Varför sprängämnesdetektorer fortfarande inte kan slå en hunds nos

Golden retriever och konstgjord hund nos

Golden retriever och konstgjord hund nos Bob O'Connor





  • Läs vår relaterade berättelse om delfiner i den amerikanska flottan

Under nästan lika länge som arméer har kämpat mot varandra har de värvat djur för att hjälpa. Speciellt hästar var avgörande i årtusenden. Som historikern Morris Rossabi har skrivit om den mongoliska erövringen av Asien, kännetecknade rörlighet och överraskning de militära expeditionerna ledda av Djingis Khan och hans befälhavare, och hästen var avgörande för sådan taktik och strategi. Hästar kunde, utan överdrift, hänvisas till som 1200-talets interkontinentala ballistiska missiler. Historikern David Edgerton noterar att så sent som under första världskriget var Storbritanniens förmåga att utnyttja världens hästmarknader avgörande för dess militära makt.

Hästar är fortfarande av enstaka betydelse, som i den amerikanska invasionen av Afghanistan 2001, då specialstyrketrupper till häst kallade in bombangrepp via satellitradio, med hjälp av laserbeteckningar och GPS-referenspunkter för att styra bomberna. Men hästar är bara mycket sällan verktyget som skiljer nederlag från seger: i alla utom de mest exceptionella omständigheterna har de ersatts av stridsvagnar, lastbilar, satelliter och flygplan.

Krigs- och fredsfrågan

Den här historien var en del av vårt novembernummer 2019



  • Se resten av frågan
  • Prenumerera

Men även om hästar till stor del är borta från moderna arméer, är inte hundar det. Från och med 2016 räknade den amerikanska militären över 1 740 militära brukshundar i sina led. På Lackland Air Force Base i San Antonio, föder militären upp sina egna snygga valpar – främst schäfer och belgiska malinois – som är preparerade för militärtjänst från deras första gnäll. Vissa kommer att tvätta ur; andra kommer att gå vidare till fyra till sju månaders grundläggande lydnadsinstruktion innan de får mer specialiserad utbildning i hur man bevakar baser, lägger ett bakhåll i fiendens kombattanter och sniffar upp explosiva anordningar. Därifrån smalnar fältet av ytterligare. Den amerikanska armén uppskattar att för att producera 100 krigsfärdiga hundar måste den träna 200.

Innan han gick in i byggnader i Afghanistan skickade Thomas, en fallskärmsjägare från USA:s armé som bad att bli identifierad med en pseudonym, ofta sin plutons belgiska malinois först för att säkerställa att inga fiendesoldater eller andra överraskningar väntade inuti. Under en dag av särskilt hårda strider var Thomas i en byggnad och letade efter någonstans att behandla en skadad soldat, när han hörde ett ljud från ett intilliggande rum. När han rundade hörnet för att undersöka, minns han att han såg en skugga och en ljusblixt. Det var en talibananställd tjetjensk kämpe med ett AK-gevär riktat direkt mot ansiktet.

Man vill kunna provsmaka miljön på ett smart sätt och hundar har gett oss mycket insikt i hur det ser ut.



Precis när kämpen klämde på avtryckaren på sitt vapen kom plutonens hund flammande in i rummet från hallen och snäppte fast i hans hals och ryckte honom bakåt. Hans skott avleddes och skonade Thomas liv.

Efter det tog Thomas med sig hunden på varje uppdrag han kunde. Ibland sa folk till mig - 'Åh, du behöver ingen hund för det', säger han. Och jag skulle säga, 'Ja, jag behöver en hund. Är du på marken? Du är inte på marken. Jag tar med hunden.'

Militären är också starkt beroende av hundar för att nosa upp sprängämnen. Hundars luktsinne uppskattas vara 10 000 till 100 000 gånger starkare än den genomsnittliga människans. Forskning för miljarder dollar om artificiella detektorer har ännu inte producerat något bättre. Till skillnad från metalldetektorer, som också används för att lokalisera vägsidebomber och landminor, kan hundar tränas för att plocka upp icke-metalliska sprängladdningar framställda av gödningsmedel och andra hushållsartiklar. Denna talang har visat sig särskilt användbar i Afghanistan, där många nedgrävda sprängämnen improviseras från vanliga kemikalier som packats i plastkannor.



Forskare har länge försökt – och misslyckats – att skapa enheter som kan överträffa en hunds nos. Från och med 1997 dedikerade DARPA 25 miljoner dollar till ett initiativ kallat Dog's Nose, som delade ut bidrag till forskare för att utveckla landmindetektorer. Vid den tidpunkten begravdes uppskattningsvis 100 miljoner minor i cirka 60 länder. Men enligt DARPA-programmets chef, Regina Dugan, hade tekniken för att hitta dem inte utvecklats mycket sedan andra världskriget. Den enda utrustningen för att upptäcka landminor som utfärdades till amerikanska soldater i fältet var metalldetektorn och en vass, spetsig pinne, skrev hon 2000. (Pinnen var för att få marken att hitta anomalier.)

De resulterande maskinerna, av vilka de flesta hade polymerbelagda rör som reagerade när de exponerades för sprängämnen, verkade lovande när de användes i sterila laboratorier. Men i mer realistiska miljöer blev det stökigare. När en av maskinerna ställdes mot landminupptäckande hundar vid Auburn University i Alabama 2001, var de högst presterande hundarna cirka 10 gånger känsligare. I en 22-acre gräsbevuxen anläggning i Missouri där DARPA bjöd in deltagare att testa sina enheter, var några för lyhörda och reagerade på växter och jord förutom sprängämnen.

Ett decennium senare, 2010, erkände befälhavaren för Joint Improvised Explosive Device Defeat Organization (JIEDDO) att trots en enorm investering på 19 miljarder dollar i statliga investeringar i spiondrönare, radiostörsändare och flygplansmonterade sensorer avsedda att bekämpa improviserade explosiva anordningar (IEDs) ), förblev hundar oöverträffade som detektorer av farliga enheter. Medan sensorer vanligtvis hittade hälften av IED:erna innan de exploderade, hittade hundspann 80 % av dem.



NIST

De nyaste konstgjorda detektorerna kan upptäcka mindre spår av kemikalier än vad en hund kan. Men de detektorerna är stora, förklarar Matthew Staymates, en maskiningenjör och vätskedynamik vid National Institute of Standards and Technology (NIST): Den måste anslutas till en vägg, du behöver en enorm mängd infrastruktur, gaser och vakuumpumpar— och du måste ta med provet till din maskin.

Icke desto mindre har konstgjorda detektorer en roll att spela på platser som flygplatser, där alla passagerare måste passera säkerhetskontroller, och hundar har gett inspiration för att förbättra dem. Staymates använde en 3D-skrivare för att replikera näsan på en kvinnlig labrador retriever vid namn Bubbles. Resultatet är en nosformad förlängning som går på framsidan av kommersiellt tillgängliga sprängämnesdetektorer. Den sniffar luft som en hund, andas in och ut flera gånger i sekunden istället för att kontinuerligt suga in luft som sådana maskiner brukar göra.

Forskarna fann att den här metoden, kontraintuitivt, drar in prover av luft från längre bort och drar in fler av kemikalierna som flyter runt. Nio gånger av 10 vet du inte var skurken med en rörbomb i ryggsäcken är, förklarar Staymates. Så man vill kunna provsmaka miljön på ett smart sätt, och hundar har gett oss mycket insikt i hur det ser ut.

Trots dessa framsteg är en hund fortfarande mycket effektivare än en elektronisk bombsniffer – inte minst eftersom ett djur, som en människa men till skillnad från en maskin, kan reagera på oförutsägbara situationer. Så vissa forskare har fokuserat sina ansträngningar inte på att ersätta arbetande djur, utan på att förbättra deras prestanda.

Under 2017 utvecklade ett team vid MIT:s Lincoln Laboratory en ny masspektrometer, ungefär lika stor som en stor byrå, som kunde identifiera spårmängder av kemikalier i nivå med hundars prestanda. Den var inte bara imponerande känslig, den var snabb och klarade sina bedömningar på ungefär en sekund. Forskarna var entusiastiska över enhetens potential att inte ersätta bombsniffande hundar, utan snarare hjälpa till att träna dem.

Teamet lät hundar lokalisera sprängämnen som tidigare gömts i kapslar, som också analyserades med spektrometern. Maskinen upptäckte att några av de upplevda felen som hundarna gjorde - att identifiera sprängämnen i förment tomma kärl - inte var fel alls; behållarna var korskontaminerade. Det gjorde det möjligt för tränarna att bättre reglera när de skulle berömma och belöna sina hundelever, vilket förstärkte deras upptäcktsförmåga.

Även om vissa labb ville anpassa maskinen för att ersätta hundar, höll MIT-teamet inte med. I ett pressmeddelande vid den tiden sa Roderick Kunz, som ledde forskningen: Vår känsla är att ett sådant verktyg är bättre inriktat på att förbättra de redan bästa detektorerna i världen - hörntänder.

Haley Cohen Gilliland är en författare i Los Angeles.

Dölj