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历经数百万年的进化，江豚具有强壮的生物声呐，能够在水下勘探和追寻猎物。在江豚的回声定位体系中，声源尺度约为其发射声波波长的一半。依据经典的人工声呐理论，要在这样的硬件条件下完成指向性的定向方针勘探是十分困难的（Phys. Rev.App. 2017; 8: 064002）。江豚所具有的杰出声呐勘探才能可谓天然传奇。
跳动的长江江豚（CC BY-SA；拍摄：余会功）
在最近发表于《国家科学谈论》（National Science Review, NSR）的研讨作业中，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根据江豚的计算机断层扫描成像和梯度声速丈量成果，用超资料复合结构重构了江豚物理模型，完成了与江豚声呐极端类似的指向性瞬态声发射和方针勘探功用。
江豚声呐的计算机扫描图画（左）及其物理模型示意图（右），图中I、II、III、IV、V别离对应额隆、肌肉、结缔安排、头骨和气囊。
该人工结构经过气囊、头骨和变声速额隆等多相杂乱介质来调控声波束（其间触及气囊的声散射与反射、头骨-软安排的声固耦合与形式转化、声梯度安排资料的相位操控等），能够使用声波效果，在方针上发生镜像回波与弹性回波，然后完成了与江豚声呐极端类似的指向性瞬态声发射和方针勘探功用，能够进步勘探精度、按捺环境背景噪声搅扰，并按捺界面、非勘探方针等混响搅扰。
江豚生物声呐（上）及其物理模型（下）对水下方针进行勘探
模仿和试验成果表明，江豚物理模型能够在宽频范围内完成指向特性和主轴能量增强效应。这与江豚一般选用的窄带声呐不同，阐明该物理模型有望进一步扩展声呐功能。
此外，该声学人工结构在指向性水下方针勘探和按捺假方针搅扰方面表现出色。试验显现，该结构能进步水下声勘探的信噪比，区别静态方针和动态搅扰物，判别实践方针与虚伪方针。
指向性声波束试验丈量设备
江豚物理模型完成了杂乱生物体系的人工资料和结构化，填补了生物声纳和人工体系之间的空白。这项作业有助于探究生物声呐的天然之谜，也推动了根据生物传感原理的仿生技能的开展，期望终究能够“青出于蓝而胜于蓝，源于天但是逾越天然”。其间，杂乱多相介质的声波调控机理具有普遍性，在水声传感、无损检测和医学超声等范畴有广泛的使用远景。
