澳大利亚初创企业利用人工智能帮助受温暖海洋影响的珊瑚-彭博社

插图：EunJeong Yoo机器人、3D打印机和其他机械填满了旧金山码头上的一座建筑。这似乎是一个不太可能的地方，用来拯救珊瑚礁免受气候变化的影响。

但在过去的四年里，一位澳大利亚珊瑚科学家一直与工业设计软件公司Autodesk Inc.的技术人员合作，开发了能够自动化的人工智能机器人，可以加速珊瑚恢复，并将珊瑚移植到更有可能在迅速变暖的海洋中生存的地方。

“我们真正可以帮助的地方在于创建种子库，因为我确实认为很多热带珊瑚将在气候变化下难以生存，”珊瑚生物学家Taryn Foster说道，他是Coral Maker的创始人，正在与Autodesk的机器人专家合作进行这个项目。总部位于澳大利亚Geraldton的初创公司Coral Maker的目标是每年恢复100公顷（250英亩）的珊瑚礁，而目前每年只有1公顷得到恢复。全球范围内，珊瑚礁覆盖了2840万公顷的海洋。

Coral Maker的珊瑚繁殖过程的特写。摄影师：Tim Campbell/Autodesk/Coral Maker今年夏天由气候变化驱动的持续高温在佛罗里达热带珊瑚礁中造成了热浪，水温达到101华氏度（38.3摄氏度）。在澳大利亚，2022年的海洋热浪影响了大堡礁，调查显示91%的珊瑚受到影响。这是自2016年以来第四次严重破坏世界最大珊瑚礁系统的大规模白化事件，去年11月，大堡礁周围的水温达到了历史最高值。

珊瑚依赖藻类提供食物和颜色。但当海洋温度超过珊瑚的耐热极限时，共生藻类会变得有毒并被排出。缺乏营养，珊瑚会变白并可能死亡，除非水温降低。

珊瑚恢复基金会的恢复主任杰西卡·莱维表示，今年夏天佛罗里达群岛的温度异常高，以至于在一个地点，珊瑚“没有时间变白—它们只是被烧毁并死亡了。”威胁如此严重，以至于在八月初，莱维的同事们救出了代表独特基因型的1,500株珊瑚，并将它们转移到陆地上的水箱中，以保护珊瑚礁的遗传多样性。

随着气候变化加剧，几乎没有珊瑚礁能幸免于难。珊瑚恢复已成为海洋科学家之间的一个有争议的问题。澳大利亚著名珊瑚科学家特里·休斯认为，恢复几乎没有影响，费用高昂，并且分散了减少碳排放、过度捕捞和污染等导致珊瑚礁退化的注意力。“在‘恢复’之后和下一轮创纪录的高温之后，那个小区域会是什么样子？”休斯对珊瑚制造商的100公顷目标提出质疑。

地球上一半的珊瑚礁—25%的海洋物种依赖于它们—在过去60年中已经消失。2020年，夏威夷大学的科学家估计，剩下的大部分珊瑚礁可能会在未来二十年内消失，除非消除碳排放，否则灭绝可能在本世纪末发生。然而，随着排放量创纪录地高涨，珊瑚礁的命运悬而未决，迫切需要寻找新颖的解决方案来给珊瑚一个生存的机会。像珊瑚制造商这样的项目并不是为了取代所有已经丧失的珊瑚，而是为了保护物种的遗传多样性。

西澳大利亚珊瑚恢复试验。摄影师：蒂姆·坎贝尔/ Autodesk/ Coral Maker福斯特在2019年作为加州科学院的研究员时，被接纳为Autodesk技术中心Outsight Network的常驻人员。该计划让企业家们可以使用设计和制造工具，并获得公司的技术专家支持。

恢复珊瑚礁的工作主要集中在海洋中手工移植苗圃培育的珊瑚的费时费力且昂贵的过程上。根据休斯合著并于6月发表在《One Earth》杂志上的一篇论文，修复成本差异很大，从每公顷5万美元到100万美元不等。福斯特表示：“我们希望降低的成本是执行极其重复和简单任务的劳动力成本，这些任务其实不需要人来完成。”

这项工作通常涉及将单个珊瑚或珊瑚碎片粘接到受损的珊瑚礁上，或将珊瑚粘接到插座中，然后插入一个称为骨架的框架中，然后将其放入海洋或附着在现有的珊瑚礁上。

福斯特正在尝试利用她在西澳大利亚家族石材产品企业学到的大规模制造技术，生产数百万个用于固定珊瑚碎片的人造骨架。（这些骨架由回收的石材废料制成。）

自动化将珊瑚放入骨架的工作意味着训练机器人识别珊瑚碎片，然后捡起这些碎片并将它们插入插座中。Autodesk AI实验室的机器人学家约托·古贾为这个项目自愿提供了时间支持，他表示：“这是一个巨大的挑战，因为你可以看到每个珊瑚碎片都与其他碎片非常不同，而且它们也非常脆弱。”

Koga测试使用AI动力机械臂在旧金山奥特迪斯克技术中心自动化珊瑚恢复。摄影师：Tim Campbell/Autodesk/Coral Maker在旧金山奥特迪斯克技术中心，团队通过使用包括真实和3D打印仿制品在内的一系列珊瑚来测试其人工智能。方程式中的AI部分涉及训练机器人识别不同种类的珊瑚碎片，并相应调整其抓取方式，以免损坏生物体。奥特迪斯克的机器人类似于用于焊接汽车车架的巨大单臂机器人的迷你版本。“每个珊瑚都是独特的形状，我们无法预先为机器人处理，因此它必须能够自行处理这种变化，”福斯特说。

她的计划是在两个地点部署机器人。在陆地育苗场，机器人将为移植准备数百万个珊瑚插头。然后在恢复现场的船上，其他机器人将每个珊瑚骨架插入六到八个插头。潜水员或远程操作车辆随后将骨架放置在受损的礁石上或正在组装新礁的地方。

珊瑚制造商打算通过销售“生物多样性积分”来赚钱，用于恢复或安装的珊瑚礁。与碳积分类似，生物多样性积分将允许公司通过资助生态保护来实现环境目标。然而，一些专家担心，这些积分可能会使公司在生物多样性丧失中绿化他们的角色，除非这些抵消措施基于健全的科学，类似于发生在碳积分的情况。

Foster表示，只有增加生物多样性的恢复项目才能产生信用，而且将制定规则防止企业“仅仅利用它们来获得继续造成进一步破坏的许可”。

尽管机器人能够在Autodesk实验室的受控条件下执行恢复任务，但下一步是在现实世界中与活珊瑚一起测试它们的能力。“如果你在进行计算机视觉，光照条件就非常重要，”Autodesk机器人系统专家Heather Kerrick说。“但我们无法在这里模拟西澳大利亚海滩的光照条件。”

即使是最雄心勃勃的恢复努力，在珊瑚损失的范围内也只是沧海一粟。休斯及其合著者分析了323项珊瑚礁研究和报告，发现种植10亿个每个面积为1平方英尺的珊瑚将仅使大堡礁的珊瑚覆盖率增加1%。

珊瑚恢复基金会的莱维表示，自动化和机器人技术可以扩大礁石修复规模，但这些努力的目标并不一定是取代被摧毁的东西。“恢复的目的是种群持续存在，维持这些珊瑚不灭绝，”她说。“我们放回水中的并不是所有东西都能经受住气温的变化。但如果我们什么都不做，最终将一无所有。”