钱江晚报
大约4亿多年前,地球上第一条鱼,开始在海洋游动。在相当于人类存在时长200多倍的悠长岁月里,这些水中的精灵始终占据着地球70%的疆域。
一个月前,一条从西湖大学实验室出发的人造“魔鬼鱼”游向了真正的大海。
具身智能,当下最热的概念,这一次来到海底。继两年前,西湖大学研制的“西谷I号”,成为世界首个“抵达”海底2000米深处的仿生结构驱动潜水器后,今年,“西谷II号”再次“成功抵达”,而且在海底2000米深处“翩然起舞”:用灵动的‘鱼鳍’在海底自由穿行,原地转弯,甚至自动导航……
一条会思考的“魔鬼鱼”
清康熙年间,画家聂璜绘制了一部海洋生物图谱,取名为《海错图》。“海错”的“错”取种类繁多之意。
如果当时的他看见“西谷II号”,也肯定会将之欣然纳入图谱。
目前停放在西湖大学工学院庭院中的这条“大鱼”,有着鲜艳的“锦鲤”色,头部“开衩”,就像鱼的两只眼睛,3米长、1.5米高的流线型躯体,和大小相匹配的仿生波动鱼鳍,像翅膀一样张开,短小的尾巴。
选择效仿有着“魔鬼鱼”之名的蝠鲼鱼可不是偶然。西湖大学研究员范迪夏介绍,它的扁平体型可以有效降低水流阻力,在行动敏捷的同时保持平衡性。“更重要的是,像鱼一样行动的潜水器与传统设备相比,在外形、噪音和对水的扰动等方面都更加温和,最大限度地降低了对深海的干扰。”
在深海,小鱼躲避大鱼,大鱼巡航寻找食物。“西谷II号”也能自动调整航行的状态,原地转弯、瞬间制动,并精准定位自己的位置。即使第一次下海,它所具备的近底巡航能力和内部智能规划算法,也能帮助生成最优航行轨迹,“抄近路”抵达水下目的地。
有了这些能力,“西谷II号”就可以在海底大展身手。它可以化身珊瑚礁群的“数字医生”精准修复病灶,也可以转型为海底矿场的“生态监理”采集稀有金属矿产,或完成一系列涉及生态保护、资源采集与海底工程的复杂任务,为人类深入探索和利用海底资源提供精准、高效的解决方案。
在南海,点亮一颗“中国星”
“西谷II号”总设计师李伟琨至今仍记得,3月4日,潜水器下放那一夜的惊心动魄。
“当时,海上天气复杂,要抓住短暂的天气窗口时机。船的一边虽然月明星稀,另一边却风浪汹涌。我们要在恶劣天气到来之前,奋力一搏。”
此外,虽然从海面到海底的下潜过程仅需2小时,但海底的环境充满未知。在沉降过程中,“大鱼”要克服极差的通信环境、海水扰动、腐蚀风险,及其他海洋生物出现等不可预见的情况,每一步都承载着团队成员们的深深期盼。
“西谷II号”下潜到1100米时,在深海无氧环境中,首次实现了发电机发电,在幽深的海底点亮了一颗“中国星”。
“当它成功在2000米深度完成所有近底复杂运动与作业的那一刻,大家都激动得热泪盈眶。”李伟琨回忆,“但来不及分享成功的喜悦,团队成员们就必须迅速恢复状态,投入到接下来的各项测试中。”
海试中,一项最引人注目的新增功能,就是“子母鱼布放系统”。当天,在“大鱼”头部下,一条用吸盘悬挂的机器“小鱼”在海底下被顺利释放。这条“小鱼”重7千克,也能在海中独立、稳步前进,进行更为灵活的任务执行和数据采集,也证实,“西谷II号”的作业范围可以进一步拓展。
尝试改变世界的“大孩子们”
“我们都是玩着改变世界的大玩具的大孩子。”范迪夏说,在“西谷II号”这件“最前沿”的深海潜水器背后,是一支9人组成,近乎全员“90后+00后”的团队。其中,1990年出生的研究员范迪夏被团队排在了“掌舵老人”的位置。
2024级博士生戴广民,是侧翼系统工程师。去年6月开始,每天,他要做的就是蹲在各个实验地点的水池边,测试自己设计打样的仿生胸鳍。
博士生李喆是出海队伍中唯一的00后。他要在数字世界里,构建潜水器的“神经中枢”。他说,以前在信息工程系,关心的是“如何与天上的东西建立联系”,现在主要做的,就是要为“魔鬼鱼”编写能自主学习的运动算法。
“西谷II号”顺利归来,这群“大孩子”也将用科技加速浓缩亿万年“优胜劣汰”的进化史。
仿生“魔鬼鱼”将在科研人员们的助力下快速升级进化。“‘西谷I号’实现了深度的突破;‘西谷II号’则带来了更强的运动灵活性。至于可用与好用,则指向我们对下一代潜水器‘西谷III号’和‘西谷IV号’的研发理想——根据不同客户需求与实际应用场景,定制、设计并丰富潜水器的功能。”范迪夏说。
点赞分享在看