潮新闻客户端 执笔 潘璐 胡静漪
在浩瀚深蓝之下，一群特殊的“探海者”正悄然改变着我们对海洋的认知与利用方式：它们潜入海平面下数十米，翻转腾挪，为船舶“洗去”贝壳和海藻；它们能沉到数千米的幽暗海底，探索深海生物密码……
这群特殊的“探海者”，正是近年来迅猛发展的海洋机器人。在占地球表面积71%的海洋中，人类探索的足迹仅触及5%的区域，海洋机器人的应用创新，正越来越成为我们探索深海、建设智慧海洋的重要途径。
工作人员向海底布放机器人。受访者供图
最近，在浙江海洋机器人“场景需求与产品技术”对接交流活动会上，浙江省各大研究机构及企业现场展示了长航程无人潜航器、深海软体机器人、仿螳螂虾水下机器人等超50款各类海洋机器人。浙江省经济信息中心负责人透露，海洋机器人产业已成为撬动“万亿级蓝海市场”的战略支点。
海洋机器人，是什么样的？将来会怎样改变你我的生活？
深海探究的“眼和手”
对东海实验室海洋机器人中心主任陈家旺来说，海洋机器人是亲切的“同事”，这位“新同事”可以用于海底油气管道和海底电缆健康的定期检测。而这些埋在海平面百米以下的“血管”正承担着海底能源输送的重任，与人们的生活息息相关。
陈家旺和“海马”号无人遥控潜水器（ROV）。 受访者供图
一旦出现险情，陈家旺会先派出“侦察兵”——船拖曳式磁探测器，它可以精准定位海底管道或海缆的位置并测量埋深、水深等数据。“海底金属管缆的磁场是可以探测的，含磁性材料的金属管缆会有较强磁场异常信号，这可以帮助我们初步找出管缆路由问题。”
此外，有缆远程遥控海洋机器人（ROV）还可以携带高频侧扫声呐，对管道进行精细的“体检”。“它可以进行自主判断，通过接收到的声波信息或者近底光学图像信息，构建海底管缆的外观或缺陷，来评估它的健康状态”。而在海底管道的日常巡检中，轻便灵巧的管道机器人将从管道的一端“游”到另一端，通过搭载的多种传感器感知管壁的变形或缺陷并做好标记。
对深海资源的勘探则需要进入几千米甚至万米以下的深海，那里埋藏着可燃冰、多金属结壳、特殊生物等深海资源。“这时候我们会用到不带缆的自主水下机器人(简称AUV)或载人潜水器（简称HOV）进行深海资源调查，它不受缆制约，可根据设定好的路径程序在海底展开巡航，或由潜航员进行深海底现场操控和作业。”
深海蕴藏的重要的矿产资源之一——富钴结壳。 受访者供图
在陈家旺的印象中，国内最初的海洋机器人基本用于海底资源勘探以及海洋工程等领域，多以水下观测为主，关键部件大多从国外进口。而现在，国产海洋机器人自主化和智能化水平越来越高，在深海资源勘探、海洋油气生产、水下考古、海上风电运维、救捞等应用场景中起到越来越重要的作用。
今年3月，杭州企业中科星图深海科技有限公司科考队搭乘“探索三号”科学考察船，完成了年度共享航次任务，其研发的“海鲸”系列AUV，在南海完成了常态化运行的多项功能验证。
中科星图深海科技相关负责人介绍，“海鲸”身上搭载着相机、声呐、探测仪等各类感知设备，能够获取精细的海洋信息数据并存储在设备内部。在强大算力支撑下，这些海洋数据可以生成可视化产品及实时模型，让更多人不必出海作业，也能获取海洋数据。
“海鲸”长航程无人潜航器。 受访者供图
这背后是国内深海科技的几十年来的奋斗，也是经年累月的研发和试验，很多传感器并不是为了无人潜航器而设计的，需要从实验室到湖里，再从湖里到海里，不断进行磨合调试。“目前，我们的AUV最深可以抵达水下6000米，从设计、测试到生产应用，全部实现自主化了。” 朱博文说。
“蓝色牧场”的智能伙伴
海洋机器人的价值，不仅在于探索未知，更在于解决眼前的生产难题。
夏天原本是三门青蟹养殖户吴伟快最头疼的季节。他的基地里有上千只工厂化养殖的青蟹，五个工人都管理不过来。“工人都五六十岁了，总是上夜班，操作的时候容易被青蟹咬伤，天气又热，很不方便。”
海水蟹立体养殖工厂。 受访者供图
海水蟹池塘养殖升级为工厂化立体养殖后，原本住在一个池塘里相互厮杀的蟹，纷纷住进了立体式的“单间公寓”。工厂化立体养殖大幅度提高了养殖密度和产量，但也让人工投喂、观察的作业强度大大增加。这让宁波大学海洋学院水产系主任史策想到：能不能让机器人去做这个事情？
他希望，一方面，机器人可以根据蟹的进食量进行合理投喂，另一方面，机器人能够进行巡检，及时关注蟹的状态，便于在蜕壳期收获美味的软壳蟹。
基于对蟹类行为的长期观测数据，史策团队开发了海水蟹食欲判别模型。“通过实时获取水质传感器监测的温度、盐度、pH值等参数，并关联青蟹发育阶段，该模型可以量化预测青蟹的摄食量。机器人依据预设路径，利用可伸展机械臂实现精准分层投喂。”
海水蟹投喂巡检机器人。 受访者供图
有时候，模型也会出现偏差。比如蟹“心情不好”食欲下降时，饵料剩余较多，搭载了摄像机的机器人就会对残饵进行识别和定量分析，并矫正投喂量。“识别到‘两个蟹’的时候，它就会自动报警，提醒工作人员蟹正在蜕壳，要及时收获软壳蟹。”
在耕海牧渔、建设“蓝色粮仓”的进程中，海洋机器人正大显身手。史策介绍，除了陆基工厂化养殖之外，深远海养殖也是现代渔业发展的必然趋势，但在深远海进行投喂、网箱网衣清洗等工作，传统的人力操作十分困难且危险。“海洋机器人的介入有助于缓解深远海人工作业困难的问题，促进深远海养殖业的发展。”
浙产海洋机器人的产业化应用尝试，不仅在省内。在东南沿海地区的海洋牧场，一场实地验证正在进行：柔软的仿螳螂虾（俗称皮皮虾）机器人正在人工鱼礁间灵活地穿梭着，靠着5对仿生腹足和柔性脊柱，它的运动速度可以达到每秒1.2米。
浙江理工大学产业学院副院长陈刚介绍，它可以检测海洋牧场里生物的分布种类、数量以及它们的生长情况，为海洋牧场建设和人为干预提供信息。
为何选择仿生机器人？陈刚解释称，传统的ROV和AUV更多只能在开阔水域使用，难以应对珊瑚礁等较为崎岖的地形以及海底环境。针对这一情况，陈刚在观察了很多海洋生物的运动方式和骨骼结构后，将河狸和螳螂虾作为仿生对象进行机械研究。
仿河狸机器人与仿螳螂虾机器人。 受访者供图
“河狸有四肢可以爬行，同时后肢上还有脚蹼，可以在水中游动，是一种多栖动物，还被称为‘水坝建筑师’，作业能力很强。而螳螂虾在狭缝中可以方便穿梭，展开追踪。”陈刚说，仿生式的海洋机器人一方面活动更灵活，另一方面既可以搭载传感器进行监测，也可以用手爪进行作业。在海洋牧场之外，他期待这些“萌物”能有更多的应用场景。
海洋机器人如何更“聪明”
向海图强的号角越吹越响，但海洋机器人还有很长的路要走。
“海洋机器人的智能化程度还远远不够，跟陆地机器人比至少要落后10年，所以可以突破的空间很大。南通海洋高等研究院执行院长陆慧敏表示。
陈家旺则指出，水下通讯实时性、电池续航能力以及多类型集群协同能力，仍是当前无缆海洋机器人发展亟待突破的关键技术。
能否让大模型赋能海洋，克服瓶颈？这成了浙江大学陈华钧教授2023年初起的核心课题。
2023年，他和团队推出了OceanGPT-1，这是一个提供海洋领域的专业知识的问答模型，但陈华钧觉得这远远不够。“海洋覆盖了全球超过71%的面积，蕴含着丰富的、未知的资源，对于国家战略来说，进行探测研究至关重要”。因此，让大模型与海洋机器人深度结合，成为OceanGPT-2的主攻方向。
中国首个海洋领域开源大模型OceanGPT(沧渊)。 受访者供图
在深海中，海洋机器人接受到的信息不只是简单的图片，而是难以捕获的水下声波、更多频段的海底光谱、错综复杂的海底观测图，原始数据量大且知识密度低，处理起来也极耗算力。
然而，不管是声呐图像的处理，还是海洋专业数据的分析，都是现有通用大模型无法应对的，“有时候测试下来，对于一些专业问题，通用大模型的幻觉率甚至会高达百分之七八十，这在海洋研究的专业领域是不能接受的”。
在来自浙江大学海洋学院、东海实验室等合作团队提供的专业数据支撑下，多模态的海洋数据被输入进OceanGPT的大脑，让它展开神经网络学习。而专业的知识语料库不仅有助于合成更严谨的知识指令，监督大模型不去“胡编乱造”，还能在知识增强过程中不断推动其学习和纠正错误的回答。
此外，海洋机器人进入海底后，面对的最大问题是如何进行高效通信。如果能在海洋机器人上部署可在端侧直接运行的大模型，不仅能直接驱动机器人的自主行动，还能在本地将多模态感知数据实时转化为文本信息，再以文本形式进行通信，从而大幅提升通信效率。
陈华钧将手比成碗状：“我们正在推进部署轻量化的OceanGPT大模型一体机，其体积也就这么大，从能耗和体积考虑，很多型号的海洋机器人是完全能搭载的。”
原本的海洋机器人行动依赖人工编码，需要程序员花几个小时写完代码后装到机器人上。而在陈华钧向记者展示的案例中，OceanGPT在接收到自然语言的指令后，会自动进行全局思考与任务规划，通过编码控制海洋机器人展开操作。
史策认为，OceanGPT的应用有望进一步提升水产养殖作业机器人的作业精度，并有效降低该领域对人工作业的依赖。“海洋相关数据的持续积累，将有助于大型语言模型更深入地挖掘数据间潜在的因果关系。在复杂度更高的应用场景中，大型语言模型的作用和价值将更为显著”。
利用机器视觉判别海水蟹残饵。 受访者供图
目前，OceanGPT已在浙江大学海鹰系列水下机器人平台上完成初步的技术验证，实测表明该模型将原本依赖人工编写的机器人代码编写效率从“小时级”提升至“秒级”。
未来，陈华钧有着更宏大的愿景：“我们希望即使是非专业人士，也能通过语音指令驱动水下机器人在深海中完成复杂任务。”
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