水下机器人模仿海洋生活的群

加利福尼亚大学圣地亚哥分校的研究人员研制的水下机器人为科学家们提供了一个非同寻常的新工具，以研究洋流和他们运输的小动物。成群的这些水下机器人帮助回答一些基本的问题，关于在海洋中最丰富的生命形式 — — 浮游生物。

斯克里普斯海洋学家研究朱尔斯 · 谢斐设计和建造的微型自主水下探险者或 M-AUEs，在海洋中发生的小规模环境过程的研究。海洋探测仪器均配备温度和其它传感器，测量周围的海洋条件，而机器人”游泳”向上和向下通过调整其浮力保持恒定的深度。M AUEs 可能可以部署在成群的成百上千个捕获洋流和海洋生命之间相互作用的三维视图。

在一项新研究发表在 1 月 24 日的杂志自然通讯、 谢斐道和斯克里普斯生物海洋学家彼得 · 弗兰克斯部署 16 葡萄柚大小的水下机器人编程，以模仿浮游生物的水下游泳行为一群微生物，漂移随洋流。研究性学习被为了测试关于浮游生物是如何形成的致密补丁下海洋表面，其中往往后显示出自己在表面作为赤潮理论。

法兰克人，他们长期以来一直怀疑密集聚合可以帮助喂养、 复制和保护捕食者说:”这些修补程序可能工作像浮游单身酒吧”。

斯克里普斯研究人员工作在串联与计算机科学教授赖安卡斯特纳和他的同事，谁开发水下的类似 GPS 的系统来跟踪机器人的运动，他们沿漂流的时候。随着 GPS 不在水下工作，计算机科学家开发出种类繁多的投入用于在任何时候都生成最准确的机器人的位置估计的算法。

是开发团队的算法包括卡斯特纳;米尔扎迪吧，博士后研究人员在计算机科学中;和 Curt Schurgers，高通公司研究所主要开发工程师

二十年前弗兰克斯发表预测游泳浮游生物会形成密集的修补程序时内波受摆布的数学理论 — — 在海面以下的巨人、 行动迟缓波。测试他的理论将需要跟踪个别浮游生物的运动 — — 每个小于一粒米 — — 当他们游在海洋中，这是不可能使用现有技术。

谢斐相反发明”机器人浮游生物”漂移随海流，但被编程通过调整其浮力，向上和向下移动模仿浮游生物的动作。这些机器人群是浮游生物的最后把弗兰克斯的数学理论测试的理想工具。

“大工程上的突破，使 M AUEs 小，价格低廉，并且能够跟踪不断水下，”说，谢斐道。低成本允许谢斐和他的团队打造的机器人，可以部署在一大群小军队。

跟踪个人的 M AUEs 是一个挑战，因为 GPS 不在水下工作。项目的一个关键组成部分是由研究人员在加州大学圣迭戈分校的高通学院和计算机科学系和工程数学技术使用声学信号来追踪 M AUE 车辆，虽然他们被淹没的发展。

在五个小时的实验中，斯克里普斯研究人员和加州大学圣迭戈分校的同事部署 16 M AUEs 编程留 10 米 （33 英尺） 深在海洋附近加利福尼亚拉霍亚市托里海岸掉 300 米 （984 英尺） 直径群M AUEs 不断调整其浮力对电流由内部波垂直移动。收集的三维位置信息透露，每隔 12 秒这机器人群移动在海面以下。

研究结果对弗兰克斯的预测几乎相同。周围的海洋温度波动作为通过 M AUE 群内波。而且，作为预测的弗兰克斯，M AUE 位置数据显示群形成紧凑的修补程序在内部的波谷，温暖的水域，但分散在两个波峰。

弗兰克斯说:”这是这种机制在水下，已经过测试的第一次”。

实验帮助研究人员确认自由漂浮的浮游生物可以使用海洋的物理动力学 — — 在这种情况下内部波 — — 为了增加它们的浓度聚集到蜂拥而来满足他们的基本生活需要。

谢斐说:”这群遥感方法开辟了海洋勘探、 全新的境界”。扩大与照相机 M AUEs 将允许摄影映射的珊瑚栖息地或”浮游生物拍照，”根据谢斐道。

研究小组已经希望更建造几百来研究其运动幼虫之间海洋保护区的微型机器人，监测有害赤潮的花朵，和来帮助跟踪石油外溢。板载的水声，帮助跟踪水下 M AUEs 也可以让群表现得像一个巨人在海洋中的”耳朵”听和本地化在海洋环境的声音。

谢斐、 法兰克人和他们的同事入禀近 $ 100 万从国家自然科学基金在 2009 年进行开发和测试的海洋探测仪器的新品种。这项研究的合著者还包括︰ 保罗 · 罗伯茨，主要开发工程师在斯克里普斯和斯克里普斯学生实习阿德里安 · 艾维欧。