巡游二维御外物种鳄雀鳝的智能机器鱼

谭迪熬 中国发明协会院士专家咨询工作委员会首任专家，中国发明协会中小学创造教育分会会长，科技创新教育特级教师，教育部国培计划专家库专家。

2022年暑假，一桩抽干湖水捕捞鳄雀鳝的事件引发关注。很多人在评论区质疑：为了一条鳄雀鳝，在如此干旱时期抽干湖水进行捕捞，是不是有点劳民伤财呢？

鳄雀鳝属于外来物种，它性情凶残，号称“水中杀手”，普通鱼类都是它的食物。它的生长速度快，繁殖力非常强。由于什么都吃的缘故，鳄雀鳝栖息的水域很少有其他鱼类生存，不仅影响渔民收成，也影响了生态平衡。

针对这种现象，我思考，用人工智能机器鱼捕捞鳄雀鳝，是不是成本更低？我将自己的想法与老师沟通，得到了老师的鼓励。

一、研究目的

设计一种可在水中游动的机器鱼，内置的芯片存储了鳄雀鳝的相关信息，当鳄雀鳝进入机器鱼视野时，图像比对一经确认就会对其进行跟踪。机器鱼对体型较小的鳄雀鳝的眼部或嘴部进行麻醉枪药处理后，再用尾部吸盘吸住鳄雀鳝并拖至岸边。对于体型大的鳄雀鳝，机器鱼能直接将其猎杀。

二、研究方法

应用组合法、成果借鉴法、技术移植法等多种科学方法。利用人工智能的图像识别数据算法、机器鱼流体学、无人机控制技术等。

三、研究过程

（一）初步改装

初次制作模型时，我选用汕头市星度智控科技公司生产的B4遥控鲸鱼仿真电动鲨鱼，可潜水、喷水的玩具作为实验原型并进行改装。

我把设计的方案告诉了学校信息技术和科技老师，他们提出疑问：怎样更好、更快地追踪鳄雀鳝？确定目标后，如何让麻醉枪给药速度跟上鳄雀鳝的游速？

于是我修改了设计方案，想提高机器鱼的速度。

（二）再次改进

我将初次模型的动力增加一倍，改为300瓦，这样麻醉药喷射距离可以更远。我将改进后的模型向科技教育专家求证并征求他们的意见，他们又提出疑问：如何优化对机器鱼的控制？怎样解决实时上传数据的问题？

为了实现智能机器鱼追踪、麻醉和猎杀鳄雀鳝等功能，应使用性能较好的智能芯片和传感器，以确保其能准确、稳定地感知和响应环境，并实现预设的行为模式。

四、实验测试

2023年9月9日下午，征得物业同意后，我在小区鱼池中进行测试。用水下智能探头追踪到目标，并在众多鱼类中准确对鳄雀鳝模板图目标追踪长达90秒。这表明，机器鱼能达到追踪鳄雀鳝的设定目标。

2023年9月16日下午，我在学校实验室进行麻醉枪给药实验，达到了预期的效果。

2023年9月20日，我在学校航模活动中心浅水池进行实验，测试机器鱼尾鳍天线能否上传目标数据。实验结果显示，测绘到模拟鳄雀鳝模型在水中的活动轨迹点，证明机器鱼能追踪到鳄雀鳝。

在模型制作完成后，我先后将自己的作品和文本向同学和老师展示，征求他们的意见。2023年10月9日的课后活动时间，我把作品搬进教室，按照设计的理念和思路进行演示，并请同学们提出自己的看法。

2023年10月10日大课间操时间，我又将作品搬到高年级组教师办公室征求意见，信息技术教研组老师担任评委，并请他们对作品提出意见。我将所有意见进行综合，进行了后续测试。

五、创新点

（一）对付外来物种鳄雀鳝，为建设安全型、节约型社会，保护本土资源，保持本土生态平衡，帮助净化水域环境方面开创了新的技术方案。

（二）应用仿生机器鱼在水中活动的特点，提出用人工智能机器鱼追踪、麻醉、猎杀外来物种鳄雀鳝的新设计，在利用高新技术的同时投入成本低，达到高效捕捞鳄雀鳝的效果。（指导老师：段贤清）

作者心声

通过这次科技创新活动，我学到了很多课外知识和科学研究方法，增强了动手能力和观察能力，提高了科学素养，也深刻体会到从事科学研究的不易，收获了成功的喜悦。只要养成多观察、勤思考的习惯，不怕吃苦和失败，高中生同样可以有所发明。

把理想变成现实需要坚定的信念和扎实的知识。在学习的过程中，我感受到人的智慧是无穷的，需用创新意识去点燃激情，点燃对科学的渴望与追求。我将再接再厉，认真学好文化知识，积极参加各项科技创新活动，不断提升自己的综合能力，成为祖国科技创新的后备人才。

专家点评

陈禹龙同学的巡游二维御外物种鳄雀鳝的智能机器鱼，是一项具有原创性的A类作品，即属于选题专业性较强，又需具备较深厚的专业基础，并在专业实验室或专业机构完成的作品。

外来入侵物种一旦在新的环境建立种群，会威胁或改变本地的生物多样性。外来入侵物种会侵占本地物种的生存空间，造成本地物种死亡和濒危，导致本土物种种群数量下降或物种消失，对生态系统造成破坏。

该项目针对外来物种鳄雀鳝在自然环境中对本地生态的破坏情况，设定对鳄雀鳝的追踪，确认目标后机器鱼可以发射麻醉枪药麻醉鳄雀鳝，也能直接将其猎杀。

该项目提出了“用人工智能机器鱼追踪、麻醉、猎杀外来物种鳄雀鳝”的新设计，在利用高新技术的同时，应用低成本达到高效率。作者为建设安全型、节约型社会，保护环境资源，保持本土生态平衡提供了新的设计方案，新颖独特。