211service.com
Duva piloter
Hand som för in en duva i missel B.F. Skinner Foundation
När andra världskriget rasade på 1940-talet utspelades en uppgörelse mellan missilstyrningssystem i byggnad 20, hemmet för det nyligen etablerade MIT-strålningslaboratoriet. Rad Lab-teamet byggde i hemlighet mikrovågsradarteknik för att stödja de allierade trupperna, med fokus på detektion: teknik för att lokalisera flygplan och sprängämnen för att hitta mål. Men i Mellanvästern hade psykologen B. F. Skinner skapat en alternativ plan: istället för att bygga vägledningstekniker, varför inte låta djur med medfödda målsökande förmåga göra vägledningen? Han började träna duvor för att pilotera bomber.
Skinner såg idén som en logisk förlängning av år som ägnades åt att studera djurs beteende. Han hade redan genomfört sina nu berömda råttexperiment, som visade att beteende kan kontrolleras genom att manipulera miljöförhållanden, och han visste att om komplicerade jobb bröts upp i enkla komponenter, kunde djur som fick tillräckligt med tid (och godsaker) bemästra dem bit för bit . Den amerikanska armén använde redan tränade duvor för att skicka meddelanden. Varför inte för bombleverans också?
Under månaderna efter Hitlers bombning av Warszawa 1939 undrade Skinner, som då var professor vid University of Minnesota, om defensiva missiler som släpptes från hög höjd kunde ta ut attackplan i luften. Medan han var på ett tåg såg han fåglar som flög i formation och trodde att lösningen kanske väntade på mig i min egen bakgård.
Men först var han tvungen att lära fåglar att känna igen mål. Skinner skar ut tån ur en strumpa och förde in en duva med huvudet ur änden. Vingar fasthållna och benen knöts med skosnöre, fågeln spändes fast i ett träblock och placerades i en apparat kopplad till en elektrisk hiss som kunde röra sig upp och ner, och till ett spår som löpte över taket och nedför Skinners vägg. Genom att knuffa strategiskt placerade lättviktsspön kunde duvan styra redskapet uppåt eller nedåt, åt höger eller vänster.
Skinner satte upp ett hängande tjurfäktning som höll en kopp korn och flyttade gradvis utgångspunkten för duvans styranordning bort från den, och lärde så småningom fågeln att rikta in sig direkt framför målet när den rullades genom rummet.
Under tiden gjorde MIT-forskare sina egna genombrott. Forskning om mikrovågsradarförsvarssystem hade påbörjats vid Rad Lab strax efter att National Defense Research Committee hade inrättat det i början av 1941. 1942, NDRC:s efterträdare, Office of Scientific Research and Development (OSRD) – som leddes av Vannevar Bush , EGD '16, en tidigare dekanus vid MIT School of Engineering – lanserade sin division för guidade missiler vid Rad Lab.
Det guidade missilteamet fokuserade på att utveckla målsökande missiler som kunde bäras externt på högtflygande plan. Under hela 1942 byggde de flera experimentella system, inklusive ett för den guidade glidbomben känd som Pelican. Project Pelican designades för att styra en mottagare i bombens noskon till en markbaserad sändare som fungerar som ett mål. Rad Lab gjorde radargenombrott inom områden som navigering och detektering av fartyg från luft till yta. Men hundratals (bombfria) testflygningar senare var styrda missilsystem fortfarande opålitliga.
I slutet av 1942 hade Skinner begärt OSRD-medel för duvforskning två gånger och två gånger hade avslagits. En forskarkollega nämnde arbetet för chefer på General Mills, och företaget gav Skinner 5 000 dollar och utrymme i en gammal mjölkvarn för att utveckla projektet så att dess genomförbarhet kunde bevisas för regeringen. Skinner, flera elever och en ingenjör från General Mills började testa hur fasthållna duvor presterade under extrema flygförhållanden. När de upptäckte att undermatade fåglar förblev matfokuserade bland förändringar i temperatur, tryck, acceleration, buller och vibrationer, började de också utarbeta sätt att förvandla precisionshackning till precisionsbombning.
Teamet byggde en apparat för att träna fyra fåglar samtidigt. Varje duva spändes och placerades i en tät inhägnad med en fyra tums öppning nära fågelns näbb. Öppningen innehöll en genomskinlig platta med en bild av ett mål projicerad från en lins utanför höljet. Ljusstrålar bildade ett X där duvan skulle slå, och när den pickade föll korn ner på tallriken. När målet rörde sig över synfältet, flyttade duvorna sina huvuden för att fortsätta picka direkt på mitten av målet – och hålla maten framme. (Skinner skulle senare inse att cannabis gjorde duvor nästan orädda och ersatte säden med hampfrö.) OSRD tilldelade General Mills $25 000 för att utveckla Project Pigeon for the Pelican, som hade designats för att flyga utan att radikalt ändra riktning. Om ett styrsystem för duvor kunde flytta bomben bara några grader mot målet när den släppte, skulle det öka noggrannheten.
Skinners team byggde en flerfågelenhet med tre linser, tre skärmar och tryckkammare för tre fasthållna fåglar som hade tränats i att känna igen flygbilder av ett mål. Betingade för att förvänta sig att spannmål så småningom skulle falla, pickade fåglarna flitigt på mål som projicerades på skärmarna. Varje skärm hade luftventiler placerade på norra, södra, östra och västra kanterna. När målbilden rörde sig bort från mitten (och picking gjorde det också), släpptes luft på motsatt sida av plattan, vilket utlöste pneumatiska sensorer och skickade riktningssignaler för att flytta glidbombens fenor. För att förhindra fel var två av de tre fåglarna tvungna att komma överens innan systemet ändrade riktning. Teamet byggde en simulator som efterliknade Pelicans styrning.
I början av 1944, efter att ha fått veta att OSRD inte hade förnyat sitt kontrakt, begav sig Skinner till MIT för att visa forskarna i Building 20 vad de saknade. I en livedemonstration följde fåglarna framgångsrikt målet och pickade tillräckligt snabbt och hårt för att hålla bilden inom 3 grader från skärmens mitt. Reaktionerna var blandade. Medan servomekanismingenjören (och framtida MIT Graduate School dekan) Harold Hazen '24, SM '29, SCD '31, sa att duvorna var bättre än radar, tvivlade andra på att Skinners testförhållanden exakt simulerade en glidbomb under flygning och sa att det skulle vara för svårt att finjustera servomekanismen som kopplar hackningen till styrningen. Istället för att övertyga OSRD att förnya Project Pigeons finansiering, bevisade demon vad Skinner själv en gång hade observerat: En duva var lättare att kontrollera än en fysikalisk forskare som tjänstgjorde i en kommitté.
Project Pigeon lades på hyllan till förmån för en annan lovande djurinspirerad bomb. I maj 1944 började ett team ledd av National Bureau of Standards, inklusive en Rad Lab-forskningsgrupp ledd av Ralph Lamm och Perry Stout, testa Bat-bomben - en missil som avgav elektrisk strålning och använde ekolokalisering för att uppskatta avståndet från ett mål. Det fortsatte med att bli den första helautomatiska styrda missilen utplacerad i strid.
Den experimentella psykologen Franklin V. Taylor, som då drev Naval Research Lab i Washington, DC, startade om Project Pigeon kort 1948 efter att ha sett en film av Skinners fågelpiloter. Hans team fäste guldelektroder på duvornas näbbar och projicerade målbilderna på ledande skärmar som överförde deras hack till elektroniska signaler och ersatte de pneumatiska kontrollerna. Men projektet avbröts 1953 eftersom andra elektroniska vägledningssystem blev mer tillförlitliga.
Även om duvstyrda bomber aldrig tog flyg, stod Skinner vid forskningen. Kalla det en bra idé om du så vill, skrev han i en sammanfattning av projektet som publicerades 1960. Det är en som jag aldrig har tappat tron på.