@ 2015.09.05 , 11:00

拯救珊瑚礁——用机器人刺杀海星

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Image: Queensland University of Technology

你可能认为世界上对珊瑚礁最大的威胁是你们人类。你当然是对的:气候变化、污染、过度捕捞,和不知道自己的蹼该往哪里放的潜水员,都贡献了对珊瑚礁的破坏。然而还有其它更自然、但同样不让人省心的原因,其中一个就是棘冠海星。它又大又多刺,而且它把珊瑚当早餐、午餐、晚餐,吃得跟贝爷吃鸡肉似的。

这些海星的数量爆炸可以摧毁整个珊瑚礁,而且每平方公里见到十万只棘冠海星的情况也不是闻所未闻。抗击这种侵袭我们其实做不了什么,这些海星能从荒谬程度的物理伤害中再生(必须把它们几乎完全肢解,或完全埋在岩石下),所以人类必须去到每一只海星跟前,给它们注射毒药10次(!),因为光打一次都不会死。

请带出自主性毒药注射海星戳戳乐潜艇机器人。

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度假照片:一只棘冠海星在斐济。

这些棘冠海星侵袭仅仅部分是我们的过错:我们确实一直在孜孜不倦地过度捕捞棘冠海星的天敌,这当然是坏事。然而,棘冠海星数量爆炸的主要原因似乎是与附近陆地上的雨水洗刷额外营养物质进入水体相关,导致浮游生物大量繁殖,使棘冠海星幼虫更容易寻找食物并成长得又大又粗又多肉刺。因为单单一只大号棘冠海星雌性可以下超过五千万颗卵,幼虫存活率即使只是略有提高,也可能导致海星成体的巨量激增。

当这些爆发发生时,迅速和全面根除是保持珊瑚礁完好的优先任务,但人类潜水员每小时只能用毒药杀死约120只海星。去年,澳大利亚昆士兰詹姆斯·库克大学研制出一种更有效的毒药,称为硫代硫酸盐-柠檬酸盐-胆盐-蔗糖琼脂,只打一针就能在24小时内杀死一只棘冠海星,症状是“变色和皮肤坏死,溃疡,体内膨压丧失,无色粘液积聚,刺脱落和暴露内部器官的大型开放溃疡。”

这种一针根治毒药(对珊瑚礁上其它的一切无害)使自主机器人海星控制成为可能,因为它意味着一个机器人可以有效地针对单个海星,而不必尝试跟踪已经注射过的海星,以便转回来再多射九次。澳大利亚昆士兰科技大学由Matthew DunbabinPeter Corke带领的一组研究人员花了近十年研究COTSBot,它被专门设计用来寻找棘冠海星,并尽可能无情和高效地谋杀它们。

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Image: Queensland University of Technology

cotsbot是一枚30公斤重黄色潜水艇,最快速度超过每秒2米,续航能力超过6小时。五个推进器带给它在水体中短暂悬停的能力,给它时间用一个集成毒药注入系统攻击棘冠海星。包括对潜伏在珊瑚中的棘冠海星的识别和寻的,它是完全自主的。下面是视觉和注射系统在实战:

先前对基于图像的棘冠海星识别的研究日益提高了系统的检测精度,并使它能运行在船载低功率计算机上,可以在水下机器人有限的空间和功率限制下安装。目前的COTSbot 系统是利用最先进的机器学习技术的一个重要进展,实现了大大超过99%的检测性能,同时能搭载在自主水下航行器上实时运作。

并没有指望COTSBot能够谋杀珊瑚礁上的每一只棘冠海星,但如果一个COTSBots小分队能在几天或几周里对付掉它们中大多数,人类潜水员(和天敌)再扫荡漏网之鱼,以保持它们数量受到控制就容易多了。

本文译自 IEEE Spectrum,由译者 王丢兜 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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