http://kadhoai.com.cn 2026-04-27 15:51:00 《中華工控網》原創

配有攝像機和天氣傳感器的電纜機器人可以根據筆記本電腦的指令在森林中行進
監測動植物活動、溫度、光照變化、地殼變形———機器人取代研究人員在森林中走來走去,收集森林的降雨量、光照、濕度、植被覆蓋率等信息;科學家在實驗室通過筆記本遠程控製安置在野外、海洋底部的傳感器、攝像機等儀器,隨時掌控自然界的細微變化。據《紐約時報》報道,科學家正在全球建立起一個環境傳感器網絡。
機器人取代科學家在野外考察
在美國加州桑嘉西托山脈的一個大峽穀裏,科學家正在圈地30英畝鬆樹林和闊葉林地,以用於未來的環境研究。
科學家們正在將100多個傳感器、機器人、攝像機和電腦連起來,組成一個環境傳感器網絡,他們將通過一種特殊的方式,為這片青綠世界描繪出一幅非同尋常的肖像。
傳感器、機器人、攝像機等儀器都是無線控製和連接的。其中有一種神通廣大的裝置叫做微粒,大小如同一張紙牌,它可以自動測量森林中的光、風速、降雨量、溫濕度、大氣壓力,還能探測到溫暖物體的出現或跟蹤席卷峽穀的寒流。
此外無線微粒和攝像機以及其它傳感器還一起用於跟蹤鳥類的生活習性、苔(tai)蘚(xian)的(de)生(sheng)命(ming)周(zhou)期(qi)和(he)不(bu)同(tong)土(tu)壤(rang)對(dui)二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)的(de)持(chi)有(you)情(qing)況(kuang)。機(ji)器(qi)人(ren)從(cong)一(yi)棵(ke)樹(shu)走(zou)到(dao)另(ling)一(yi)棵(ke)樹(shu),下(xia)麵(mian)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)將(jiang)溫(wen)濕(shi)度(du)和(he)不(bu)同(tong)天(tian)氣(qi)下(xia)的(de)光(guang)照(zhao)情(qing)況(kuang)給(gei)記(ji)錄(lu)下(xia)來(lai)。
正在研究森林的加州大學的生物學家格雷厄姆表示,用筆記本電腦遠程掌握森林,通過網絡連接可以看到所有執行任務的微粒、機器人、攝像機等,這非常酷。科學家不用每天蹲守在森林中進行實地勘測,通過環境傳感器網絡就可以隨時獲得來自森林的一手資料。
通過環境傳感器網絡,科學家可以對自然界的變化進行全程跟蹤測量。
這種新科學正在迅速傳播,一個耗資10億多美元的傳感器網絡計劃不僅涉及到這片林地,還包括哈得遜河和太平洋的深底。
攝像機、手機和無線電腦的快速小型化,使科學家能打造一個小型傳感器組成的新型網絡,從而開啟生態學洞察力的一個新時代。
suiranzheyilingyuhaiganggangqibu,danyanjiurenyuanbiaoshi,jiazhousenlinyanjiushiyandechenggongbiaomingzhezhongweixingwuxianchuanganqiwangluoxiangduitongguoyouxianhedianlixianxiangliandeyiqilaishuo,chengbentourushaodeduo。zaiyiqian,kexuejiaxiangyaotourushubaiwanzheyangdeyiqilaijinxingchangqigenzongdehua,bixufadaoyidapiansenlincaixing。
美國國家自然基金的項目主管亞曆山德拉博士表示,“huanjingkexuedeqianlishijingrende。youzheyangdejishu,womenjiunengkaishilejiedazirandebianhuashishenme,shenmeqingkuangshizhengchangde。womenrenshidaoyuelaiyueduodehuanjingbianhuazaiyibutongsuduchuxian。weilejiezhexie,womendequanchenggenzongceliang。”
科學家希望了解更多的土壤汙染物、土地變化、水流、入侵物種,海洋循環、陸地形成、二氧化碳的沉積地、火山爆發的原因以及病毒與遺傳基因在環境中的傳播方式。
環境傳感器網絡讓人類難以企及的考察地點也變得觸手可及
微粒有定製的電腦芯片、chuanganqihewuxianlianjie,tongguodianchihuotaiyangnenggongdian,shikexuejianengyuanchengcaokongtamen,rangtamensichuyidong。leisidezhezhongwangluoyujijiangbianbubeimeizhou,hengyuejiazhouxihaiandaojianadadeshuiyu。
youxiedifangjiangbeiyongjiuxingdiguancha,changqijiluhuanjingbianhuadeshuju,buxiangxialingyingxueshenghuoliangzhouhaiyangyanjiuhangxing,yicijiuwanle。jiweixinghuadianzixuehexincailiaodexinyilunfazhanhou,kexuejiajiunengyongshanggengxiaodewuxianguangbo、電腦、傳感器和電池。
美國國家科學基金會將源源不斷地向大學和研究院提供基礎研究經費。在近幾年中,此基金會在新傳感器網絡的研究上已經投入了1億美金,預計還要向大規模的生態項目研究投入10億美金,主要用於氣象台的建設。
此外,美國國防部也幫了不少忙。在20世紀90年代,其先進研究項目署向大學裏的科學家提供資金,讓他們研究許多電腦化的小型傳感器。科學家稱之為微粒和智能塵埃。
此(ci)裝(zhuang)置(zhi)的(de)需(xu)求(qiu)迅(xun)速(su)增(zeng)長(chang),以(yi)至(zhi)於(yu)加(jia)州(zhou)大(da)學(xue)的(de)皮(pi)斯(si)特(te)博(bo)士(shi)為(wei)此(ci)成(cheng)立(li)了(le)塵(chen)埃(ai)網(wang)絡(luo),專(zhuan)門(men)向(xiang)外(wai)出(chu)售(shou)微(wei)粒(li),包(bao)括(kuo)生(sheng)態(tai)研(yan)究(jiu)。據(ju)稱(cheng),微(wei)粒(li)的(de)能(neng)效(xiao)高(gao),大(da)多(duo)數(shu)時(shi)間(jian)它(ta)能(neng)自(zi)動(dong)讓(rang)自(zi)己(ji)睡(shui)個(ge)夠(gou),定(ding)時(shi)醒(xing)來(lai)檢(jian)查(zha)一(yi)下(xia)傳(chuan)感(gan)器(qi),並(bing)將(jiang)結(jie)果(guo)無(wu)線(xian)發(fa)射(she)到(dao)其(qi)它(ta)網(wang)絡(luo)設(she)備(bei)。手(shou)機(ji)大(da)的(de)微(wei)粒(li)能(neng)工(gong)作(zuo)5年,能在325英尺外傳送信息。網絡節點能自動尋找其鄰居,如果有些失靈了,它就會替補上。
科學家表示,環境傳感器網絡有助於填補顯微鏡與望遠鏡觀察之間的空白。以前很難獲得沼澤地的大量信息,而這種技術就能做到。
即便是水下微生物、微弱地震、地殼變形也難逃環境傳感器網絡的法眼。
行業巨頭也在加入這一行列。比如,英特爾在開發有關森林的植入網絡傳感,至今已是第三個年頭了。
科ke學xue家jia還hai在zai設she計ji浮fu動dong機ji器qi人ren,無wu線xian傳chuan感gan器qi和he分fen布bu式shi電dian腦nao,自zi動dong收shou集ji水shui麵mian和he水shui下xia的de微wei生sheng物wu標biao本ben,然ran後hou將jiang它ta們men與yu科ke學xue家jia們men探tan測ce到dao的de微wei環huan境jing情qing況kuang結jie合he起qi來lai進jin行xing分fen析xi,以yi用yong於yu了le解jie和he提ti高gao哈ha得de遜xun河he的de水shui質zhi。由you科ke學xue基ji金jin會hui資zi助zhu的de河he網wang項xiang目mu大da約yue采cai用yong了le24個儀器,以跟蹤農田的肥料流動、植物的光合作用、藻類的生長和有害物的汙染情況。這樣,你就能快速掌握汙染情況,迅速作出反應,減少危害。
由科學基金會投資2億美金的地球探查項目正在3000個點上展開,以跟蹤微弱的地震,測量地殼變形和繪製地球從地殼到地核的3維內部結構圖。其中,有2000多個儀器是可以移動的,配有無線設備,由太陽能或風能帶動。此項研究的目的就是揭開大陸如何形成和發展之謎,革新火山、礦石開采和地震的研究。從2003年啟動的地球探查項目將在2008年完成,運行到2023年。
環境傳感器網絡已經深入到海洋底部
生物領域也有其它項目———美國國家生態觀察網絡(NEON),投資5億美金。此項目正在開展,但岸對岸的NEON可能得要占用15個直徑為250英裏的圓形區域。每個氣象台將有雷達來跟蹤鳥類。同時還有許多微粒、機器人和傳感器,甚至森林中還有一些起重機也將參與此項研究。
此項目的一個目的是跟蹤入侵物種,入侵物種全年導致的農業損失達1000億美金。另一個目的是預測生物圈的變化,可以讓政府更好地規劃土地的利用和保護。
最具挑戰性的項目可能是海王星項目。從加州到加拿大的太平洋深海中近2000英裏的海纜上星羅棋布地係上了傳感器、攝像機和機器人。此項目耗資2億美金,三分之一來自加拿大,其它的由美國國家科學基金會出。其目的是研究整個海洋、conghaididaohaimiandehuanjingbianhua,yihuidayixiejibenwenti,bangzhurenmengenghaodibaohubeihaiyangxuezhechengzhiweidiqiudeminggenzidehaiyang,zaikankanrenleishiruheyingxianghaiyangde。
目前加拿大已經著手在研究,美國方麵到2007年才會注入第一批資金。此項目計劃到2012年完成,運行30年。
未來環境傳感器網絡將像因特網一樣覆蓋全球
像因特網一樣,這些由智能嵌入式傳感器組成的規模龐大的分布式係統最終將覆蓋全球,對瀕危物種、土壤和空氣汙染、病(bing)人(ren)和(he)人(ren)工(gong)環(huan)境(jing)等(deng)各(ge)種(zhong)現(xian)象(xiang)進(jin)行(xing)監(jian)測(ce)和(he)信(xin)息(xi)收(shou)集(ji)。通(tong)過(guo)廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong),傳(chuan)感(gan)器(qi)網(wang)絡(luo)還(hai)可(ke)能(neng)揭(jie)示(shi)出(chu)一(yi)些(xie)我(wo)們(men)此(ci)前(qian)所(suo)未(wei)曾(zeng)觀(guan)察(cha)到(dao)的(de)現(xian)象(xiang),並(bing)將(jiang)最(zui)終(zhong)幫(bang)助(zhu)我(wo)們(men)理(li)解(jie)和(he)管(guan)理(li)這(zhe)個(ge)日(ri)益(yi)脆(cui)弱(ruo)的(de)地(di)球(qiu)。
chuanganqiwangluojishuhaikenenggaixieyixiezhongyaodekexuefenzhi,rushengtaixuehehuanjingkexuedeng。raner,zhengruwomenyijingtandaode,zheyijishusuodailaideyingxiangjiangyuanyuanchaochukexuetansuodefanwei。zuizhong,gaofenbianlvdeguancexitongjiangdafujianshaobeiwurandekongqiheshuiyuanduigongzhongdeweihai;將為人們提供更安全的食品和住宅;將使那些最早發現自然和人為災害的人們能夠將警報更有效地傳遞給他人。