渾圓栗子 發自 凹非寺
量子位 出品 | 公眾號 QbitAI

某子：子非魚，安知…
SoFi：就你話多…

遙遠的南太平洋，斐濟的彩虹礁，幾乎通體雪白的魚搖擺著尾鰭，自在地遊走。不論直線還是轉彎，上浮還是下沉，都優雅流暢。它看上去和珊瑚礁的其他居民並沒有什麼不同，也沒有引起誰的注意。

不過，它沒有魚的脊骨，也沒有魚的臟器，取而代之的是電子元件的組合。尾鰭的擺動也並非歸功於肌肉和鱗片，而是液壓泵。

△ 電子元件在頭部

這是來自麻省理工學院電腦科學與人工智慧實驗室 (MIT CSAIL) 的機器魚SoFi。作為被科研團隊寄予厚望的機器人，它雖然還不算完美，但已解決了水下無人機面對的一些重要問題。

三門功課同步學

首先是通訊問題。由於無線電的水下傳播能力非常有限，有效距離僅有幾釐米，水下無人機通常需要以物理方式與船隻相連。

△ 不是聽力問題，是無線電的錯

SoFi的不同之處則在於，其利用聲學通訊系統代替無線電，聲波不僅可以傳得更遠，對能量的需求也比較低。

這樣一來，通過機身攝像頭與SoFi共享視野的潛水員，可以在距離機器人約20米遠處，利用聲波來操控SoFi改變運動速度，完成特定的動作，或朝特定的方向轉彎。

其次是“姿勢”問題。傳統機器人的執行器 (電機) 通常體積較大，產生的動作也並不十分流暢。

SoFi的尾部設有兩個像氣球一樣的空腔，注滿水後機器人便可以遊動起來。當其中一個空腔開始擴大，它便會向另一側彎曲；而當唯一電機將水推向另一側，另一空腔則會朝反方向彎曲。這樣一來，水迴圈達成，機器人就可以像魚一樣左右搖擺著向前遊動了。

△ 軟體機器人不怕撞

只要改變SoFi體內水的流動規律，便能夠調整尾部的動作，從而改變它的運動速度。平均來說，SoFi的秒速接近半個身體的長度。

第三個問題是，游泳消耗的能量非常可觀。魚類需要讓自己時刻保持在某個特定的水深，而在湧動的海水中不停地上下調整，並不是一種高效的方式。

於是，漫長的自然選擇讓魚類擁有了名為鰾的器官，它可以幫助主人獲得最為適宜的浮力。

△ Buoyancy Control Unit=浮力控制單元

SoFi也有自己的“鰾”，就是浮力控制單元。那是一個圓柱體結構，通過壓縮和解壓空氣，來實時調整機器人的密度，從而改變浮力，將SoFi保持在所需要的水深。如今，SoFi已經可以依靠壓強控制，潛入約18米深的水下。

另外，SoFi身體兩側有一對鰭，可以調整魚身的俯仰角度，幫助它逐漸向上或向下遊動。

假以亂真，直視無礙

在測試過程中，科研人員發現，一些魚有時會和SoFi一起遊動，可能是產生了好奇。也有時候，魚類完全不受機器人的干擾。相比之下，在潛水員靠近魚類的時候，它們便會迅速遊開去。

△ 小魚看到大“魚”也並不緊張

也就是說，從外表和運動方式來看，SoFi已是足以亂真的魚了。這意味著，人類可以在更近的距離內觀察珊瑚礁，以及周圍動物的生活。

目前，SoFi尚處於測試階段，仍是通過遙控裝置操縱。不過，未來的升級版本可能搭載計算機視覺，機器人鎖定一條魚，便跟著它一路游下去，並且不引起魚的懷疑。

科學家們希望，此類機器人可以為研究魚類的叢集、洄游等行為提供幫助，或者在汙染日益嚴重的海域監測某一魚群的健康狀況。而在執行任務的同時，機器人自然的運動不會擾亂所在海域的正常生態。

還有彩蛋

今日最佳：SoFi的遙控器，是超級任天堂手柄。

△ 你對“沉浸式”遊戲體驗一無所知

— 完 —

加入社群

量子位AI社群15群開始招募啦，歡迎對AI感興趣的同學，加小助手微信qbitbot6入群；

此外，量子位專業細分群(自動駕駛、CV、NLP、機器學習等)正在招募，面向正在從事相關領域的工程師及研究人員。

進群請加小助手微訊號qbitbot6，並務必備註相應群的關鍵詞~通過稽核後我們將邀請進群。（專業群稽核較嚴，敬請諒解）

誠摯招聘

量子位正在招募編輯/記者，工作地點在北京中關村。期待有才氣、有熱情的同學加入我們！相關細節，請在量子位公眾號(QbitAI)對話介面，回覆“招聘”兩個字。

量子位 QbitAI · 頭條號簽約作者

վ'ᴗ' ի 追蹤AI技術和產品新動態