在世界最深的馬里亞納海溝，萬米海底處，一條柔軟的“魚”在輕輕撲翼。這條仿生魚，源自李國瑞10年前的創(chuàng)意。那時，他還是一名大學(xué)生。如今，他已是浙江杭州之江實驗室智能機(jī)器人研究中心高級研究專員。這條“魚”，也“游”向了深海，“游”上了《自然》雜志封面。

創(chuàng)新，讓軟體機(jī)器人一步步游向深海

在李國瑞的手機(jī)里，記者看到10年前“魚”的雛形：與現(xiàn)在這條仿生魚類似的藍(lán)白兩翼，更短更圓，連著一個簡陋的控制器。“那時，我在哈爾濱工程大學(xué)就讀，學(xué)校倡導(dǎo)科技創(chuàng)新，我覺得水下機(jī)器人有意思，就在大一暑假琢磨著做了一個仿生魚雛形，能遙控它在水里游動。”李國瑞說。

大學(xué)畢業(yè)后，李國瑞考入浙江大學(xué)航空航天學(xué)院交叉力學(xué)中心讀研。導(dǎo)師黃志龍教授看到他做的水下機(jī)器人后，建議他跟著軟體機(jī)器人與智能裝備實驗室的李鐵風(fēng)教授學(xué)習(xí)。這個實驗室的科研強(qiáng)項之一，就是軟物質(zhì)和智能軟材料。李鐵風(fēng)建議：深化這條“魚”的性能，攻關(guān)智能軟體水下機(jī)器人。

2017年，李國瑞課題組做出電驅(qū)動的水下機(jī)器人，綜合性能相當(dāng)好——游速快、全透明、低噪音。成果發(fā)表在《科學(xué)》子刊上，還登上浙大官網(wǎng)首頁。

接下來朝哪個方向研究?李鐵風(fēng)和他一起分析：深海水壓那么高，海洋生物為什么能經(jīng)受住壓力生存?這或許說明在深海環(huán)境，軟材料比鋼鐵更具優(yōu)勢。

于是，下一步方向有了：開始研發(fā)深海軟體機(jī)器人!帶著這個異想天開的創(chuàng)意，李國瑞開始了一步步的探索。

探索，將“生命之秘”化作“機(jī)器之力”

在深?？瓶贾?，深海機(jī)器人必須有高強(qiáng)度的金屬耐壓容器保護(hù)，才能抵抗巨大的壓力。

“造一條能在馬里亞納海溝游泳的機(jī)器魚。”李國瑞興致勃勃。馬里亞納海溝是已知的海洋最深處，低溫、寂靜，水壓極高。

在馬里亞納海溝6000—11000米之間，生活著一種獅子魚，它的骨骼分布在凝膠狀柔軟的身體中。從獅子魚身上，李國瑞獲得靈感：“要是將單薄的電子元器件離散分布，并嵌入柔軟的硅橡膠中，扛住高壓，不就能擺脫傳統(tǒng)深海機(jī)器人必用的抗壓外殼了嗎?”

深海獅子魚的“生命之秘”化作了“機(jī)器之力”。最后成型的仿生軟體智能機(jī)器魚，形似一條深海獅子魚，長22厘米，翼展寬度28厘米，大小如一張A4紙。兩個會撲動的側(cè)鰭，與軀體的“肌肉”相連。當(dāng)機(jī)器人電池發(fā)出的電信號經(jīng)過“肌肉”時，這些“肌肉”便會舒張，通過節(jié)律性撲翅實現(xiàn)游動。

2019年12月，仿生魚潛至馬里亞納海溝深處。海試影像記錄顯示，在馬里亞納海溝10900米的地方，仿生魚實現(xiàn)了穩(wěn)定撲翼驅(qū)動。2020年8月27日，仿生魚在南海3224米深處成功游泳。

這條“魚”能“游”上《自然》雜志封面，在于它的優(yōu)勢和價值。目前，深海機(jī)器人的抗壓外殼成本高昂。仿生魚又輕又靈巧，重量還不到200克，而且成本遠(yuǎn)低于現(xiàn)有的深海機(jī)器人。“軟體機(jī)器人有很多特殊優(yōu)勢，對復(fù)雜環(huán)境、極端環(huán)境、惡劣環(huán)境適應(yīng)性都好。”李國瑞說，未來或?qū)⒖吹?，軟體機(jī)器人深入有待探索的深海區(qū)，在珊瑚礁、水下洞穴中穿行，參與海洋監(jiān)測、海洋污染清理和預(yù)防、海洋生物多樣性保護(hù)等諸多工作。

堅持，在挫折的苦后體味成功的甜

圓臉，笑容陽光，背著雙肩包——李國瑞出生于1990年，是一名90后科學(xué)家。

90后科學(xué)家向往什么?李國瑞向往活潑的生活，“我的生活太單調(diào)了，除了科研，還是科研。而且，做科研有很多‘痛苦’。”

“做這條仿生魚，苦苦堅持才成功。”李國瑞原本估計一年做成功。沒想到，這一做就是3年。

2018年到2019年，李國瑞經(jīng)常去上海海洋大學(xué)做模擬深海試驗。沒想到，深海這個完全陌生的領(lǐng)域，給了他悶頭一棍。

各種各樣的失敗接踵而來。元件壓壞，人工肌肉不能驅(qū)動。“好好的人工肌肉，按理不怕壓力。但一到深海環(huán)境，驅(qū)動就失效。是電的原因，還是機(jī)械原因?”李國瑞說，光弄清這個問題就足足折騰了一年，才確定是材料特性——高壓和低溫下，會導(dǎo)致驅(qū)動失效。

“每次深海裝備試驗，只能排除一個科學(xué)問題，然而試驗成本卻十分昂貴。每次回到課題組匯報試驗的失敗情形，其實都需要一定的勇氣。”回憶“痛苦”的闖關(guān)經(jīng)歷，李國瑞忍不住笑了。

因為一條“魚”，李國瑞的生活更“無趣”了。申請出國交流兩年，去了3個月，他就趕回國繼續(xù)做實驗。2019年做海事試驗前，他將器械理好給合作方，當(dāng)天啟程去外地開會。沒想到路上接到電話：電池短路了。他當(dāng)晚就趕回杭州，重新準(zhǔn)備海試器件。

“但這趟折返太值了，馬里亞納海溝的萬米海試，就是在這次做成功的。”李國瑞慶幸地說。

2020年8月，李國瑞和團(tuán)隊到南海試驗，在海上漂泊多日，其間還遇到了臺風(fēng)。李國瑞回憶說：“船跟著浪一直搖，人都暈乎乎的。臺風(fēng)過后，夜里海況條件轉(zhuǎn)好，我們馬上開始試驗。凌晨3點，我們在主控室里盯著機(jī)器魚，看著它在海底張翼，成功完成預(yù)定游動，那一刻實在太激動了。雖然做科研有很多‘痛苦’，但‘痛苦’之后的快樂是巨大的!”

李國瑞笑著說：“做自己擅長的工作，才能做得更好。盡管做科研免不了挫敗和‘痛苦’，但堅持到現(xiàn)在，還是科研的趣味、成就感、喜悅感支撐了我。”

關(guān)鍵詞： 之江實驗室 仿生魚