本期嘉宾：

孙洁，中国科学院沈阳自动化研究所，副研究员。

研究方向：水下机器人目标探测

动动：孙老师，我最近迷上了科幻片，电影里面的水下机器人居然能像海豚一样“聊天”，还能互相定位，现实中真的能做到吗？

孙洁：哈哈，动动，你这问题问得很有“深度”！虽然机器人不能真的“聊天”，但它们确实有一套水下“社交定位术”——靠的不是眼睛，而是声呐！人类在陆地上找同伴，靠的是“看”和“听”，但水下环境让“看”变得困难——光在水下传播距离极短，通常只有几米到几十米，所以远距离定位只能靠“听”。

动动：声呐？是在水下也能听到声音的装置吗？

孙洁：声呐就是机器人的“水下耳朵”，全称叫“声音导航与测距”（Sound Navigation and Ranging）。它通过发射声波并接收回波，能像蝙蝠一样探测目标，主要有两种模式：主动声呐和被动声呐。

主动声呐：机器人发射特定频率的声波脉冲，通过分析目标反射回波的时延、频移和强度等，像解谜游戏般还原出目标的精确三维坐标。

被动声呐：通过持续捕捉螺旋桨或推进器产生的独特噪声特征，再借助AI等智能处理手段，在座头鲸的歌声与货轮的轰鸣等嘈杂的环境噪声中识别并定位目标。

动动：那水下听声音和陆地上有啥不一样？会不会更难？

孙洁：问得好！水下听声可比陆地“魔幻”多了，主要得解决两个难题：

声速快还“飘忽”：水中声速约1500米/秒（是空气的4倍多！），但水温、盐度一变，声速也会“摇摆”，比如水温每升1°C，声速就增加3米/秒。

信号像走迷宫：声波会因海底、海面多次反射形成复杂多路径信号，并且会因声速变化发生折射。例如，声波从低温高盐深水层向高温低盐表层传播时，会因声速梯度发生连续折射，形成弯曲路径（如深海声道），就像在迷宫里传话，比空气中复杂得多。

动动：哇……这也太难了，那机器人该怎么利用声呐来精准“听声辨位”啊？

孙洁：这就需要它们开启双模式协作了！主动声呐像探照灯，能照亮黑暗但容易暴露自己；被动声呐在“沉默”中锁定目标 ，很安静但高度依赖环境。通过把两种模式结合，再利用AI技术，就能像拆解“莫尔斯电码”般，推算出干扰源的位置。

动动：懂了！原来水下定位靠的是“听声辨位+AI智商”。

孙洁：Bingo！科学就是一步步把“科幻”变成“科技”。下次你如果在海洋纪录片里看到水下机器人与海豚相伴，就知道它们正在深海里利用声呐“悄悄社交”呢！