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- 探索海洋未知區(qū)域、跟蹤污染、監(jiān)測氣變，聲波驅動的無線水下攝像機面世
- 來源：科技日報 作者: 張夢然 發(fā)表于 2022/9/29
科學家估計，超過95%的地球海洋從未被觀測到過，而為水下攝像機長時間供電成本太高，阻礙了對海底的廣泛探索。美國麻省理工學院（MIT）研究人員開發(fā)出一種聲波驅動的無電池無線水下相機，為解決這一問題邁出了重要一步。該相機的能效比其他海底相機高出約10萬倍，即使在黑暗的水下環(huán)境中，也能拍攝彩色照片，并通過水無線傳輸圖像數(shù)據(jù)。研究論文發(fā)表在最近的《自然·通訊》上。
圖片來源：亞當·格蘭茲曼
該相機的自主攝像頭由聲波驅動。它能將穿過水的聲波的機械能轉化為電能，為其成像和通信設備提供動力。在捕獲和編碼圖像數(shù)據(jù)后，相機還使用聲波將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街亟▓D像的接收器。因為它不需要電源，所以相機可在探索海洋之前連續(xù)運行數(shù)周，使科學家能夠在海洋的偏遠地區(qū)尋找新物種。它還可通過拍攝監(jiān)測海洋污染情況或水產(chǎn)養(yǎng)殖場魚類的健康和生長。
團隊成員稱，這款相機最令人興奮的應用之一是氣候監(jiān)測。科學家正在建立氣候模型，但缺少來自95%以上海洋的數(shù)據(jù)。這項技術可以幫助他們建立更準確的氣候模型，更好地了解氣候變化如何影響海底世界。
為制造可長時間自主運行的相機，研究人員需要一種可在水下單獨收集能量而自身功耗很少的設備。相機使用由壓電材料制成的傳感器獲取能量以及超低功耗成像傳感器，即使圖像看起來黑白相間，紅色、綠色和藍色的光也會反射在每張照片的白色部分。圖像數(shù)據(jù)在后處理中合并時，就可重建彩色圖像。
研究人員在幾種水下環(huán)境中測試了相機。在其中一次，他們捕捉了漂浮在新罕布什爾州池塘中的塑料瓶的彩色圖像。他們還能拍攝出高質(zhì)量的非洲海星照片，照片中甚至連沿著海星手臂的微小結節(jié)清晰可見。該設備還有效地在一周的黑暗環(huán)境中反復對水下植物進行成像，以監(jiān)測其生長情況。
總編輯圈點：
海洋，廣闊、深邃又神秘，只有不到5%的地球海洋被探索過，其他區(qū)域對人類來說還是個謎。這次，科研人員開發(fā)出了一種聲波驅動的無線水下相機，解決了供電的問題；它使用了超低功耗成像傳感器，雖然乍看得到的圖像可能平平無奇，但進行數(shù)據(jù)處理后，便可重建水下拍攝物體的彩色圖像。將這類相機長期布置在海洋中，便可獲得關于某一區(qū)域環(huán)境變化的直觀證據(jù)。畢竟，人們總相信眼見為實，相機帶回的罕見的畫面，或許能給人更大的震撼。
責任編輯： 常麗君
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