澳大利亞初創企業利用人工智能幫助受温暖海洋影響的珊瑚-彭博社

插圖：EunJeong Yoo機器人、3D打印機和其他機械填滿了舊金山碼頭上的一座建築。這似乎是一個不太可能的地方，用來拯救珊瑚礁免受氣候變化的影響。

但在過去的四年裏，一位澳大利亞珊瑚科學家一直與工業設計軟件公司Autodesk Inc.的技術人員合作，開發了能夠自動化的人工智能機器人，可以加速珊瑚恢復，並將珊瑚移植到更有可能在迅速變暖的海洋中生存的地方。

“我們真正可以幫助的地方在於創建種子庫，因為我確實認為很多熱帶珊瑚將在氣候變化下難以生存，”珊瑚生物學家Taryn Foster説道，他是Coral Maker的創始人，正在與Autodesk的機器人專家合作進行這個項目。總部位於澳大利亞Geraldton的初創公司Coral Maker的目標是每年恢復100公頃（250英畝）的珊瑚礁，而目前每年只有1公頃得到恢復。全球範圍內，珊瑚礁覆蓋了2840萬公頃的海洋。

Coral Maker的珊瑚繁殖過程的特寫。攝影師：Tim Campbell/Autodesk/Coral Maker今年夏天由氣候變化驅動的持續高温在佛羅里達熱帶珊瑚礁中造成了熱浪，水温達到101華氏度（38.3攝氏度）。在澳大利亞，2022年的海洋熱浪影響了大堡礁，調查顯示91%的珊瑚受到影響。這是自2016年以來第四次嚴重破壞世界最大珊瑚礁系統的大規模白化事件，去年11月，大堡礁周圍的水温達到了歷史最高值。

珊瑚依賴藻類提供食物和顏色。但當海洋温度超過珊瑚的耐熱極限時，共生藻類會變得有毒並被排出。缺乏營養，珊瑚會變白並可能死亡，除非水温降低。

珊瑚恢復基金會的恢復主任傑西卡·萊維表示，今年夏天佛羅里達羣島的温度異常高，以至於在一個地點，珊瑚“沒有時間變白—它們只是被燒燬並死亡了。”威脅如此嚴重，以至於在八月初，萊維的同事們救出了代表獨特基因型的1,500株珊瑚，並將它們轉移到陸地上的水箱中，以保護珊瑚礁的遺傳多樣性。

隨着氣候變化加劇，幾乎沒有珊瑚礁能倖免於難。珊瑚恢復已成為海洋科學家之間的一個有爭議的問題。澳大利亞著名珊瑚科學家特里·休斯認為，恢復幾乎沒有影響，費用高昂，並且分散了減少碳排放、過度捕撈和污染等導致珊瑚礁退化的注意力。“在‘恢復’之後和下一輪創紀錄的高温之後，那個小區域會是什麼樣子？”休斯對珊瑚製造商的100公頃目標提出質疑。

地球上一半的珊瑚礁—25%的海洋物種依賴於它們—在過去60年中已經消失。2020年，夏威夷大學的科學家估計，剩下的大部分珊瑚礁可能會在未來二十年內消失，除非消除碳排放，否則滅絕可能在本世紀末發生。然而，隨着排放量創紀錄地高漲，珊瑚礁的命運懸而未決，迫切需要尋找新穎的解決方案來給珊瑚一個生存的機會。像珊瑚製造商這樣的項目並不是為了取代所有已經喪失的珊瑚，而是為了保護物種的遺傳多樣性。

西澳大利亞珊瑚恢復試驗。攝影師：蒂姆·坎貝爾/ Autodesk/ Coral Maker福斯特在2019年作為加州科學院的研究員時，被接納為Autodesk技術中心Outsight Network的常駐人員。該計劃讓企業家們可以使用設計和製造工具，並獲得公司的技術專家支持。

恢復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費時費力且昂貴的過程上。根據休斯合著並於6月發表在《One Earth》雜誌上的一篇論文，修復成本差異很大，從每公頃5萬美元到100萬美元不等。福斯特表示：“我們希望降低的成本是執行極其重複和簡單任務的勞動力成本，這些任務其實不需要人來完成。”

這項工作通常涉及將單個珊瑚或珊瑚碎片粘接到受損的珊瑚礁上，或將珊瑚粘接到插座中，然後插入一個稱為骨架的框架中，然後將其放入海洋或附着在現有的珊瑚礁上。

福斯特正在嘗試利用她在西澳大利亞家族石材產品企業學到的大規模製造技術，生產數百萬個用於固定珊瑚碎片的人造骨架。（這些骨架由回收的石材廢料製成。）

自動化將珊瑚放入骨架的工作意味着訓練機器人識別珊瑚碎片，然後撿起這些碎片並將它們插入插座中。Autodesk AI實驗室的機器人學家約託·古賈為這個項目自願提供了時間支持，他表示：“這是一個巨大的挑戰，因為你可以看到每個珊瑚碎片都與其他碎片非常不同，而且它們也非常脆弱。”

Koga測試使用AI動力機械臂在舊金山奧特迪斯克技術中心自動化珊瑚恢復。攝影師：Tim Campbell/Autodesk/Coral Maker在舊金山奧特迪斯克技術中心，團隊通過使用包括真實和3D打印仿製品在內的一系列珊瑚來測試其人工智能。方程式中的AI部分涉及訓練機器人識別不同種類的珊瑚碎片，並相應調整其抓取方式，以免損壞生物體。奧特迪斯克的機器人類似於用於焊接汽車車架的巨大單臂機器人的迷你版本。“每個珊瑚都是獨特的形狀，我們無法預先為機器人處理，因此它必須能夠自行處理這種變化，”福斯特説。

她的計劃是在兩個地點部署機器人。在陸地育苗場，機器人將為移植準備數百萬個珊瑚插頭。然後在恢復現場的船上，其他機器人將每個珊瑚骨架插入六到八個插頭。潛水員或遠程操作車輛隨後將骨架放置在受損的礁石上或正在組裝新礁的地方。

珊瑚製造商打算通過銷售“生物多樣性積分”來賺錢，用於恢復或安裝的珊瑚礁。與碳積分類似，生物多樣性積分將允許公司通過資助生態保護來實現環境目標。然而，一些專家擔心，這些積分可能會使公司在生物多樣性喪失中綠化他們的角色，除非這些抵消措施基於健全的科學，類似於發生在碳積分的情況。

Foster表示，只有增加生物多樣性的恢復項目才能產生信用，而且將制定規則防止企業“僅僅利用它們來獲得繼續造成進一步破壞的許可”。

儘管機器人能夠在Autodesk實驗室的受控條件下執行恢復任務，但下一步是在現實世界中與活珊瑚一起測試它們的能力。“如果你在進行計算機視覺，光照條件就非常重要，”Autodesk機器人系統專家Heather Kerrick説。“但我們無法在這裏模擬西澳大利亞海灘的光照條件。”

即使是最雄心勃勃的恢復努力，在珊瑚損失的範圍內也只是滄海一粟。休斯及其合著者分析了323項珊瑚礁研究和報告，發現種植10億個每個面積為1平方英尺的珊瑚將僅使大堡礁的珊瑚覆蓋率增加1%。

珊瑚恢復基金會的萊維表示，自動化和機器人技術可以擴大礁石修復規模，但這些努力的目標並不一定是取代被摧毀的東西。“恢復的目的是種羣持續存在，維持這些珊瑚不滅絕，”她説。“我們放回水中的並不是所有東西都能經受住氣温的變化。但如果我們什麼都不做，最終將一無所有。”