李國瑞：讓仿生魚游向萬米深海

顧春

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年前的創意。那時，他還是一名大學生。如今，他已是浙江杭州之江實驗室智能機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。

在李國瑞的手機里，記者看到10年前“魚”的雛形：與現在這條仿生魚類似的藍白兩翼，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就讀，學校倡導科技創新，我覺得水下機器人有意思，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。

大學畢業后，李國瑞考入浙江大學航空航天學院交叉力學中心讀研。導師黃志龍教授看到他做的水下機器人后，建議他跟著軟體機器人與智能裝備實驗室的李鐵風教授學習。這個實驗室的科研強項之一，就是軟物質和智能軟材料。李鐵風建議：深化這條“魚”的性能，攻關智能軟體水下機器人。

2017年，李國瑞課題組做出電驅動的水下機器人，綜合性能相當好——游速快、全透明、低噪音。成果發表在《科學》子刊上，還登上浙大官網首頁。

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

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

在深海科考中，深海機器人必須有高強度的金屬耐壓容器保護，才能抵抗巨大的壓力。

“造一條能在馬里亞納海溝游泳的機器魚。”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，不就能擺脫傳統深海機器人必用的抗壓外殼了嗎？”

李國瑞（右二）和團隊成員在做實驗。圖片|人民日報

深海獅子魚的“生命之秘”化作了“機器之力”。最后成型的仿生軟體智能機器魚，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。兩個會撲動的側鰭，與軀體的“肌肉”相連。當機器人電池發出的電信號經過“肌肉”時，這些“肌肉”便會舒張，通過節律性撲翅實現游動。

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，仿生魚實現了穩定撲翼驅動。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，在于它的優勢和價值。目前，深海機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，而且成本遠低于現有的深海機器人。“軟體機器人有很多特殊優勢，對復雜環境、極端環境、惡劣環境適應性都好。”李國瑞說，未來或將看到，軟體機器人深入有待探索的深海區，在珊瑚礁、水下洞穴中穿行，參與海洋監測、海洋污染清理和預防、海洋生物多樣性保護等諸多工作。

李國瑞出生于1990年，是一名90后科學家。

90后科學家向往什么？李國瑞向往活潑的生活，“我的生活太單調了，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，李國瑞經常去上海海洋大學做模擬深海試驗。沒想到，深海這個完全陌生的領域，給了他悶頭一棍。

各種各樣的失敗接踵而來。“每次深海裝備試驗，只能排除一個科學問題，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”的闖關經歷，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，他就趕回國繼續做實驗。2019年做海事試驗前，他將器械理好給合作方，當天啟程去外地開會。沒想到路上接到電話：電池短路了。他當晚就趕回杭州，重新準備海試器件。

“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，李國瑞和團隊到南海試驗，在海上漂泊多日，其間還遇到了臺風。李國瑞回憶說：“船跟著浪一直搖，人都暈乎乎的。臺風過后，夜里海況條件轉好，我們馬上開始試驗。凌晨3點，我們在主控室里盯著機器魚，看著它在海底張翼，成功完成預定游動，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！”

◎ 來源|人民日報

李國瑞

九零后科學家人工智能研究專員