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看!机器海豚正向你游来……

来源:羊城晚报     2020年07月27日        版次:A10    栏目:    作者:克莉斯汀

     这只新亮相的机器海豚面带微笑,像极了真海豚(资料图片)

     图中这位男子是废除海豚表演的倡议者(资料图片)

     迪士尼幻想工程公司研发出的初代机器海豚 (资料视频截图)

     中科院研发的机器鱼在2006年全国科技周上亮相(资料图片)

     曾参加中国机器人大赛水下机器人比赛的国产机器海豚(资料图片)

  

  □克莉斯汀

  

  俄罗斯媒体最近的一篇报道称,新西兰埃奇创新公司与美国研发人员共同推出的一款机器海豚,有望替代海洋馆里的真海豚进行表演,这样便可以将真海豚“解放”出来,让它们重获自由。

  报道中称,这种机器海豚一身仿真灰色皮肤像极了真海豚。它还有一口略黄的牙齿,而且目光友好、动作优雅——如果不告诉你,你绝不会怀疑。

  你可能已经要在一些酒店的大鱼缸里看到仅供观赏的机器鱼,但要用机器海豚换下真海豚在海洋馆里表演,只怕还没那么容易。

  

  不少机器鱼已亮相  

  

  人们很早就在研究制造仿生机器鱼。

  据说世界上第一条仿生机器鱼,于1994年诞生在美国麻省理工学院。这条鱼大概有1.2米长,可以达到每秒两米的游速。而早在1999年,迪士尼幻想工程公司便研发出了初代机器海豚,并在迪斯尼未来世界主题乐园的“尼莫和朋友”水族馆里进行了首次测试。

  而2013年时有报道称,美国和新西兰两位发明家研制的一只机器海豚,身上安装了一台取自雅马哈摩托车的、功率为110马力的发动机和一套传动装置,能做出像真海豚一样的许多细小动作,还可以最高50公里的时速在水中游动,并潜到水下半米深,甚至已经能跳离水面。两位发明家曾表示希望能把这个发明卖给美国国防部。

  2013年时美国麻省理工学院也亮出过几位研究生打造的一条身手灵活的机器鱼。它使用二氧化碳供能,通过一块电子模板来操控,用硅胶制作外壳,骨架亦非常软,因此可以迅速作出C形转向的动作。它在深入水下进行探测时,不仅身手灵活不易“受伤”,也不会轻易破坏水下环境,不过它因供能方面的原因导致续航时间太短。

  各种机器鱼的研究陆续曝光。2019年6月,美国康奈尔大学和宾夕法尼亚大学的学者称他们让机器鱼进一步“进化”,一种新的供能方式——通过几根细管导入一种能量液体,像血液一样流过鱼身,能让机器鱼有更长的续航时间。这种“血液”不仅能提供更持久的动力,还不影响鱼身重量,能让鱼身设计更加灵活。

  2019年9月,在我国第八届重庆文博会上亮相的一条机器鱼让人眼前一亮。这条名为MIRO-9的机器鱼,应该来自韩国机器鱼公司AIRO,用研发者的话来说,它就是“让机器人模仿鱼类的行为”。搭载了障碍物感测器的它,通过AI学习,不会轻易撞上障碍物,游起来十分优雅。而且MIRO-9靠锂电池供能,充电5小时可以续航10小时,不用喂饲料,不会产生排泄物,还有金、白、蓝、红、黑及鲤鱼色等不同颜色可供选择,作为一种观赏鱼的确非常理想。一条MIRO售价已达人民币5万元左右,并不便宜,但它们的身影已出现在日本、新加坡、中国等地的许多科技馆、海洋馆、机器人展厅、星级酒店、景区的展示箱中,并大受欢迎。

  我国在机器鱼的研究方面绝不落后。有报道记录,中国科学院自动化研究所仿生机器鱼团队早在2001年时就开始了相关研究。他们在2003年时已让机器鱼具有了在水中的三维运动能力,除了推进,还可以漂浮和下沉,甚至保持一定的深度。经过十多年的努力,该团队完成的“仿生机器鱼高效高机动控制理论与方法”项目曾获得2017年国家自然科学二等奖。

  2018年时,中国科学院自动化研究所的研究团队还提出一种基于视线导航法和滑模观测器的滑模模糊控制算法,解决了一类鳍肢机动型机器海豚的定深控制问题,让机器海豚能在适当控制下维持在目标深度,更好地完成相应任务。

  

  为何要研发机器鱼?

  

  给机器鱼穿上各种炫彩的“外套”,让它们成为金鱼缸里的一种“新品种”观赏鱼其实并不难。但研发者们目的显然不仅如此而已。

  机器鱼可以在各种复杂的水下环境中自由地游来游去,不会受伤,研发者希望尝试将它们投入各种具体的应用环境中。比如助力科学家的野外探索研究、监测河流污染情况,甚至有人认为这种机器鱼还能用于军事侦察。如今,提出用机器海豚替代海洋馆里的真海豚,也不失为一种美好愿望。

  曾有科研团队表示,机器鱼的研究存在两方面的科研意义。一方面是机器鱼可以实现水下无障碍自由探索,带来机器人技术、化分析、水下通讯和机器人智能研究的重要进步;另一方面则是通过反向仿生学,帮助生物科学家更好地了解某些生物行为在真正的动物身上有何意义。

  科学家们不仅在研发仿生机器鱼,还在研发更多的仿生机器水下生物。因为他们还发现,当机器鱼投放到自然环境中去时,它们还对真鱼的活动产生影响。所以研究机器水下生物,未来或许还可以构成一种机器和生命的混合系统,达到一种“道法自然”的境界——即了解了生物背后演化的客观规律后,我们可以通过人为干涉行为,利用这些规律去影响自然生物,引导它们生存得更好。  

  

  还真海豚自由并不容易

  

  研发仿生机器鱼的过程漫长,投入自然也不会少。如果要考虑成本,机器鱼只有量产才有可能回本,才有可能继续投入更多资金让机器鱼进一步“进化”。人们已经看到用机器鱼作观赏鱼的市场价值,而提出机器海豚替代真海豚表演,自然更有利于机器海豚的量化生产,实现更高的价值。所以推出这只有望替代真海豚的仿真机器海豚的公司已表示,希望能在未来三年售出150只机器海豚。

  但这只机器海豚并不便宜,单只价格已在2500万美元左右。它的最显著特征就是像极了真海豚——不仅是外表,它们的身体因为使用了帮助漂浮的合成脂肪泡,触摸的手感也与真海豚差不多。而且它体重270公斤,和成年宽吻海豚的平均体重一样,甚至骨骼结构都别无二致。但它真的可以替代真海豚在海洋馆里吸引游客吗?

  价格昂贵当然是机器海豚要替代真海豚最难的原因。因为一只真海豚的价格可能比这样一只机器海豚要便宜三四倍。即使机器海豚可能开发出人们对去海湾馆看海豚表演的新鲜感,维持海洋馆的持续收入,有人计算过,养一只机器海豚可能也至少需要十年才能刚刚回本——而目前所知,机器海豚在咸水环境中也仅可“生活”十年左右。

  此外,我们或许还需要考虑一点,如果真的让机器海豚替代了真海豚,这些被驯养的真海豚将何去何从?让它们重回大海就真的安全了吗?去年年底,世界动物保护协会发布的《“微笑”的背后——全球海豚娱乐业研究》,发现全球大约有超过3600只鲸豚类动物,被圈养在58个国家和地区的355家海洋馆里,其中有3000多只海豚,60%以上分布在北美洲和亚洲。这个数字其实已相当惊人。

  但这种愿望是值得人们继续努力的。只要降低成本,换下真海豚就可能实现。而且从观众的安全性出发,机器海豚绝对不会对人类“不友好”,它的态度全由操控它的人类决定。或许人们会联想起曾经发生在美国海洋公园里的一起虎鲸“闹脾气”伤人事件,继而认为实现机器海豚代表真海豚表演后,还可能继续实现机器虎鲸、机器鲨的表演。人们也不用再费尽心思花很长时间去训练一只野生海洋生物做出钻圈子、顶皮球等人类同化的动作。

  事实上,真海豚在海洋馆中的生活已引起许多环保人士的不满,他们正致力于还真海豚以自由——目前,全世界已有15个国家和地区立法,禁止圈养鲸鱼和海豚。让机器海豚替代真海豚的做法被认为更为人道,由此看来,或许在资金筹集等方面倒不一定是大问题。