新西兰人推出 AI 增强水下无人机 Poseidon

快速阅读: 据《宇宙》最新报道，新西兰工程师研发智能海洋无人机“波塞冬”，用于水产养殖，提升效率降低成本。它利用AI导航、3D建模及样本采集，应对水质监测等挑战，助力全球粮食安全。

基督城，5月29日：新西兰工程师研发了一款智能海洋无人机，用于水产养殖行业，使人工智能开始走向水下。“为了促进水产养殖业的发展，我们需要这项技术，”项目负责人坎特伯雷大学教授理查德·格林说道。“自然的进展是找出如何提高世界粮食安全。通过实现现有农业生产的自动化，我们可以扩大生产规模而不至于成本过高。”

海洋是一个波浪、洋流和生物持续三维运动的地方。对于人类而言，这是一个充满挑战的访问和数据收集之地。人工智能（AI）已通过创新涉足这一领域，例如“珊瑚云”用于收集和分析珊瑚礁调查图像，简化并加速了珊瑚礁状况报告。现在，由坎特伯雷大学工程师开发的人工智能驱动自主水下航行器（AUV），或称为无人机，有望应用于塔斯曼地区的渔场和码头，并在全球范围内推广应用。

新西兰水产养殖业价值6亿新西兰元（约6.5亿美元），海产品销往81个国家。重点在于本地绿唇贻贝（Perna canaliculus）以及两种引入物种，太平洋牡蛎（Crassostrea gigas）和帝王鲑鱼（Oncorhynchus tshawytscha）。海洋水产养殖成本高昂，面临诸如生物污垢（网和软体动物壳体过度生长）等挑战，这会影响水质并使监测生长变得复杂，尤其是对贝类而言。贝类网和绳索上的潜在不受欢迎物种包括本地黑贻贝和可能有害的入侵泥虫。

波塞冬：水下无人机（提供）

“我们一直在与水产养殖行业的代表合作，这对了解他们的需求和收集更多数据非常有帮助，”格林说。“最棘手的问题是瘦肉线。目前，贻贝养殖户使用的是一艘造价数百万美元的慢速船只和一个大型起重机，将绳索拉起以尝试估算数量并抓取一些样本。”

一个人工智能驱动的无人机可以接手这项工作。机载人工智能会引导AUV靠近移动的贻贝绳索或鱼网，这些绳索和网通常在快速流动的水域中移动。无人机上的摄像头从多个角度拍摄几十张照片，用于构建3D图像。还正在开发一种可伸缩爪子，用于采集样本进行分析。

理查德·格林（提供）

格林告诉《宇宙》杂志：“你只需要几个人乘坐一艘快艇，把AUV扔到水里。它会扫描贻贝绳索，几分钟内就能回来，带回所有尺寸、数量，甚至还能带回样本。”

该项目是十年研究的成果。在不断移动的环境中导航无人机并拍摄有用的照片来构建3D图像是不容易做到的。格林说，像“多普勒速度计”这样的技术使得这一切成为可能。该计程仪利用“多普勒效应”——声波频率根据波源和观察者之间的相对位置变化。想象一下一辆救护车从后面驶来；警报声的音调随着它经过而改变。这是由于多普勒效应。坎特伯雷大学的AUV将声波反射到海底，无人机上的传感器检测到频率的变化，这直接与飞行器的速度成正比。然后还有GPS、加速度计和陀螺仪轮，它们告诉AUV它在三维空间中的位置。“你改变角度或移动多少，如果你在加速。有助于保持稳定”，格林说。

你不一定希望相对于海底保持静止。“海水在推挤，你浪费了太多能量，而且你还得追踪贻贝养殖场。但你也必须考虑水流的影响，因为贻贝养殖场和水流并不总是朝同一方向移动，”正在开发AUV和软件的研究生蒂姆·伦森说。“我们必须根据不同任务给这些传感器赋予不同的权重，”格林说。

所有这些都由“机器人大脑”——NVIDIA处理单元协调完成，伦森补充道。

人工智能也让团队能够预测贻贝绳索的大致三维位置，绕过了持续移动的问题。“在野外真正困难的机器人被严重低估了。”

“这就是工厂机器人和野外机器人之间的区别。工厂机器人只是按照预设路径执行动作，而野外的机器人需要适应。它必须有智能响应的能力，必须学习，因为环境会变化，”他说。

“这项工作在正确的时间汇聚在一起，因为我们需要高质量的人工智能算法；快速高效的处理能使其更高效且更具成本效益；改进的摄像技术；以及LED照明。十年前不可能做到这一点，”格林说。

配备人工智能的无人机正处于工作原型阶段。最新版本名为波塞冬，以希腊海神命名。

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最初刊发于《宇宙》杂志

新西兰人推出波塞冬，人工智能增强的水下无人机

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