機器魚 深海探索新利器

編譯/韋士塔 |2024.07.13
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機器魚可取代其他類型的水底探測裝置。圖/123RF

編譯/韋士塔

人類的科技,時常從大自然中汲取靈感;例如,第一架飛機是以鳥類為模型;魔鬼氈的設計靈感,源自設計者經常為他的愛犬剔除令人厭煩的毛刺;致力海洋探索的工程師,近年來則從魚類身上尋找探測設備的靈感,因為牠們是最擅長在海底探索的生物。

過去數十年來,工程師們依據不同使用目的,設計出各種機器魚原型,有些是為了執行特定任務而開發,例如在實驗室偽裝成魚類、模擬魚類的流體力學或在海洋收集塑膠廢棄物,但大多數機器魚的作用是在海中收集數據。這些機器魚通常配備攝影機記錄海中各種生命形式,並使用感測器測量深度、溫度及酸度,也能採集並儲存海水樣本。

研究人員指出,上述任務多數可使用現代的無人水底探測器完成;自從1953年第一台水下遙控無人載具(ROV)問世以來,科學家們就使用ROV,在潛水員難以抵達的海洋區域進行探測,收集各種樣本;然而,多數ROV的體積龐大,造價高昂,例如蒙特利灣水族館研究所(MBARI)、伍茲霍爾海洋研究所、施密特海洋研究所及OceanX等科學組織使用的ROV重量,幾乎與犀牛一樣重,要價數百萬美元,且操作並不方便,需要動用起重機,而且還得與母船拴在一起。

研發機器魚的科學家表示,相較於這些ROV,機器魚擁有更多優點,在可預見的未來可望取代現有的水底探測器。

機器魚的外觀、行動模式都模仿真實的魚類,因為魚類的外觀以及游動方式經過長久的進化,是最適合在海中使用的設備;機器魚不僅操作容易,且能把執行任務時對海洋生物的干擾程度降到最低。機器魚的重量通常只有幾公斤,成本約數千美元;此外,隨著技術不斷進步,機器魚的功能會持續升級,有望廣泛應用。

與大多數使用螺槳四處移動的ROV不同,機器魚能安靜地在水中游動,不會打擾周圍的海洋生物,這個特點對於研究水下生物的研究人員來說相當重要。由於機器魚體積較小且不會干擾周遭生物,科學家可利用它們來觀察敏感物種,或進入珊瑚礁、海底洞穴的角落及縫隙。

當然,機器魚仍有缺點;由於無法透過母船持續供應動力,機器魚的作業範圍與時間非常有限。機器魚的體積較小,可搭載的電池也有限,每次只能在水中待幾個小時。不過,隨著電池及充電技術的提升,機器魚的前景愈來愈令人期待;一些科學家正在研發能自動充電的裝置,並一次出動一群機器魚,輪流前往水下充電站,如此一來機器魚的續航力與深海作業的效率將大幅提升。

研究人員表示,面對氣候變遷、棲息地破壞、過度捕撈及塑膠汙染等威脅,創新技術有助應對不斷變化的世界;現有ROV無法做到的事情,可交由機器魚完成;一旦克服水下充電問題,機器魚將為海底探索帶來革命性的轉變。

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