西湖大學的90後們造了一條“魔鬼魚”
更新于:2025-04-12 14:19:57

錢江晚報

大約4億多年前,地球上第一條魚,開始在海洋遊動。在相當於人類存在時長200多倍的悠長歲月里,這些水中的精靈始終佔據著地球70%的疆域。

一個月前,一條從西湖大學實驗室出發的人造“魔鬼魚”游向了真正的大海。

具身智慧,當下最熱的概念,這一次來到海底。繼兩年前,西湖大學研製的“西谷I號”,成為世界首個“抵達”海底2000米深處的仿生結構驅動潛水器後,今年,“西谷II號”再次“成功抵達”,而且在海底2000米深處“翩然起舞”:用靈動的‘魚鰭’在海底自由穿行,原地轉彎,甚至自動導航……

“西谷II號”潛水器 本文圖片均由西湖大學供圖

一條會思考的“魔鬼魚”

清康熙年間,畫家聶璜繪製了一部海洋生物圖譜,取名為《海錯圖》。“海錯”的“錯”取種類繁多之意。

如果當時的他看見“西谷II號”,也肯定會將之欣然納入圖譜。

目前停放在西湖大學工學院庭院中的這條“大魚”,有著鮮豔的“錦鯉”色,頭部“開衩”,就像魚的兩隻眼睛,3米長、1.5米高的流線型軀體,和大小相匹配的仿生波動魚鰭,像翅膀一樣張開,短小的尾巴。

選擇效仿有著“魔鬼魚”之名的蝠鲼魚可不是偶然。西湖大學研究員范迪夏介紹,它的扁平體型可以有效降低水流阻力,在行動敏捷的同時保持平衡性。“更重要的是,像魚一樣行動的潛水器與傳統設備相比,在外形、噪音和對水的擾動等方面都更加溫和,最大限度地降低了對深海的干擾。”

“西谷II號”深海運動

在深海,小魚躲避大魚,大魚巡航尋找食物。“西谷II號”也能自動調整航行的狀態,原地轉彎、瞬間制動,並精準定位自己的位置。即使第一次下海,它所具備的近底巡航能力和內部智慧規劃演算法,也能説明生成最優航行軌跡,“抄近路”抵達水下目的地。

有了這些能力,“西谷II號”就可以在海底大展身手。它可以化身珊瑚礁群的“數字醫生”精準修復病灶,也可以轉型為海底礦場的“生態監理”採集稀有金屬礦產,或完成一系列涉及生態保護、資源採集與海底工程的複雜任務,為人類深入探索和利用海底資源提供精準、高效的解決方案。

在南海,點亮一顆“中國星”

“西谷II號”總設計師李偉琨至今仍記得,3月4日,潛水器下放那一夜的驚心動魄。

“當時,海上天氣複雜,要抓住短暫的天氣窗口時機。船的一邊雖然月明星稀,另一邊卻風浪洶湧。我們要在惡劣天氣到來之前,奮力一搏。”

“西谷II號”下放時

此外,雖然從海面到海底的下潛過程僅需2小時,但海底的環境充滿未知。在沉降過程中,“大魚”要克服極差的通信環境、海水擾動、腐蝕風險,及其他海洋生物出現等不可預見的情況,每一步都承載著團隊成員們的深深期盼。

“西谷II號”下潛到1100米時,在深海無氧環境中,首次實現了發電機發電,在幽深的海底點亮了一顆“中國星”。

“當它成功在2000米深度完成所有近底複雜運動與作業的那一刻,大家都激動得熱淚盈眶。”李偉琨回憶,“但來不及分享成功的喜悅,團隊成員們就必須迅速恢復狀態,投入到接下來的各項測試中。”

海試中,一項最引人注目的新增功能,就是“子母魚布放系統”。當天,在“大魚”頭部下,一條用吸盤懸掛的機器“小魚”在海底下被順利釋放。這條“小魚”重7千克,也能在海中獨立、穩步前進,進行更為靈活的任務執行和數據採集,也證實,“西谷II號”的作業範圍可以進一步拓展。

嘗試改變世界的“大孩子們”

“我們都是玩著改變世界的大玩具的大孩子。”范迪夏說,在“西谷II號”這件“最前沿”的深海潛水器背後,是一支9人組成,近乎全員“90後+00後”的團隊。其中,1990年出生的研究員范迪夏被團隊排在了“掌舵老人”的位置。

團隊成員在西谷 成功後合照

2024級博士生戴廣民,是側翼系統工程師。去年6月開始,每天,他要做的就是蹲在各個實驗地點的水池邊,測試自己設計打樣的仿生胸鰭。

博士生李喆是出海隊伍中唯一的00后。他要在數位世界里,構建潛水器的“神經中樞”。他說,以前在資訊工程系,關心的是“如何與天上的東西建立聯繫”,現在主要做的,就是要為“魔鬼魚”編寫能自主學習的運動演算法。

“西谷II號”斯特林發電機點亮了一顆星星 實時畫面

“西谷II號”順利歸來,這群“大孩子”也將用科技加速濃縮億萬年“優勝劣汰”的進化史。

仿生“魔鬼魚”將在科研人員們的助力下快速升級進化。“‘西谷I號’實現了深度的突破;‘西谷II號’則帶來了更強的運動靈活性。至於可用與好用,則指向我們對下一代潛水器‘西谷III號’和‘西谷IV號’的研發理想——根據不同客戶需求與實際應用場景,定製、設計並豐富潛水器的功能。”范迪夏說。

點讚分享在看