在南海，点亮一颗中国星

导读：

斯特林发电机点亮中国星实时画面

具身智能，当下最热的概念，天马行空的西湖人，这一回将它“玩到了”海底。

它没有人形，身形复刻的是魔鬼鱼；没有手脚，只有灵动的鱼鳍；但它能原地转弯，能瞬间制动，能在激流中保持“直立”，能自动生成最优的航行轨迹……

它还在深海无氧环境（1100m）下首次实现了小型斯特林发电机发电，在幽深的海底点亮了一颗中国星！

这是西湖大学流体智能与信息化实验室打造的“西谷II号”潜水器，近期在中国南海海试成功。

两年前，西湖大学研制的首个“西谷I号”，完成了漂亮的初征，成为世界首个“抵达”海底2000米深处的仿生结构驱动潜水器。这一次，“西谷II号”完美续篇，不仅再次“成功抵达”，而且在海底2000米深处“翩然起舞”，完成了“可达，可动、可用”三部曲中的关键一步：可动。

但今天的我们想说的不是“鱼”，而是“人”。

因为操控这一系列“世界首次”的，是8个90后，年龄最小的博士生出生于2001年，刚刚从哈工大直博到西湖……

所以，这一群年轻人到底在“玩什么”？

壹

“北冥有鱼，其名为鲲，鲲之大，不知其几千里也”，庄子在《逍遥游》中，描摹出了一类想象中的巨鱼。

如果让范迪夏团队的年轻人们来补充描述，他们能给出一串具体的数字：长3米、宽3米、高1.5米。这是他们最新研发的“西谷II号”的尺寸，比通常的小汽车短一点，再宽一点。

承袭“西谷I号”的道法自然，这依然是一件全仿生设计的鱼型潜水器，效仿对象为有着“魔鬼鱼”之名的蝠鲼鱼：身体扁平、行动敏捷、重心低不易倾覆。

“西谷II号”下放时

为什么要做鱼型、而不是人型？因为“鱼”才是海底世界的主宰。人形机器人在水下会因为重心和浮力的问题导致不稳定，滑动低效且不灵活，鱼形机器人能更好地适应水下的环境、保证平衡性，同时提高能效和灵活性。更重要的，是出于对海底的自然生态的保护——无论在外形、噪音、对水的扰动等方面，相较此前普遍的螺旋桨驱动潜水器，鱼型能把人类对深海的“打扰”降至最低，尽可能化作海底一条游曳的鱼。

贰

范迪夏经常挂在嘴边的一句话是：在西湖，我们都是玩着改变世界的大玩具的大孩子。从工学院门口走过路过的人，经常会看到他们摆放在门口的“大玩具”，一个橙色的大魔鬼鱼，那是“西谷I号”。

“西谷II号”在它的基础上，玩出了“新花样”。

先看鱼鳍。“西谷I号”有一对像翅膀一样张开、用料“刚柔并济”的侧翼，即模块化胸鳍。现如今，“西谷II号”两侧的“翅膀”已迭代为更加灵活的波动鳍，形如波浪，也更贴近你所见到的鱼鳍。2024级博士生戴广民，就是侧翼系统工程师。他解释说：“这将使‘西谷II号’在外观上更符合水下航行的流体力学要求，能够更自然地模仿生物鳍的摆动，从而在水中产生更高效的推进力和更灵活的转向能力。”

看起来只是“仿生”，实际“抄作业”的过程却远非那么简单。自2022年夏天从上海交大硕士毕业后，戴广民就一头扎进了范迪夏实验室。为了这一对新生的“鱼鳍”，戴广民几乎成为了团队中动手任务量最繁重的人，设计、打样、实验、推翻再做，如此循环往复：先做1/3大小的3D打印小模型、再做正式机身上用的大模型；然后在橡胶、硅胶、聚氨酯、熟橡胶中不断测试，找寻合适的材质；再调试一种在海底更鲜明的橙色、在鱼鳍上增加反光材料……2024年6月，第一批波动鳍开始测试后，戴广民最常见的姿势就是蹲着、蹲着、还蹲着……蹲在各个实验地点的水池边。

戴广民

看完鱼鳍，再看看鱼身。当年，“西谷1号”在机器中央，预留好了一个即插即用的“鱼肚子”拓展坞空间，现在，它装满了新的附件和设备。博士后许多祥参与了“西谷Ⅱ号”的整个研发流程，他正是“鱼肚子”的负责人。“鱼肚子”里的多个钛合金罐体，是结构设计中重中之重。他早年在中科院攻读天文专业时，就参与过望远镜的复杂结构设计，对此类精密设计并不陌生。如今，他将这份“折腾”经验迁移到了深海领域。一直到2024年10月的千岛湖湖试，许多祥所负责的这一核心部分还在不断调试——流体密封测试、模块插拔稳定性、仿生机构运动逻辑……每个环节均需数十次迭代。它要像“多啦A梦”的“百宝箱”一样，能变出不同的"鱼”附件，包括深海机械臂、射流机器人、仿生章鱼吸盘、深海斯特林发电机等，这些附件在海底分别能完成不同的既定动作。

许多详

藏在“鱼肚子”里的附件，就是另外两位科研助理大展身手的空间。赵泽岳去年刚刚从华南理工大学毕业，虽“初出茅庐”，但要论“仿生鱼”机器人领域，他可是“根正苗红”：他的毕业设计主题也是水下的仿生鱼。这次“西谷II号”最引人注目的新增功能之一，就是“子母鱼布放系统”，那条用吸盘悬挂在“大鱼”头部下的机器“小鱼”，就是他设计的。海试中，这条7KG重的小鱼被顺利释放，在海中能够独立、稳步前进，在极为复杂的海底环境中与主潜水器协同工作。最晚加入团队的科研助理谢其昭，在来西湖之前是位产品设计师，他以“跨界”的身份跃入了科研的世界，充分发挥一位产品设计师的动手能力，机械臂上柔性抓取的吸盘，以及斯特林发电机的外壳的优化，都是他的“大作”。

赵泽岳

谢其昭

然后，重要的一步来了。与“西谷I号”相比，“西谷II号”最大的特点是“可动”——在装载了一大堆附件之后，还要依靠鱼鳍像真正的鱼一样在水下或即停即走，或原地转弯……这就涉及到“西谷II号”核心的算法，或者说控制系统部分，主导者是两位博士生：2023级的李喆和2021级的王章源。

李喆，是海试队伍中最年轻的00后。此前，李喆曾经是“上天”的人——在哈工大读本科时，他身在信息工程系，关心的是“如何与天上的东西建立联系”。毕业后，他却在一众选择里，走向了“入海”的实验室，也由此调转了手中算法的方向。

李喆

巧合的是，与他一起并肩作战的王章源，同样曾经是仰望天空的人。在南京航空航天大学读本科期间，王章源研究的是飞行器适航技术，聚焦着仿生无人机的扑动翼，即那些非固定的、机身上能像鸟一样拍打的翅膀。来到西湖后，这对翅膀转到了“鱼”的身上，算法的任务也从翱翔转向了游弋。

王章源（左）与李喆正在工作

两人通力合作，对“西谷”潜水器的内部系统进行了优化提升，包括：自适应定高、定深、定向系统，能够实时感知“西谷II号”在水下的姿态和位置，并自动调整航行状态；以及全自主轨迹规划近底巡航能力，可以预先设定巡航任务和目标区域，然后通过内部的智能规划算法，自动生成最优的航行轨迹。

最后，还有两位最“年长”的90后，90年生的范迪夏和李伟琨，他们是“西谷II号”的“掌舵”者。

从上海交通大学本科毕业，到麻省理工学院攻读博士学位；从加拿大皇后大学担任助理教授，再到入职西湖大学并建立流体智能与信息化实验室（i4 – FSI Laboratory），工学院PI范迪夏始终专注于流体力学领域的研究。加入西湖大学后，他致力于探索人工智能与流体力学的跨学科交叉，深入研究其机理和方法论。同时，他希望以空海两栖机器人为研究主题，发展人工智能在流体力学漩涡控制和感知方面的新方法和新理论。

当“西谷I号”完成其历史性的2000米级海试并凯旋归来时，范迪夏一直在思考一个关键问题：下一代潜水器的研发方向应该是向更深的海底探索，还是赋予其更强的作业能力？经过反复讨论，他和他的团队做出了明确的技术选择：放弃传统的“往深处走”的路线，转而大幅提升潜水器的运动能力。范迪夏解释说：“我们的目标是实现潜水器的可达、可动、可用和好用。”“西谷I号”已经实现了可达的深度；“西谷II号”则在可动的灵活度上取得了突破；而“可用”与“好用”则是他们下一步对“西谷III号”和“西谷IV号”的研发目标，即根据客户的实际需求和应用场景，定制、设计并丰富潜水器的功能。范迪夏团队相信，通过不断提升潜水器的性能和适应性，可以更好地满足深海探索和作业的需求，为海洋科学的发展做出更大的贡献。

范迪夏

李伟琨与海洋的邂逅要更出其不意。彼时，这位专攻算法设计的“准IT人”、浙工大博士生，正埋头于代码与数据的海洋，却未曾料到命运的轨迹会因一封邮件而彻底改写。当他向正在马里亚纳海沟执行科考任务的崔维成教授发出求职信时，收到的回复让他措手不及——“你有没有兴趣做第三代潜水器？”这句突如其来的邀请，像是一扇通往未知世界的大门，就此开启。更让他意想不到的是，这条回复不仅改变了他的研究方向，更将他卷入了一场与“机器鱼”的漫长“缠斗”。从一个对海洋科学几乎一无所知的门外汉，到承担起“西谷”系列潜水器总设计师的重任，李伟琨的转型堪称一场冒险。这个职位看似风光，却意味着他必须成为“全能型选手”，从算法到机械、从流体力学到材料科学，所有领域都要涉猎，所有细节都要掌握。他从零开始，像拼接一张没有边角的拼图。能请教的专家，他一一登门求教；无人可问时，便埋首于书籍和论文，逐字逐句啃下晦涩的专业知识……

李伟琨

历经近一年的研发，以及“等船、等设备、等人、等天气”，2025年2月25日，搭载着“西谷II号”和一系列装备的“嘉庚号”科考船终于启航。在“西谷II号”下放海底后的那三个小时里，所有参与海试的成员，没有人离开现场，没有人去洗手间；当“西谷II号”成功在2000米深度完成所有近底复杂运动与作业的那一刻，第一次参加海试的00后新手激动的哭了，连带感染了老队员也忍不住掉下了眼泪……

“西谷II号”深海运动画面

那么，这条“大鱼”能为人类做些什么呢？它所具有的在复杂环境中作业的能力，包括在小半径中转弯、在三秒内完成一定角度的转弯，都不只是好看的“杂耍”；凭借这些能力，未来“西谷II号”将能够在自然勘探、珊瑚礁观测、生态修复、海底采矿、设备维修等一系列涉及生态保护、资源采集与海底工程的复杂任务中大展身手。尤其是在深海环境中的应用，“西谷II号”将成为理想的多功能平台，为人类深入探索和利用海底资源提供精准、高效的解决方案。

作为“西谷II号”总设计师，李伟琨会永远记得2025年3月4日的夜。那是他们漂在海上，与大自然争抢时间的一个夜晚。肉眼可见，船的一侧，月明星稀；另一侧，乌云压顶，风浪已起。那神奇而瑰丽的景象，也许正是科学探索的浪漫所在。希望在不远的未来，能探寻到更多未被人类世界触及的美丽、奥秘与奇迹，挖掘出海洋于人类的更多价值……

出海前“西谷II号”团队大合照

文章来源：公众号“西湖大学WestlakeUniversity”

粉丝福利领取

近期，公众号收集了科研指导、编程学习、科学哲学、科学史、数学和物理科普书、中医书籍、文学著作、升学就业相关资料等资源大礼包，点击了解详情

点击资源推文页，领取方式在文末