
【编者按】当灾难在黑暗中降临,救援的曙光能否穿透迷雾?美国伍斯特理工学院的实验室里,一场静默的技术革命正在上演。科学家们从蝙蝠的夜行天赋中获取灵感,研发出能在浓烟、暴风雨和漆黑环境中自主飞行的微型无人机。这些掌心大小的机器人正突破现有救援设备的局限——它们不需要GPS信号,不依赖光线照明,仅凭超声波就能在坍塌建筑中精准避障。从巴基斯坦洪灾到加拿大矿难,无人机救援已屡建奇功,而新一代集群化、自主化的"机械蝙蝠"将把搜救效率推向全新高度。这项跨越生物与科技边界的研究提醒我们:最前沿的创新,往往始于对自然最深的敬畏。
马萨诸塞州伍斯特市电——别被雾机、诡异灯光和人造蝙蝠迷惑:伍斯特理工学院机器人实验室并非在举办万圣节派对。
这里实则是微型无人机的测试场,这些设备能在黑暗、浓烟或暴风雨条件下执行搜救任务。
"我们都知道发生地震或海啸时,最先瘫痪的就是电网。多数灾难发生在夜晚,我们不可能等到天亮再展开救援。"机器人工程学助理教授尼廷·桑凯特指出,"于是我们开始向自然寻求答案——世界上是否存在能应对这种环境的生物?"
研究团队在蝙蝠身上找到了灵感。这种翼手目动物拥有通过回声定位导航的超凡能力。凭借美国国家科学基金会的资助,他们正在研发小型、廉价、节能的飞行机器人,可在现有无人机无法运作的时空条件下执行任务。
上月,巴基斯坦救援人员使用无人机定位被洪水围困在屋顶的民众;八月,美国加州救援队通过无人机发现被困瀑布后方两天的男子;七月在加拿大,无人机为受困井下60多小时的三名矿工找到了安全通道。
尽管无人机已逐步成为搜救标配,桑凯特与全球同行正致力于突破现有人工操控单机的局限。弗吉尼亚理工大学副教授瑞安·威廉姆斯强调,下一代技术的核心是开发能集群部署、自主决策搜索路径的飞行机器人。
"目前真正实现自主飞行的无人机几乎为零。"他坦言。
威廉姆斯团队通过编程让无人机与地面人员协同规划搜索路线,并融合数千起失踪案件的历史数据,构建出迷途者在丛林中行为模式的预测模型。"我们利用该模型优化无人机定位,优先搜索失踪者出现概率更高的区域。"
而伍斯特理工的项目则着力攻克现有无人机的体积与感知瓶颈。"当前救援机器人普遍存在体型笨重、造价高昂、场景适应性差等问题。"桑凯特对比道。他研发的无人机可置于掌心,主要采用廉价民用级材料制造,且能在全黑环境中作业。机载微型超声波传感器模拟蝙蝠行为,通过发射高频声波脉冲并接收回声来探测障碍物——这项技术与公共卫生间自动水龙头使用的传感器异曲同工。
在近期演示中,学生先于明亮房间遥控起飞无人机,随后仅保留微弱的红光照明。当接近透明有机玻璃墙时,即便在浓雾与人工雪花弥漫的黑暗环境中,无人机仍能持续悬停并主动后退。
"现有搜救机器人大多只能在白天作业,"桑凯特一针见血地指出,"但残酷的现实是——搜救本质是在黑暗中进行枯燥、危险、肮脏的工作。"
研发过程并非一帆风顺。团队发现螺旋桨噪音会干扰超声波,最终通过3D打印防护罩降低干扰,并运用人工智能训练无人机过滤解析声波信号。不过科学家坦言,要追上蝙蝠的先天优势仍道阻且长——这种生物能通过收缩肌肉精准筛选特定回声,甚至能在数米外探测到发丝般的细微物体。
"蝙蝠的感知系统令人惊叹,"桑凯特感叹,"我们离自然进化的巅峰还十分遥远。但终有一日,这些机械蝙蝠将真正成为荒野救援的利刃。"



