杜仲

有人說，海洋正在變得越來越“透明”，因?yàn)闊o以數(shù)計(jì)的水下無人機(jī)在工作著，讓人類對(duì)海洋深處的細(xì)節(jié)了解得更多。這些自身帶著電池和攝像頭的“水下無人機(jī)”，你可以把它們理解成水下機(jī)器人，因?yàn)樗鼈兪侨詣?dòng)的機(jī)器；你也可以把它們理解成“水下飛機(jī)”，因?yàn)樗鼈兛梢越柚?，速度可達(dá)每秒幾米。

一般情況下，水下無人機(jī)工作時(shí)不涉及信號(hào)的傳輸：它把拍攝到的圖像先存儲(chǔ)起來，待到它浮出水面后，再讓人讀取。但如果地面工作人員需要通過它對(duì)海底的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，問題就來了：如何把信號(hào)從水下傳輸?shù)降孛妫?/p>

這個(gè)問題或許大出乎你的意料。在生活中，你只要鼠標(biāo)輕輕一點(diǎn)，國(guó)外的網(wǎng)頁(yè)就打開了，因?yàn)槟愕碾娔X通過光纜或電纜與全球的網(wǎng)絡(luò)相連。退一步說，即使沒接光纜、電纜，你也可以通過無線信號(hào)與遠(yuǎn)方的朋友聯(lián)系。對(duì)于你來說，信號(hào)傳輸從來不是一個(gè)問題。

但水下的情況就大不一樣了。首先，水下無人機(jī)要在海洋里大范圍活動(dòng)，倘若身上拽根電纜，未免太不方便。其次，它無法用無線電傳輸信號(hào)，因?yàn)殡姶挪ê苋菀妆凰眨谒胁荒軅鬟h(yuǎn)。

大多數(shù)水下信號(hào)是用超聲波來傳送的，因?yàn)樵谒谐暡ū入姶挪軅鞑ジL(zhǎng)的距離。但即使這樣，水對(duì)超聲波的吸收也是不可忽視的，這意味著，超聲波信號(hào)依然很容易失真，尤其是傳輸像圖像那樣動(dòng)輒幾百兆字節(jié)的大文件，不失真幾乎不可能。

為了解決這個(gè)問題，一位日本科學(xué)家想出一個(gè)辦法：首先，他在無人機(jī)的微型電腦上建立一套超聲波圖像數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)里的每個(gè)圖像都對(duì)應(yīng)一個(gè)固定的編碼。然后，當(dāng)無人機(jī)拍攝到一幅圖片時(shí)，先把它分解成1萬(wàn)個(gè)獨(dú)立的小塊，再在數(shù)據(jù)庫(kù)中為每一小塊找出視覺上最相似的圖像。前面說了，數(shù)據(jù)庫(kù)里的每個(gè)圖像都對(duì)應(yīng)一個(gè)固定的編碼，這樣，一張?jiān)紙D片就“數(shù)字化”成含有1萬(wàn)個(gè)編碼的序列，原始圖片的數(shù)據(jù)量被極大地壓縮。最后，通過超聲波把這些編碼序列從水下發(fā)送到水面的接收機(jī)。接收機(jī)收到信號(hào)后，讓每個(gè)編碼與數(shù)據(jù)庫(kù)中的圖像相匹配，重新拼湊出一幅圖像。雖然最后得到的圖像做不到與原始圖像百分之百相似，但對(duì)于粗略了解海床的情況也足夠了。

舉個(gè)例子。譬如說水下無人機(jī)拍攝到海底的一條鯊魚，它先在自己的電腦上把圖片分解成魚頭、魚身、魚尾三個(gè)部分。然后跟數(shù)據(jù)庫(kù)中事先已儲(chǔ)存的某條鯊魚的魚頭、魚身、魚尾對(duì)照。譬如說，數(shù)據(jù)庫(kù)中鯊魚的魚頭、魚身、魚尾分別對(duì)應(yīng)編碼00、01、10。無人機(jī)用超聲波把編碼序列000110傳送到接收機(jī)。接收機(jī)把這一編碼序列還原回?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中那條鯊魚的魚頭、魚身、魚尾，重新拼湊出一條鯊魚的圖片。這樣，工作人員就知道剛才水下攝到的是一條鯊魚，而不是一艘潛艇或者別的什么，雖然他們看到的事實(shí)上是另一條鯊魚。

這項(xiàng)技術(shù)將對(duì)人類研究海底狀況提供巨大的幫助。endprint