潛入深海

要想從深海中找東西，還是要靠機器人。用機器人來探索深海的前景無疑是美妙的。

難題拋給機器人

在威尼斯的潟湖中，渾濁的水里，一隊機器人組成的巡邏隊正有條不紊地梭巡著。有的機器人繞著整個潟湖滑行，尋找著自己的獵物；有的則安靜地待在湖底的淤泥上，等待著向基地傳輸數據的信號。如果托馬斯·史密克爾能夠找到自己的辦法，以上的場景將很快變為現實。史密克爾他們正思尋著，怎樣用自己擁有的機器人來組建一支艦隊，以攻破海洋研究中的一個大難題：深海打撈。

大家都知道，馬來西亞航空公司MH370的悲劇故事。2014年，這架飛機從吉隆坡起飛后不久，便消失在了茫茫印度洋上。所有人都認為，MH370已經在印度洋上墜毀了。可是，歷經一年多的搜尋，飛機的殘骸連個影子都沒找到。即使一開始的搜索面積有半個英國那么大，可事到如今，沒有任何人敢說自己找到MH370的殘骸了，一片都沒有。

失事飛機的影響確實很大，不過，還有很多其他原因也是促使推進深海打撈技術的關鍵。例如，為了保護海洋環境，需要堵住失事油輪的泄漏口，使其不再漏油；或是撈回每年因船只失事而墜入深海的成千上萬的集裝箱貨柜等等。對于這些難題，用機器人來進行打撈似乎是個解決辦法。

深海打撈的通信難題

不過，在這之前，我們還需要先處理一些棘手的問題。

一般來說，當深海搜尋開始時，我們都會使用潛艇下潛到水中，不管是人類機長來操作，還是完全的機器人作業，如果沒有綁定一艘固定的船，那么都需要這艘潛艇定期回到海面，向基地報告其搜集到的數據。找尋MH370時，相關組織就是在打撈船上，用6千米長的線纜綁住一個水下擴音器，然后再于海面進行交叉巡航，拖拽著擴音器，希望能接收到飛機黑匣子發出的脈沖聲。

在這樣的情況下，想要更有效地進行深海搜尋，我們就需要一個在水里能夠無線傳輸數據，并且還能自我定位的獨立搜索器。問題就出在這兒。常用的交流媒介，即高頻無線電信號，其在空氣中的傳輸也許沒什么阻礙，可是一旦入水，這樣的無線電信號很快就會被吸收掉。而如果改為低頻信號，雖然傳輸的路程能走得遠些，其信號本身又難以承載足夠多的信息。

那么，用聲音來傳輸會怎么樣呢？

聲音在這一點上可謂得天獨厚。因為，聲音在水里傳播，比起在空氣中還要容易。早在1912年，著名的泰坦尼克號郵輪沉沒后，聲納系統便開始出現在各種船只上，用來探測水下物體如冰山等。不過，音波脈沖的編碼比較復雜，音頻調制解調器的處理速度也很慢，再加上海豚和鯨魚等自帶回聲定位系統的海洋生物的干擾，要想傳回準確的信息還是有難度的。

光脈沖更加有效

史密克爾是薩布卡爾特隆計劃的項目成員之一。整個計劃希望研發出能夠自主學習、自主調節，以及能夠在水下獨立運作的機器人，并檢驗這些機器人能否最終成為深海探索領域中的奇兵。史密克爾及其團隊的設想是，開發出兩種不同的機器人：一種名叫“貽貝”，專職待在被網格化的海床上，需要時則從海底浮上水面，向基地傳輸數據；另一種名為“魚”，這種機器人則負責在水流中穿梭，收集數據。“魚”類機器人能夠相互交流，也能和“貽貝”機器人交換信息。這樣，數據的收集和傳輸之間的距離就被大大縮短了。另外，需要搜索的海域被劃分為一個個的網格后，兩類機器人就能像地毯一樣，挨個兒覆蓋住每一個網格，細細地把整個區域翻個底朝天。

威尼斯潟湖的水很淺，基本上都在兩米以內。科學家們把這里作為機器人訓練場。在這里，機器人需要完成一系列的任務，除了搜尋可能的安全隱患如破裂的污水管道或是泄漏的化學污染物之外，項目組還會檢測機器人相互之間的交流是否順暢。為了使附近的機器人能夠快速地識別自己的隊友，科學家們沒少想辦法。發射球面電磁波和鐳射光都用上了，藍色LED燈也沒漏掉。至于為什么非得是藍色，那是因為，藍色光是在水中傳輸距離最遠的一種光波。

就這樣，科學家們發現，要是在深海那樣更加潔凈且幽暗的水域中，用光脈沖來交流似乎比其他方法更加有效。最近，美國科學家做了一個測試。它們在位于海底的一個傳感器與另一個與之相距100米的自主水下機器人之間，建立了一個高速的數據連接。對此，他們十分自豪地聲稱，其連接速度完全可以媲美任何家庭中的無線網絡。

機器人團隊作戰展望

雖然薩布卡爾特隆計劃中的機器人已經可以相互聊天了，但研究人員的想法更加長遠。他們希望能夠建造一個類似潛艇的水下互聯網中繼站，任何設備或是人都可以連接到上面，在使用同一種語言的情況下，獲取任何海域內的所有傳感器、潛水器或是機器人上的數據。這樣，他們就能夠觀察整個水下世界，這將有助于研究氣候變化，監測海底火山，或是搜尋失事船只，防止油輪泄漏等。那時，當需要水下作業時，人們就再也不用耗費人力物力去為現有的潛水器布設好幾千米的線纜了。

歐洲“日出項目”（Sunrise）的研究人員現在已經照此理想，研發出了一個小規模的無線網絡。2014年時，該團隊在葡萄牙的波爾圖港用三個自主潛水機器人做實驗。這些機器人能夠運用聲納探測搜尋海床，還能對基地發出的指示作出回應。短短20分鐘后，機器人們便找到了一個沉沒已久的集裝箱。同樣，在位于意大利西西里島附近海域，這些機器人的表現仍然出色。它們在那里發現了一艘古代的沉船。不久，團隊還將經受一次更大的考驗，他們將組織一個擁有12個潛水機器人的實驗，以測試這些機器人能否與其他設備相互協作，完成指定任務。

用機器人來探索深海的前景無疑是美妙的，但如果需要在一望無際的公海上找尋失事的飛機，仍然有很多問題需要我們去解決。洶涌的海潮極易將機器人損毀，所以，制造出便宜的可替代的機器人也是很重要的一環。另外，不同海域的環境也有所不同，有的是大浪滔天，有的卻是平沙淺灘，有的幽暗渾濁，有的荒涼偏遠。針對所處的環境不同，機器人們還必須夠聰明，知道適時切換不同的方式，來達到更有效地與伙伴們交流的目的。

困難雖然多，但科學家們迎難而上，進步也很明顯。以前，水下機器人如需自我定位，只能重新浮出水面，要么接收定位衛星的信號，要么搜尋定位浮標發出的聲音脈沖來操作。現在，科學家卻不想再給逐漸被開發的海洋帶去更多的噪音了，他們去除了一般潛水器都會配備的聲波發射器。他們希望，如果機器人能夠識別周圍繁忙的水運航道上的聲音，或者哪怕是為了爭食海蝦而鬧得不可開交的海鳥叫聲，再通過這些附近的聲音，機器人就可以對自身的位置進行大致的三角定位了。

同樣的，設備本身的能量續航也是重要的一環。薩布卡爾特隆計劃中的機器人可以通過浮在水面的一塊名為“睡蓮”的太陽能板來充電。不過，到了更深的海域，這個辦法就行不通了。對于這個問題，科學家正在試圖通過使用一種細菌燃料電池來解決。這種技術其實已經成型，而且，這種依靠細菌降解污染物來產生能量的方法，還能給海洋探索帶來多一層的好處，那就是，當機器人一邊完成任務時，還可以一邊把所到之處打掃得干干凈凈。

要實現這些很不容易，不過科學家已經完成了許多雄心勃勃的壯舉。2014年，他們就已經將41只水下機器人集合到一個池塘里，開始協作完成任務了；現在，在威尼斯潟湖里的實驗也即將開始。兩年之內，這些機器人的規模還會擴張，以便能夠完成針對更大范圍的搜索。總共150個！這是他們定下的目標：“建立一支世界上最大規模的水下機器人搜索打撈隊！”