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海洋作業的未來:自主重組的機器人團隊

想像一下,由人工智慧控制的機器人能夠自主分組,甚至跨組別重新組織,並在必要時制定新計畫。這種靈活性讓機器人團隊能有效解決各類任務。所有指揮、控制、通訊與分析都在網路中完成,執行人類操作者指派的任務,其能力遠超單一機器人所能達成。

自主機器人組織(ARO)不僅突破傳統機器人系統的極限,更能快速適應任務需求的變化,將機器人的自主性提升到全新層級。透過整合水下自主機器人(AUV)、無人水面載具(USV)、無人機(UAV)及搭載特殊裝置的小型衛星等不同平臺,海洋與離岸產業正迎來典範轉移。

這場變革將全面影響資料採集、檢測、維修保養(IMR)乃至國防安全領域。要實現這些進展,ARO必須具備精密的協作技能、先進控制能力,以及個體與異質團隊的應變韌性,讓團隊能在太空、空中、海面與水下無縫協作。

2022年,研究團隊首度在斯瓦爾巴群島測試「觀測金字塔」系統,這個包含研究衛星在內的多層次架構,運用小型衛星、海底機器人等裝置進行同步觀測。此前已與國內外夥伴成功完成水下機器人、水面艦艇與航空器的多種組合測試。

參與機構陣容堅強:包含能源公司Equinor、挪威國防研究院FFI、北歐最大獨立研究機構SINTEF、挪威北極大學等單位。而挪威科大(NTNU)在2022年發射的首顆研究衛星,更讓觀測金字塔體系趨於完整。

這套系統從海底延伸到太空,所有平臺都為同一目標服務——當時的任務是繪製康格斯峽灣的春季藻華分佈。現在研究更進一步,專家發現作業型態正從少量平臺或叢集協作,轉向「系統中的系統」(SoS)這種新型任務組織模式。

與其耗費巨資打造單一複雜裝置,協調運用現有感測平臺更能快速高效完成任務。在ARO架構下,不同機器人平臺的互動作用將產生「1+1>2」的加乘效果。相較傳統船艦系統,ARO能以極低成本實現大範圍海洋觀測。

這項成果奠基於挪威科大、Equinor與波爾圖大學長年研究,並獲歐美頂尖機構支援,相關論文已發表於《科學機器人》期刊。團隊擁有20多年無人系統指揮控制經驗,測試場域橫跨大西洋、北極海至地中海。

在挪威,Equinor與NTNU等單位正推動這項技術應用於環境監測、離岸設施維護等領域。葡萄牙的João Sousa教授則主導北約框架下的多項海洋研究計畫。終極目標是發展可擴充套件的自主機器人組織,為社會安全提供技術支援。

目前Equinor已將多種機器人方案應用於海洋生態監測與離岸設施檢查。ARO預計能為使用者帶來成本降低、任務效能提升、反應加速、品質改善與系統韌性強化等優勢。雖然現階段聚焦海洋作業,但未來ARO技術有望革新更廣泛的社會應用領域。

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