昂贵又不礼貌。”
应用科学教授Hinders和生物学教授John Swaddle是William & 玛丽公司Sonic Nets合作项目的核心成员。他们的想法是生产一种有效的，非致命的鸟类威慑，解决一个古老的问题，价格合理，礼貌，不依赖于稳定供应易怒的腊肠犬。
Sonic Nets的工作原理是烦恼，而不是吓唬甚至警告鸟类。鸟儿在农夫的田地里吃饭时，不停地叽叽喳喳。一种被称为参数阵列的设备投射出一束狭窄的声音来干扰鸟类的野外喋喋不休，这种喋喋不休似乎主要是关于开胃菜的质量和眼前的捕食者情况。
“这就像鸡尾酒会的问题，”辛德斯解释道。“你在一个房间里，很多人都在说话，很难跟上一个人的谈话。它甚至不需要特别大声。只是那些其他人的话填补了空白。所以你去一个安静的房间，这样你就能听到。”
从2012年开始，“声波网络”的合作吸引了相当多的兴趣，当时比尔和梅林达·盖茨基金会将该项目命名为“探索大挑战”的获胜者。在安德鲁·w·梅隆基金会的额外支持下，鸟类鸣叫专家达纳·莫斯利于2014年秋季以梅隆大学博士后的身份加入了这项合作。
也有相当大的运动朝着最终的商业化Sonic Nets，以及。在梅森商学院艾伦·米勒创业中心执行主任理查德·阿什的领导下，合作者一直在与威廉玛丽大学雷蒙德·a·梅森商学院的一群mba学生讨论各种选择。参数阵列系统的专利申请正在考虑中，Sonic Nets已经与威廉斯堡公司Midstream Technology建立了合作伙伴关系，以寻求商业机会。
这项技术首先在威廉玛丽鸟舍的椋鸟身上进行了测试。这些令人鼓舞的结果导致在尤斯蒂斯堡进行了一个夏天的实地测试。Swaddle解释说，Fort Eustis的测试包括对参数阵列的一种完全不同的用途的测试，即通过将鸟类从跑道上赶走来最小化鸟与飞机的碰撞。机场工程是由弗吉尼亚创新技术中心资助的。
“我们在机场的三个地方调查了鸟类的活动，每周四次，持续了八周，”斯瓦德说。“前四周给了我们一个鸟类活动的基线。在接下来的四个星期里，我们在其中一个地点部署了声波网络，记录到该地区鸟类的数量减少了大约85%。”
他们还在一个开阔的场地对这些设备进行了实地测试，并将测试过程录了下来。来自野外测试的视频片段仍在处理中，但斯瓦德说，机场的数据超出了他们的预期。鸟舍测试表明，声波网将椋鸟出现在食物中的数量减少了50%。他认为，机场的成功率较高可能是由于野生鸟类和圈养椋鸟的警惕程度不同。
斯瓦德尔说：“在我们的鸟舍测试之后，我们认为我们会在现场看到更强的效果，但没有我们记录的那么强。”“我们认为声波网络之所以有效，是因为鸟类听不到警报或捕食者。在鸟舍里，没有太大威胁。在野外，有很多威胁，所以鸟类更需要听到这些叫声。”
鸟类的叫声比提醒鸟群有捕食者或食物的叫声要丰富多样得多。莫斯利博士的研究主要集中在雄性如何利用歌曲来吸引潜在的配偶以及抵御竞争对手。与繁殖有关的发声是鸟类深层听觉体验的另一个方面。
莫斯利说：“想想鸟类的世界是一个声音的世界，这很有趣。”“我们很难在灌木丛中看到一些棕色的小鸟。在灌木丛中、森林中，甚至在田野里，它们也很难看到彼此。它们能够与环境互动的方式，尤其是通过声音。”
她解释说，有一些证据表明，“音景”是栖息地选择的一个因素——鸟类对它们的歌声和叫声最能引起共鸣的地方表现出偏好。莫斯利指出，声波网设备可以作为研究工具来测试声景偏好假说，利用其宽频率范围来选择声音，这些声音会改变试验场的声景，以观察声音是否会改变鸟类对栖息地的感知。
该设备的宽频率能力开启了“调谐”声波网声音以针对特定物种的潜力。非线性声学原理融入到扬声器的设计中，也允许操作员将声音“聚焦”在鸟身上，而且只针对鸟。
Hinders解释说：“如果你做得恰到好处，你可以让狭窄的声束在传播一定距离后自我抵消。”“这种对声音传播方向的控制使我们能够用声音覆盖特定区域。在这个区域内，鸟类无法交流，所以它们离开了。在这个区域之外，什么都没有，所以我们不会产生任何噪音污染。”
伊丽莎白·斯金纳（Elizabeth Skinner）是应用科学专业的博士生，她正在模拟声束如何与空气相互作用。她的目标是微调声音的控制，为为特定情况量身定制的声波网阵列奠定基础。
她说：“在一些应用中，我们想要覆盖一大片区域，而在其他应用中，比如在高尔夫球场的边缘，你想在到达球场之前切断声音，这样你就不会打扰高尔夫球手。”“我的模拟可以让我们在制作扬声器之前看到声音的去向。”
该团队喜欢将不同的扬声器设计与光源进行比较。斯金纳解释说，一个普通的扬声器可以比作一个普通的白炽灯泡，照亮一个房间，尽管随着距离的增加而减弱。
“然而，参数阵列就像手电筒一样。你可以指向它，指挥它，”她说。“然后我们正在研究的有限参数阵列更像是一把光剑，它只会在一定距离上切断，但在那个距离上，你仍然会有定义的光束。”
Sonic Nets在概念上是通用的，但一种尺寸并不适合所有的应用。Hinders说，按比例放大——将声音扩散开来——比将声音限制在一个特定的空间更容易。
他说：“如果我们需要覆盖北达科他州的向日葵田，我们只需重新设计一个简化版的紧急警报警笛，或者是体育场的广播系统。”Swaddle补充说，其他农业应用可能小到一英亩的一部分或几排果树。
该团队正在研究扬声器设计、声音和电源的变化，以设计一个Sonic Nets解决方案，以解决任何数量的特定地点的鸟害问题。Hinders说，鸟类问题的种类几乎是无限的，其后果从生死攸关到最琐碎的第一世界问题。每个问题都带来了一系列不同的工程挑战。
“撒哈拉以南非洲地区有一些特殊的鸟类来吃你的米饭，让你的孩子挨饿，所以你想鼓励它们去别的地方。明尼阿波利斯的新足球场正好在很多鸟类的主要飞行路线上，很明显，他们正在用很多玻璃建造这个体育场，他们必须做些什么来阻止鸟类死亡的瘟疫。像这样的技术可能正是NFL所需要的，以避免又一次的负面报道，”他说。“可能是鸽子在你停车场的汽车上拉屎。可能是海鸥在你的游艇上拉屎。”
该项目的下一步工作包括更广泛的现场测试、扬声器设计、各种技术转让选择，以及更好地了解鸟类和人类的状况。合作者强调，他们想要小心地与使用Sonic Nets应用程序的人合作，以了解这种鸟及其引起的问题。
Hinders说，该组织希望在撒哈拉以南非洲等资源贫乏的地区引进这种技术。他已经开始利用现有的联系，首先是与一位即将获得野生动物管理学位的坦桑尼亚年轻人进行磋商，这要感谢威廉斯堡圣斯蒂芬路德教会的支持。
“世界其实就那么小，”辛德斯说。“在我们开发这项技术的同时，我们还与一家打算赚钱的小公司合作，我们也考虑到社会创业的角度，我们正在解决像坦桑尼亚这样的地方的实际问题。工程上的挑战在于，如何设计出足够的成本和复杂性，从而真正解决问题。”