小型自主水下机器人为科学家提供了一种寻找珊瑚礁中异常生物活动区域的新方法。该系统不依赖潜水员和相机，而是将水下录音与珊瑚礁的视觉观察结合起来。 据伍兹霍尔海洋研究所称，在美属维尔京群岛的实地测试中，机器人反复识别出大型柱状珊瑚结构周围的热点区域，那里的鱼类密度比珊瑚礁其他地方高出约 25 倍。该系统还可以通过水追踪生物声音，在受控实验中成功追踪 80 米外的声源。这项技术由伍兹霍尔海洋研究所 (WHOI) 的研究人员开发，称为 CUREE，代表“好奇号水下生态系统探索机器人”。会听、会看的机器人传统的珊瑚礁调查通常依靠潜水员、相机和其他仪器来收集观测结果。这些方法可以提供详细的观察，但其覆盖范围和持续时间可能会受到水下工作的实际限制的限制。 CUREE 旨在在复杂的珊瑚礁环境中自主导航，并在搜索异常生物活动区域的同时收集数据。该机器人将摄像头与水听器、水下麦克风结合在一起，可以记录海洋动物的声音。其车载计算机在车辆行驶时实时分析音频和视觉信号。摄像头可以提供近距离的详细信息，而声学传感可以检测距离机器人更远的生物活动。这两种敏感方法弥补了彼此的局限性。 相机可以提供物种级别的信息，但只能在相对较短的距离内提供。声学信号可以在更广泛的区域提供信息，但它们在物种层面包含的信息较少，并且在嘈杂的环境中很难定位。因此，CUREE 可以使用声音来识别感兴趣的地点，然后再使用相机近距离检查它们。珊瑚结构脱颖而出研究团队在 2022 年至 2024 年间对美属维尔京群岛乔尔浅滩的三次考察中对该系统进行了测试。 CUREE 始终将同一区域确定为生物热点。目视调查表明，该结构附近的鱼类密度比珊瑚礁其他部分高出约 25 倍。研究结果还强调了珊瑚礁结构对于理解海洋生物如何运作的重要性。复杂的珊瑚礁结构可以提供庇护和进食机会，并可以解释为什么某些特征支持更高浓度的动物。 识别这些热点可以帮助研究人员了解为什么同一珊瑚礁的相邻部分支持截然不同的生物活动水平。该机器人还能够在家中发出特定的生物声音。在受控实验中，CUREE 跟踪最远 80 米外的声源，而在单独的实验中，它会自动汇聚到珊瑚礁上的自然热点。该系统还可以追踪单个动物。 之前的 CUREE 实验已经展示了对梭鱼和黄貂鱼的自主跟踪，展示了机器人如何跟踪移动的动物，作为其珊瑚礁观测的一部分。
据伍兹霍尔海洋研究所称，在美属维尔京群岛的实地测试中，机器人反复识别出大型柱状珊瑚结构周围的热点区域，那里的鱼类密度比珊瑚礁其他地方高出约 25 倍。图片来源：维基共享资源。
从珊瑚礁研究到保护一个潜在的优势是，机器人可以搜索珊瑚礁，同时根据检测到的生物信号调整其运动，而不是简单地沿着固定路线收集观测结果。这样的系统可用于监测难以重复调查的珊瑚礁，因为它们面临着变暖、疾病和污染等压力。WHOI 研究人员指出，虽然珊瑚礁仅覆盖海洋表面积的 0.1% 左右，但它们却包含了近四分之一的海洋生物，这使得珊瑚礁的识别成为生态研究和保护的潜在资产。另一方面，其他研究项目表明，水下探测对于分析珊瑚礁的结构非常有用。 WHOI 研究人员在 2024 年表明，听起来健康的珊瑚礁中发现的珊瑚幼虫数量是受损珊瑚礁的七倍。还应该指出的是，使用 CUREE 获得的结果并不意味着不需要海洋生物学家或传统珊瑚礁研究的工作，因为科学家认为机器人是一种工具，可以通过长时间工作、进入困难地形和整合不同数据的能力来扩展人类的理解。最终目标是开发一支能够勘测地图不清晰的珊瑚礁的自动驾驶车队。 通过寻找鱼类和其他生物聚集的区域，机器人将使我们比以往任何时候都更好地了解珊瑚礁生态系统。
