神奇的鸽子网络：最早的点对点通信技术
科技行者2019-04-03 08:35
数千年以来，人类一直在利用信鸽传递信息。尤其是在战争时期，信鸽扮演了举足轻重的角色。据称凯撒、成吉思汗与惠灵顿公爵（在滑铁卢战役中）都曾使用禽类进行信息传递。而在第一次世界大战期间，美国陆军通信兵与海军就随军配备鸽舍。法国政府甚至在凡尔登战役期间为一只名为Cher Ami的美国信鸽授勋，用以奖励她作出的卓越贡献。而到第二次世界大战期间，英国共投入超过25万只信鸽，其中32只获得Dickin奖章这一专门为战争中的动物设立的荣誉嘉奖。
▲Avian Espionage：在20世纪70年代，中情局开发了一种小型摄像机，将归巢的鸽子变成了间谍（照片来源：中情局博物馆）
除此之外，美国中情局还曾尝试将信鸽训练成间谍。上世纪七十年代，中央情报局研究与发展办公室曾开发出一款小巧轻便的相机，能够固定在鸽子的胸部。在放飞之后，鸽子能够飞越预定目标处，并盘旋于区域上空。相机内部的电池供电马达则负责推送胶片并按下快门。在离地几百米的飞行路径之上，鸽子携带的相机能够拍摄到远比当时的飞机或卫星更为清晰详尽的照片。那么，中情局的鸽子计划成功了吗？——我们无法确定，因为相关文件直到今天仍然受到严密保护。
▲中情局间谍鸽子所携带的相机上配有一个由电池供电的马达，负责推送胶片并按下快门（照片来源：中情局博物馆）
但中情局并不是开拓这项技术的第一人。在此之前，德国药剂师Julius Neubronner就曾经训练鸽子拍摄空中照片。在二十世纪前几十年中，Neubronner多次尝试将相机绑在信鸽的胸前。在鸽子飞行的过程中，相机会按照计时器的设置每隔一段时间拍摄一张照片。
普鲁士军方调查了Neubronner利用鸽子进行侦察的方案，但最终驳回了这个想法，因为他们无法控制鸽子的飞行模式或者要求其拍摄特定的镜头。相反，Neubronner拍下的图像被印在了明信片上。这些图片现在被收集在2016年的《鸽子摄影师（Pigeon Photographer）》一书中。
鸽子之所以有能力被用于通信（或者间谍活动），主要原因在于它们拥有着能够感受磁场这一天赋——换言之，它们能够感知到地球磁场并借此确定自身位置与前进方向。
古埃及与米索不达米亚的住民们就已经观察到，即使鸽子在距离很远的位置被放飞，通常也能够顺利回到家中。然而直到近代，科学家们才意识到鸟类这种凭借磁感能力实现导航的出众才华。
以1968年为例，当时德国动物学家Wolfgang Wiltschko就阐述过迁徙动物欧洲知更鸟体内的磁感应能力。他观察到，圈养的知更鸟们会聚集在笼子的一端，朝向它们原本行进的方向。而当Wiltschko利用亥姆霍兹线圈操纵实验室中的磁场时，知更鸟们也会对磁场的改变做出响应，且完全不需要任何与视觉或者方向相关的提示线索。
然而，评估信鸽的磁感应能力则比较困难，因为它们的独特行为必须在自然环境中才能得到展现。而在实验室之外，由于没有简单的方法能够控制磁场，因此研究者很难判断这些鸟儿是否依赖于其它导航方式——例如太阳的位置。
直到上世纪七十年代，纽约州立大学石溪分校的鸟类学家Charles Walcott和他的学生Robert P. Green设计出了一个精巧的实验，成功克服了上述困难。他们开始训练一群大约50只信鸽，教会它们在晴天与阴天等不同条件下始终向东飞行，并分别为其设置了三个放飞位置。
当鸽子们学会克服各种天气情况顺利回家之后，科学家们为它们戴上了花哨的小帽子。当然，这只是个比喻。每只鸽子开始佩戴由电池驱动的线圈，其中一个线圈缠绕着鸽子的颈部——有点像一个项圈，另一个线圈则被固定在它们的头顶。这两个线圈，即可操纵鸟类周边的磁流。
当鸟儿们在晴天飞行时，磁流几乎不会产生任何影响。但一旦天气变阴，根据磁流的不同，鸟儿们就开始沿着朝向或者背离鸽巢的方向前进。这一发现表明，在晴朗的日子里，鸽子们会依赖太阳导航；而在阴天，地球磁场就成了主要导航依据。Walcott和Green将他们的发现发表在了1974年的《自然》杂志上。
▲二十世纪初，Julius Neubronner使用鸽子与相机拍摄航拍照片，并以明信片的形式进行出售（照片来源：科学历史图片/ Alamy）
虽然还有其它不少实验与研究进一步优化了这一磁感应理论，但到目前为止，人们并没有发现鸟类磁感受器的确切位置。2002年，Wiltschko和他的团队提出磁感受器应该位于右眼。但九年之后，Christine Hein、Svenja Engels、Dimitry Kishkinev以及Henrik Mouristen等人在《自然》杂志上发表了一篇回应，称他们无法重现这一结果。
另一项理论是某些鸟类的上喙位置富含铁元素。但2012年这一说法同样被否定，当时一支团队将相关细胞定性为巨噬细胞，其属于免疫系统中的一部分。几个月之后，David Dickman与Le-Qing Wu提出了第三种可能性：内耳。总而言之，截至当下，禽类磁感应能力仍然是一个有待研究的神秘领域。
幸运的是，对于打算建立鸽子网络的人们而言，它们能够准确识别方向的原因其实没那么重要。我们只需要训练它们学会在两点之间飞行，拿出时间并准备好吃的作为奖励。通过在一个地方喂养鸽子，并将它们放在另一个位置，鸽子们很快就能掌握这条路线。事实上，经过训练，鸽子们甚至能够从完全陌生的位置返回家园。在最顶尖的赛事当中，信鸽甚至能够飞行长达1800公里——当然，对于大多数普通鸽子来说，1000公里已经是其航程上限了。
整个十九世纪，人们都把消息藏在鸽子腿上携带的小管子里头。典型的传信线路包括从岛屿到大陆城市、从农村到中心城市，同时亦覆盖着众多还没有接入社区的其它地理区域。
一般来说，一只鸽子能够携带的常规消息量比较有限——毕竟它的载重能力无法与亚马逊无人机相媲美。但是，法国摄影师René Dagron在十九世纪五十年代发明的微缩胶卷发挥了作用，使得每只鸽子能够携带更多的文字甚至图片信息。
大约十年之后，当巴黎在法国-普鲁士战争期间遭到围困着，Dagron建议用鸽子传递官方以及私人通信中的显微照片。Dagron的鸽子邮件最终传递了超过15万张微缩胶卷，总计收到约一百万条信息。普鲁士人当然也发现了这一点，并开始训练隼与猎鹰捕猎信鸽。
到二十世纪，随着常规邮政、电报与电话服务可靠性的快速提升，鸽子通信就逐渐变成了鸽友、业余爱好者以及特别需求群体的专属。
以二十世纪九十年代中期为例，位于科罗拉多州科林斯堡的河流公司Rocky Mountain Adventures就将鸽子纳入Cache la Poudre旅游线路当中。游客们在河中漂流并将沿途拍摄的胶片装进鸽子的小型背包当中。这些鸟儿会自己飞回公司游客中心所在地。当游客们返回中心时，照片已经冲洗完毕——这种由鸽子带来的纪念品，无疑显得更加特别
▲科罗拉多州一家漂流旅行公司依靠鸽子将胶片以及后来的SD卡运回游客中心
根据该公司的一位发言人称，这些鸟类在迎接数码相机时代时遇到了一点障碍。由于携带的物品由胶卷换成了SD卡，它们开始倾向于飞向树木而非家中，原因可能是SD卡重量太轻导致它们误认为自己并没有背负任务。而随着手机摄像头的出现，该公司最终取消了这项服务。为了让这篇文章真正完整起来，就不得不提到David Waitzman在愚人节为互联网工程任务组提出的意见。这份编号为RFC 1149的报告于1990年4月1日发布，其中描述了基于鸟类信使的IPoAC-互联网协议——即通过鸽子传输互联网流量。1990年4月1日发布的更新报告还提到了两项安全考量因素（包括「鸽子粪引发的隐私问题」）与专利争议（「当前争议涉及通信技术的实际载体：信使还是蛋」）。
IPoAC在澳大利亚、南非以及英国的实际实施，使得鸟儿们得以与非常可靠的电信服务一较高下。最终鸟儿们胜出了。即使经过了数千年，这些看似不起眼的可爱小鸟仍然保有自己的崇高地位。
关于作者：Allison Marsh是南卡罗来纳大学历史系副教授，兼任安·约翰逊科学与技术与社会研究所的联席主任。
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