杜仲

有人說，海洋正在變得越來越“透明”，因為無以數(shù)計的水下無人機在工作著，讓人類對海洋深處的細節(jié)了解得更多。這些自身帶著電池和攝像頭的“水下無人機”，你可以把它們理解成水下機器人，因為它們是全自動的機器；你也可以把它們理解成“水下飛機”，因為它們可以借助水力滑翔，速度可達每秒幾米。

一般情況下，水下無人機工作時不涉及信號的傳輸：它把拍攝到的圖像先存儲起來，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海底的情況進行實時監(jiān)視，問題就來了：如何把信號從水下傳輸?shù)降孛妫?/p>

這個問題或許大出乎你的意料。在生活中，你只要鼠標輕輕一點，國外的網(wǎng)頁就打開了，因為你的電腦通過光纜或電纜與全球的網(wǎng)絡相連。退一步說，即使沒接光纜、電纜，你也可以通過無線信號與遠方的朋友聯(lián)系。對于你來說，信號傳輸從來不是一個問題。

但水下的情況就大不一樣了。首先，水下無人機要在海洋里大范圍活動，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，因為電磁波很容易被水吸收，在水中不能傳遠。

大多數(shù)水下信號是用超聲波來傳送的，因為在水中超聲波比電磁波能傳播更長的距離。但即使這樣，水對超聲波的吸收也是不可忽視的，這意味著，超聲波信號依然很容易失真，尤其是傳輸像圖像那樣動輒幾百兆字節(jié)的大文件，不失真幾乎不可能。

為了解決這個問題，一位日本科學家想出一個辦法：首先，他在無人機的微型電腦上建立一套超聲波圖像數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫里的每個圖像都對應一個固定的編碼。然后，當無人機拍攝到一幅圖片時，先把它分解成1萬個獨立的小塊，再在數(shù)據(jù)庫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)庫里的每個圖像都對應一個固定的編碼，這樣，一張原始圖片就“數(shù)字化”成含有1萬個編碼的序列，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。接收機收到信號后，讓每個編碼與數(shù)據(jù)庫中的圖像相匹配，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，但對于粗略了解海床的情況也足夠了。

舉個例子。譬如說水下無人機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、魚尾三個部分。然后跟數(shù)據(jù)庫中事先已儲存的某條鯊魚的魚頭、魚身、魚尾對照。譬如說，數(shù)據(jù)庫中鯊魚的魚頭、魚身、魚尾分別對應編碼00、01、10。無人機用超聲波把編碼序列000110傳送到接收機。接收機把這一編碼序列還原回數(shù)據(jù)庫中那條鯊魚的魚頭、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上是另一條鯊魚。

這項技術將對人類研究海底狀況提供巨大的幫助。endprint