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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(qū)動的無線水下攝像機(jī)面世
- 來源：科技日報 作者: 張夢然 發(fā)表于 2022/9/29
科學(xué)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(jī)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(xué)院（MIT）研究人員開發(fā)出一種聲波驅(qū)動的無電池?zé)o線水下相機(jī)，為解決這一問題邁出了重要一步。該相機(jī)的能效比其他海底相機(jī)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(dāng)·格蘭茲曼
該相機(jī)的自主攝像頭由聲波驅(qū)動。它能將穿過水的聲波的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，為其成像和通信設(shè)備提供動力。在捕獲和編碼圖像數(shù)據(jù)后，相機(jī)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(jī)可在探索海洋之前連續(xù)運行數(shù)周，使科學(xué)家能夠在海洋的偏遠(yuǎn)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(tuán)隊成員稱，這款相機(jī)最令人興奮的應(yīng)用之一是氣候監(jiān)測。科學(xué)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(shù)可以幫助他們建立更準(zhǔn)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(jī)，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(shè)備。相機(jī)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(lán)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(jī)。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(jié)節(jié)清晰可見。該設(shè)備還有效地在一周的黑暗環(huán)境中反復(fù)對水下植物進(jìn)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?qū)θ祟悂碚f還是個謎。這次，科研人員開發(fā)出了一種聲波驅(qū)動的無線水下相機(jī)，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(jìn)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(jī)長期布置在海洋中，便可獲得關(guān)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(jī)帶回的罕見的畫面，或許能給人更大的震撼。
責(zé)任編輯： 常麗君
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