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水下机器人Mesobot为探索海洋“暮光带”提供新的视角

编译者:liguiju发布时间:2021-6-22点击量:34 来源栏目:科研动态

根据美国伍兹霍尔海洋研究所(Woods Hole Oceanographic Institution,WHOI)报道,一种被称为Mesobot的创新水下机器人正在帮助科研人员加深对海洋“暮光带”的了解。据介绍,Mesobot能够对那些在“暮光带”缓慢移动的脆弱浮游动物、胶状动物和颗粒进行跟踪记录以及高分辨率成相,这极大地增强了科学家在最低干扰的情况下观察海水中层栖息地生物的能力。海洋工程技术的这一巨大进步,将促进人们更深入地了解暮光带生物将二氧化碳从大气输送到深海的过程和机理,以及认识暮光带渔业商业开发可能会对海洋生态系统带来的影响。

相关研究成果于6月16日发表在国际学术期刊《科学机器人》(Science Robotics)上,WHOI科学家Dana Yoerger称Mesobot是一种多功能工具,可以帮助在“暮光带”完成许多科学目标。研发Mesobot的目的是为了补充和填补现有技术和平台的关键空白。预计未来Mesobot将长期参与中层生物观察以及船舶生物声纳监测物种的快速识别工作。由于Mesobot具备调查、跟踪和高分辨率成相功能,科学家也希望Mesobot可以用来揭示未知物种行为、物种相互作用、形态结构和生物发光等现象。

该论文由来自WHOI、蒙特雷湾水族馆研究所(Monterey Bay Aquarium Research Institute,MBARI)和斯坦福大学(Stanford University)的科学家和工程师们共同撰写,概述了该机器人在2019年蒙特雷湾科考航次期间,自动追踪两种凝胶状海洋生物的成功案例。高清记录视频显示,一只“餐盘”水母(“dinner plate” jellyfish)“撞击”了一只管水母(siphonophore),而管水母侥幸逃脱了“餐盘”水母有毒的触角。Mesobot还录制了一段30分钟的视频,记录了一只巨大的幼虫,它看起来几乎一动不动,但实际上是乘着内波上下起伏6米(20英尺)。这些观察表明,科学家首次实现自我引导机器人跟踪并记录小而清晰的生物过程,这些生物在“暮光带”像“水泡”一样在水柱中移动,很难被追踪。MBARI首席工程师Kakani Katija补充道,Mesobot有可能改变人们观察动物穿越时空的方式,而这是以前从未实现的。随着他们继续对机器人的开发和改进,有望在海洋中层水中观察到其他神秘的动物。

混合机器人封装在一个具有流体动力效率的黄色外壳中,配备了一套海洋和声学测量传感器。它可以通过连接在舰船上的光纤电缆进行远程操控,或从系绳中释放,以执行预先编程的任务,或自动跟踪深度达1000米(3300英尺)的目标。在未来,这种自主能力将使Mesobot能够在没有人类干预的情况下跟踪目标动物超过24小时,能够观察它们从水中过渡带到水面再返回的整个过程。对Mesobot的未来研究可以为研究人员提供更有价值见解,以了解动物在昼夜垂直迁徙过程中的行为。昼夜垂直迁徙因有大量而丰富的生物每晚进行迁徙,而被称为“地球上最大的迁徙”。

Katija他们还将致力于利用Mesobot收集的数据,以及MBARI 30多年收集的其他数据,在Mesobot上集成更智能的算法,使用人工智能来发现、持续跟踪和观察深海中神秘的其他动物和物体。(熊萍 编译)

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