小型自主水下机器人为科学家提供了一种新方法来发现珊瑚礁上生物活动异常高的区域。该系统不是仅仅依赖潜水员和摄像机，而是将水下声学记录与对珊瑚礁的视觉观察结合起来。 据伍兹霍尔海洋研究所称，在美属维尔京群岛的实地试验中，机器人反复识别出大型柱状珊瑚周围的一个热点区域，那里的鱼类密度大约是珊瑚礁其他地方的25倍。该系统还可以追踪水中的生物声音，在受控实验中成功追踪 80 米外的声源。伍兹霍尔海洋研究所（WHOI）的研究人员开发的技术称为 CUREE，代表用于生态系统探索的好奇水下机器人。能听能看的机器人传统的珊瑚礁调查通常依靠潜水员、相机和其他仪器来收集观测结果。这些方法可以提供详细的观察，但其覆盖范围和持续时间受到水下工作的实际限制的限制。 CUREE 旨在在复杂的珊瑚礁环境中自主移动并收集信息，同时搜索生物活性异常高的区域。该机器人将摄像头与水听器、水下麦克风结合起来，记录海洋动物发出的声音。当车辆移动时，车载计算机会实时分析音频和视觉信号。摄像头可以提供近距离的详细信息，而声学传感可以检测远离机器人的生物活动。两种传感方法都弥补了彼此的局限性。 相机可以提供物种级别的信息，但只能在相对较短的范围内提供。声学信号可以提供大范围的信息，但它们包含的物种级信息很少，并且很难在嘈杂的珊瑚礁环境中定位。因此，CUREE 可以使用声音来识别感兴趣的区域，然后再使用相机进行仔细检查。一处珊瑚群格外引人注目研究团队在 2022 年至 2024 年间对美属维尔京群岛乔尔斯浅滩的三次考察中对该系统进行了测试。 CUREE 始终将同一区域确定为生物热点。目视调查发现，该结构附近的鱼类密度比珊瑚礁其他部分高出近 25 倍。研究结果还指出了珊瑚礁结构对于了解海洋生物集中区域的重要性。复杂的珊瑚礁结构可以提供庇护和进食机会，有助于解释为什么某些特征支持高密度的动物。 识别这些精细尺度的热点可以帮助研究人员调查为什么同一珊瑚礁的相邻部分支持截然不同的生物活动。该机器人还能够拾取某些生物声音。在受控实验中，CUREE 跟踪最远 80 米外的声源，而在单独的测试中，它会自动汇聚到天然珊瑚礁热点上。该系统还可以追踪单个动物。 之前的 CUREE 实验展示了梭鱼和黄貂鱼的自主跟踪，展示了机器人如何跟踪移动的动物，作为其珊瑚礁观测的一部分。
据伍兹霍尔海洋研究所称，在美属维尔京群岛的实地试验中，机器人反复识别出大型柱状珊瑚结构周围的热点，那里的鱼类密度比珊瑚礁其他地方高出约25倍。图片来源：维基共享资源。
从珊瑚礁调查到保护一个潜在的优势是机器人可以搜索珊瑚礁，其运动响应其检测到的生物信号，而不是简单地沿着固定的调查路径收集观测结果。这样的系统可用于监测难以重复调查的珊瑚礁，因为它们面临着变暖、疾病和污染等压力。WHOI 的研究人员指出，虽然珊瑚礁仅占海洋表面积的 0.1%，但却拥有四分之一的海洋生物，这使得珊瑚礁的识别成为生态研究和保护的潜在资产。另一方面，其他研究项目表明，水声学对于分析珊瑚礁的结构非常有用。 WHOI 的研究人员证明，到 2024 年，来自健康珊瑚礁的噪音所沉积的珊瑚幼虫数量将是来自退化珊瑚礁的珊瑚幼虫的七倍。还应该指出的是，使用 CUREE 获得的结果并不意味着需要海洋生物学家或传统的珊瑚礁调查工作，因为科学家认为机器人是一种可以通过长时间工作、访问困难地形和整合不同数据来扩展人类理解的工具。最终目标是开发一支能够调查地图绘制不佳的珊瑚礁的自动驾驶车队。 通过寻找鱼类和其他生物聚集的区域，机器人可以比以往更好地了解珊瑚礁生态系统。
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