如何阻止冰山的移动 - 美国大学新闻

为了确定正在融化的冰山如何影响海洋，一个皮艇大小的机器人独自阻止了在北大西洋水域漂移和旋转的巨大冰块。

至少Hanumant Singh在机器人的算法中考虑了这一点，以便绘制塞尔米利克峡湾冰山的清晰3D地图。塞尔米利克峡湾是格陵兰岛东部海岸线的一个长达50英里的海湾。

科学家们知道，由于气候变化，从格陵兰冰原断裂出来的冰山正在迅速融化，但具体融化速度仍不清楚。辛格是东北大学电气和计算机工程的教授。他说，现在的问题是如何测量不断移动的大块冰。

他说:“人们对这一点知之甚少。”“冰山移动得很快，每天大约移动10公里。”

为了对冰山的融化速度有一个具体的概念，需要对冰山的形状和表面的精确测量进行比较。但是映射一个不断运动的物体是机器人的致命弱点。

研发无人驾驶飞机的工程师经常会遇到这种挑战，因为机器人需要扫描和绘制环境地图，才能有效地自主移动。辛格说，所有这些通常都是在假定事情不会发生变化的情况下计算出来的。

他说:“很多时候，你可以有一个机器人，而它会把一座建筑绘制得非常漂亮。”“但当人们在移动时，机器人就会完全迷失方向，因为it’s使用了环境中的静态特性。”

在水中也一样。机器人对运动目标的测量很容易失真，而且很难校正。

辛格负责为远程和水下环境设计无人机系统，他的目标是通过计算来解决这一难题，计算机器人在周围导航和绘制地图时冰山的移动情况。换句话说，他用一堆数学来冻结动作。

在最近的一篇论文中，辛格和一组研究人员描述了他们用来纠正塞尔米利克峡湾中漂浮的十几座冰山移动的技术和算法。

该算法对冰山的三维重建显示了冰山几何形状和地势的高分辨率细节，即使使用海洋无人机拍摄的原始图像，有时也无法捕捉到这些细节。辛格说，与现实生活中的冰相比，这些模型的准确性非常接近。

“在几厘米内，也许是10厘米，”他说。

对于科学家们来说，要想确定地球上的冰正在以多快的速度消失，以及这种变化将如何影响地球上的其他地方，这种详细程度的研究早就应该进行了。

随着冰山的融化，成吨的淡水被引入大海。从长远来看，这种不断变化的海洋动力会破坏水在全球流动和循环的方式，将必要的热量和营养物质输送到寒冷和温带的生态系统。

“我们的角色是绘制地图，但其他合著者对数据感兴趣，”辛格说。“他们是所有的海洋物理学家，将用它来制作淡水的变化、冰山如何融化以及气候变化如何影响淡水的模型。”

简单地说，辛格的机器人系统只是一个安装在商用燃气动力皮艇上的摄像头和声纳传感器。这打破了传统，辛格说，因为海洋机器人往往是昂贵的。

机器人用它的照相机拍摄出露出水面的冰山部分的原始图像。然后，机器人利用这些图片绕着冰山有策略地航行，并帮助声纳传感器对淹没的冰进行高质量的测量，这些冰占冰结构的90%以上。

“我们得到了整个冰山顶部的三维形状，然后我们可以用它作为导航来纠正底部的东西，”辛格说。“这些数据有广泛的重叠，它还为我们提供了导航，让我们能够校正其他传感器。”

在格陵兰岛这样的地方，灯光使得在明亮的背景下很难捕捉到大的、闪亮的、大部分是白色的冰的图像。在多云和黑暗的时候，这也是一个很难捕捉的环境:照相机很难区分冰山的颜色和天空的灰色混合。然后是视野中的其他东西。

“你在峡湾，所以你有所有这些地点和这些碎片的水，我们想完全忽略，”辛格说。

更不用说靠近冰山有多危险了。

几十年来，研究人员一直在努力接近冰山。这些冰的形成可能比一个大型停车场大好几倍，而且在水面和水下都有突出的冰，如果冰山倾覆或破裂，这些冰可能是危险的。

这就是使用智能但相对便宜的无人机的全部意义所在，辛格说。机器人是可以牺牲的，它们有时可以承担人类无法承担的风险。

他说:“你不会想让一个人站在小船上，就在这个东西旁边量尺寸。”“如果你在附近的什么地方，这东西翻倒了，它会把你带走的。”

辛格说，了解气候变化是他的机器人能做的最好的事情之一。这包括一系列研究环境的活动，如珊瑚礁和水下考古遗址。接下来，可能是彗星和小行星在太空中移动。

辛格说:“我们不是为了工程而当工程师。“我们也很关心大局问题，以及如何运作，并向公众讲述这些故事。这就是我们的目的。”

传媒查询，请致电[email protected]或617-373-5718联系香农·纳尔吉。