Page 36 - 《水产学报》2025年第7期

张东，等 水产学报, 2025, 49(7): 079103

向 [59-60] 。研究内容包括以下几方面。 动物发声目的多样，动物利用声音达到一
①运用力学原理分析动物的行走、奔跑、 系列目的，包括但不限于寻觅食物和配偶，领
跳跃、飞行、游泳等运动方式。例如，研究鱼 地防御，协调运动，并警示威胁。研究发现生
类游泳时身体和尾鳍的摆动如何推动身体在水 物声学信号能传递运动阶段、捕食、反捕食策
中前进，以及不同体型和鳍结构的鱼类在游泳 略、个体或群体的独特声学特征；也包含动物
效率上的差异。 群体的集体行为过程，以及领地防御、交配竞
②利用运动学和动力学知识来理解动物运 争等丰富的行为信息。
动的速度、加速度、能量消耗等。比如，通过 然而，由于解读动物声音的功能和背景困
测量动物在不同运动状态下的肢体运动参数， 难，生物声学信号中行为信息的巨大价值尚待
建立物理模型，计算其运动过程中的能量转化 发掘。生物声学研究面临的挑战巨大，迫切需
和消耗情况，探讨动物如何优化运动模式以节 要研发新的非侵入性有效工具 (包括硬件、软
省能量。 件)。AI 技术的发展为生物声学研究提供了一
③研究动物如何利用物理信号进行感知和 种高效的解决方案 。机器学习技术能处理大
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通讯，例如鱼类的磁感应 。探讨动物之间的 量数据并揭示声音模式，从而基于声学进行更
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信号传递过程中的物理机制。比如，某些鱼类 快、更便宜、更有效的生态研究。
能够产生电场并通过感知电场变化来与同类交 在水产养殖中，尤其是在浑水中或视觉技
流或探测周围环境 。 术无法有效应用的场景中，行为生物声学信息
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④研究动物与环境的相互作用，研究动 就尤为重要。相关研究在水产养殖中的应用已
物如何适应物理环境因素，如温度、光照、重 取得初步进展，例如，基于改进神经系统网络，
力等。 显著提高了罗氏沼虾 (Macrobrachium rosenber-
⑤分析动物行为对环境物理特性的影响。 gii) 发声信号分类 ，为虾类发声信号的智能化
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例如，珊瑚礁、牡蛎礁的形成可能对水流环境 行为识别提供了技术支持。
产生影响，从而对其他物种栖息产生影响；河 行为生物声学研究虽取得进展，但仍有诸
狸修建水坝会改变水流速度和水位，对整个生 多问题待解决，如生物声学信号反映的行为适
态系统的物理环境产生深远影响。 应性、动物对信号的利用、AI 技术应用、与生
动物行为物理学将揭示生物如何通过亿万 态声学融合等。解决这些问题不仅有助于更好
年进化，将物理规律转化为生存与繁衍的实用 地理解生态系统变化，推动生态保护和管理 ，
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技术。从固着生活到群体迁徙，每个尺度都可 更重要的是对水产养殖具有重要价值，其研究
能展现着“生物智能”对物理原理的创造性应用。 前景广阔。

未来研究需突破学科界限，在生物学、AI、流
3.6 AI 模型泛化能力与实时性
体力学的交叉地带，构建“结构-行为-环境”的统
AI 模型的泛化能力是指模型在面对训练数
一理论框架。这不仅能深化对自然的认知，更
据之外的新数据时，能够准确、有效地进行预
将为人类工程系统提供超越传统设计范式的创
测和推理的能力。不同物种在不同情景下行为
新灵感，动物行为物理学正开启一扇通往智能
具有显著差异，如何构建具有较强泛化能力的
系统设计的新大门。此交叉学科的发展对养殖
AI 模型，适应不同环境和不同物种，仍然是一
系统设计、养殖环境控制、优化管理措施等都
个亟待解决的问题。一个具有良好泛化能力的
有重要价值。

AI 模型应该能够适应各种实际应用场景中的变
3.5 生物声学
化，对新数据做出合理的判断和决策 (即实时数
声音对生态系统至关重要，生物声学信号 据处理和实时预警)，从而具有较高的实用价值。
能反映动物行为，行为生物声学信号提供了关 良好的泛化能力可确保其在各种实际情况中都
键的社会信息 ，这些信息提供了动物感知环 能发挥作用。
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境的细节、准确性和范围 [63-67] ，为研究生态系 数据量和数据多样性是确保 AI 模型的泛
统健康状况提供依据。 化能力基础，因此行为学基础数据采集是未来

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