科技的进步，让无人潜航器的优势远大于载人潜航器

为什么大多数水下研究都是使用远程

探索深海存在许多风险，但由于气候变化，收集信息变得越来越重要。为了最大限度地降低成本和危险，普渡大学机械工程师尼娜·马哈茂迪安等科学家使用无人驾驶潜艇。

当我们研究海洋时，我们需要覆盖很多的面积，因为海洋面积实在是太大。下潜一次，可能需要几个月的时间，因此将人员送入水下这么长时间不仅成本高昂，而且非常危险。相反，研究人员使用“遥控潜水器”（ROV）。这些潜艇通过电缆连接到操作员，使他们能够操作潜艇并接收实时数据。ROV技术已经取得了长足的进步，现在可以探索海面以下6,000米（19,685英尺）的深海。它们的移动性也更强，可以在沿着海底移动时收集数据。

自主水下航行器是探索水下世界的另一种方式。它们不需要连接到船只，并且执行自己的预编程任务。在水下时，它们无法一直进行通信，但它们会定期浮出水面，传输收集到的所有数据、给电池充电、接收新指令，然后潜回继续执行任务。载人潜水器，就像电影中看到的那样，可能看起来令人兴奋，并且它们可以通过操作员做出决策和操作仪器，类似于太空中的宇航员。不幸的是，由于其尺寸、生命支持系统和安全措施，它们比自动驾驶潜艇贵得多。最终导致操作载人潜水器每天可能要花费数万美元。

无人操作系统提供了一个很好的机会，以较低的成本和较小的风险探索广阔的海洋和较深的海底。通过使用远程操作和自主水下航行器，操作员可以执行较于危险的任务，例如探测水下水雷或观察冰下。科技技术的进步使这成为可能。传感器和计算方面取得的进步使得水下使用的声学传感器和声纳实现了小型化。计算机也变得更加高效和强大，同时消耗更少的电量。电池技术和防水连接器方面已经取得了较大的进步，而增材制造和3D打印使得能够以更低的成本建造能够承受深海高压的船体和组件。

技术进步的另一种方式是通过使用更先进的算法（包括机器学习）来提高潜水器的自主性，以进行导航、定位和检测。例如，机器学习算法可以帮助检测和分类物体，例如管道或鱼群。水下滑翔机就是很好的例子。这些浮力驱动的自主水下航行器可以在水中连续停留数月。当它们滑过水柱时，它们会收集压力、温度和盐度的数据。这些信息对于研究人员了解海洋中发生的变化非常重要。

在2016年到2017年，一个水下滑翔机从马萨诸塞州穿越北大西洋到达爱尔兰，进行了令人难以置信的长途旅行。他们在此期间收集了与以往不同的数据。操作该潜航器的成本约为200,000美元。操作员是通过远程的操作方式，每隔八小时，它就会浮出水面时，通过GPS更新其任务计划。与载人船只相比，在这段时间内收集大量数据将花费数百万美元。

2019年，研究人员利用自动水下航行器收集了南极洲思韦茨冰川下方海底的关键数据，取得了巨大成功。能源公司还使用远程操作和自主水下航行器来检查和监控海上可再生能源以及位于海底的石油和天然气基础设施。

为长期任务开发导航和任务规划算法，这就是我们所说的“持久操作”。通过这样做，希望解决影响自主系统部署、电池寿命和未知环境的两个主要问题。------------为了延长电池寿命，需要为水面和水下航行器开发海上充电技术。目标是创建能够实现长时间海上任务的自主部署、恢复、充电和数据传输的工具。为了应对未知的情况，需要努力识别和避开障碍物，同时适应不可预测的洋流。总之，目标是使水上交通工具能够在更极端的海洋条件下独立导航和执行。

当今，研究人员正在通过研究来帮助潜航器识别环境变化并适应组件故障以响应不同的动态。通过这样做，这些努力将使对海洋的长期研究成为可能，包括观察环境条件和绘制以前未探索的区域的地图。