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來源：IEEE Spectrum
編譯：朱科錦
一場關於深海命運的戰鬥正在醞釀之中。面積龐大的海洋底部富含各種金屬資源，例如鎳，銅，鈷，鋅。這些是製造電動汽車電池，太陽能電池板和智慧型手機的必備資源。
礦業公司已提議清理和開發廣闊的海底區域，以促進金屬需求高的技術的發展。海洋科學家和環保主義者則反對這樣的計劃，他們警告人類，這樣的開採會對脆弱的生態系統造成巨大且可能永久的破壞。
Pietro Filardo是致力於尋求爭論雙方一個平衡點的技術開發人員之一。
他的公司，Pliant Energy Systems建造了看起來像黑色機械黃貂魚的東西。其柔軟的波紋狀鰭片採用雙曲線幾何形狀以進行波狀運動，從而在水中推動滑板大小的設備。Filardo的團隊正在紐約布魯克林的通風海濱實驗室工作，他們正在開發將機器人轉變為配有抓爪的自主設備的工具和算法。
他們的目標是在不破壞珍貴棲息地的情況下從海底採出多金屬結核（馬鈴薯大小的珍貴礦石）。
Filardo說：「一方面，我們需要用這些金屬通電和脫碳。另一方面，人們擔心我們將摧毀鮮為人知的深海生態系統。」他將深海採礦描述為Pliant機器人的「殺手級應用」，這對於初始階段的小型企業的微創設計可能是有利可圖的。
如何開採深海以及在何處開採最終取決於「國際海底管理局」（ISA），該組織由168個成員國組成。預計在10月，國際機構將採用一套統一的技術和環境標準，即《採礦法》，這可以為私人公司開始大面積開採海底鋪平道路。
ISA已經向大西洋，太平洋和印度洋部分地區的承包商頒發了30個勘探許可證。超過一半的許可證用於勘探多金屬結核，主要是在Clarion-Clipperton地區，這是夏威夷以南和墨西哥以西的熱點地區。
自1970年代以來，研究人員已經在主要的國家水域測試了結核礦開採技術。現有的方法包括用液壓吸泥機清掃海底，抽出沉積物，過濾出礦物質，並將剩下的泥漿傾倒在海洋或尾礦池中。在印度，美國國家海洋技術研究所正在製造一種帶有大鏟子的履帶式運載工具以收集，壓碎並將結核泵送到母船上。
採礦支持者說，這種技術對人類和環境的危害要小於危險的，有剝削性的陸上採礦方法。然而，海洋專家警告說，攪動沉積物並轉移生活在結核上的生物可能會破壞數百萬年生成的深海棲息地。
杜克大學環境學院教授Nicholas，深海生物學家Cindy Lee Van Dover表示：「我經常談論的一件事是，『如果我們破壞了壞境，該如何解決？我們怎麼知道我們破壞了生態？』」 她認為我們應該進一步研究這種技術對海洋生態系統的潛在影響，畢竟海洋生態系統至關重要，它可以促進漁業發展，吸收二氧化碳並產生地球上大部分的氧氣。
研究人員還需要大量工作才能將機器人轉變為可以在海面以下6,000米處運行的金屬收集器。
前Pliant工程師Daniel Zimmerman（右）和Michael Weaker致力於開發一個可開採河流和溪流能源的原型（Velox的前身）
Pliant的第一個原型機被稱為Velox，它可以在遊泳池和淺海「衝浪區」的深處航行。在Velox內部，板載CPU將功率分配給執行器，這些執行器驅動柔性鰭中進行起伏運動。與螺旋槳推進器不同，螺旋槳推進器使用快速旋轉的葉片以高速移動小水流，而Pliant的起伏鰭片則以低速移動大量水流。Filardo說，通過利用水流龐大的表面積，機器人可以使用相對較少的電池輸入來進行快速的操作，從而使設備可以運行更長的時間後才需要充電。
他補充說，這種設計還可以減少海底的沉積物，這在敏感的深海環境中具有潛在的優勢。
Brooklyn 公司正在與麻省理工學院合作開發一種更大的下一代機器人，C-Ray。這種高度機動的裝置會像海獺一樣扭曲和滾動。通過使用金屬探測器以及混合的攝像頭硬體和計算機算法，C-Ray可能會被用於監視衝浪區，從而幫助該研究計劃的美國海軍排查潛在危害。
收集深海多金屬結核的C-Ray機器人的概念圖
他們的最終目標是部署通過「蜂巢式思維」進行通信的「大量」自主C-Ray，這些應用程式也將用於開採多金屬結核。Pliant計劃發射數百個配備抓爪的機器人，這些機器人會在海底漫遊，並將結核放在籠子裡，這些籠子會漂浮在充滿氣體的上升的包上。Filardo提出C-Ray還可以將結核與價值較低的寶石交換，從而使生物能夠在海底生長。
義大利的一個單獨項目也可能會產生用於拔除富含金屬的球體的新工具。
SILVER2是一種六足機器人，它可以通過反覆頻繁地推動其腿部，而無需藉助攝像頭或雷射，就能在黑暗而渾濁的海底周圍摸索。
Sant'Anna高級研究學院生物機器人研究所助理教授 Marcello Calisti說：」我們先看一下螃蟹在水下做的事情。」他把這些動作比作是人們在水裡行走並用沙子作為槓桿；或者是在平底河船上的用一根長木竿將船向前推進 「船夫」。
Calisti和他的同事把7月的大部分時間裡都花在義大利裡窩那的（ Livorno ）一個海邊實驗室裡，他們在淺水中測試了20公斤重的原型。SILVER2配有可以像手掌一樣包裹物體的柔軟的彈性抓手。研究人員使用類似螃蟹的機器人在海床上收集塑料垃圾，並將碎屑存放在中央收集箱中。
儘管SILVER2並非用於深海採礦，但Calisti說，如果他的團隊能夠擴展該技術，他可以預見SILVER2在該領域的潛在應用。
對於像Pliant這樣的開發商來說，他們籌集資金和實現採礦機器人的能力將在很大程度上取決於國際海底管理局的下次會議。反對海洋採礦的人士正試圖暫停對《採礦法》的討論，以使科學家有更多時間評估風險，並允許特斯拉或蘋果等公司設計需要更少或不同金屬零件的技術。這種監管上的不確定性可能會阻止投資者支持或許永遠不會被使用的新採礦方法。
生物學家Van Dover說，她並不完全反對《採礦法》；相反，法規應包括嚴格的規定，例如監視環境影響並在發現損壞後立即停止運行的規定。她說：「我不明白為什麼不能制定出不允許ISA犯錯的條款。」
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