比传统海底摄影机节能10万倍，MIT发明声波供电的无电池水...

长久以来，科学家非常依赖水底摄影机寻找新物种、监控海洋污染，乃至气候变迁对海底世界的影响，或关注水产养殖场鱼类健康和增长状况。目前常见水下摄影机多半依赖电池供电，所以必须在没电时特别派船充电，虽然也可直接通过电缆线连接水上研究艇供电，不论如何供电成本都非常高。

MIT麻省理工学院成功开发出堪称划时代海洋研究工作利器的自主式水底相机原型机，和传统海底摄影机最大差别就是完全不靠电池，而是声波产生的机械能转换成电能帮相机和通信充电。所有拍摄内容也会通过声波无线发送到接收器图片重建。原型能源效率表现惊人，比传统海底摄影机高10万倍。

这款原型相机不需电源，所以从海底取回相机前，可连续运行好几星期，为克服物种研究、海洋及气候监控等问题迈开关键的一大步。MIT副教授Fadel Adib表示，新相机最令人兴奋的应用之一就是气候监控，能协助创建更精准的气候模型，更了解气候如何影响海底世界。

通过压电材料换能器将声波机械能转换成电能

为了打造自主长期运行的水底相机，研究人员使之有自行收集水底能源，同时功率消耗极低的能力。方法是通过布满整个相机外部压电材料制成的换能器（Transducer）取得能源。换言之，充分运用压电材料施加机械力时会产生电信号原理，当声波在水中传到换能器，组件会振动，将机械能转成能拍照与通信的电能。对水底相机来说，整个大海就是取之不尽、用之不竭的声波，如行经船舶，甚至海底生物游动。

除了自主长期运行功能，保持低功耗也是重要课题。研究人员使用现成超低功耗图片传感器，但只能截取灰阶图片，研究人员特别开发超低功耗闪光灯。同步使用红、绿、蓝（三原色）LED闪光灯，再经图片资料组合等后期处理，便能重建彩色照片，即使再黑再暗的海底环境也能办到。

通过基于反射与否状态转换的二进制资讯重建／后处理图片

图片资料发送方面，团队采水底反向散射（backscatter），将截取图片编码成0与1位元，每次只发送1个位元到接受器。接收器会发送声波至相机，相机可充当声波反射回接收器的镜子，也可改变属性成为不会反射的吸收器。

发送器旁另有会侦测是否有信号从相机反射回来的水底麦克风（Hydrophone），如果麦克风收到信号，就编码成bit-1，如果没信号是bit-0。系统通过这种二进制资讯重建与后期图片。程序只需一个开关就能将设备从非反射状态转换成反射状态，能耗比传统典型水下通信系统少5个数量级（5个0）。

MIT团队已展示可用原型机，接下来计划强化设备，让它在真实世界更实用。团队打算增加内存，以便即时拍照、截取流媒体图片，甚至录像。为了让相机在更多样水下环境作业，研究人员也致力扩大数据发送距离，已成功传输资料到距接收器40米远的地方。