可持续性：与马洁明博士谈太阳能

2021年12月16日

在可持续性系列的第二部分，来自西交利物浦大学计算机系的马洁明博士向我们介绍了他在智能机器人与可替代能源领域的研究。

我们团队的大部分研究是利用人工智能与可再生能源等技术保护环境。目前我们正在进行的研究叫蓝次方(Blue²)。这一名字体现了我们团队的宗旨，即通过技术使天空更蓝、河水更清。

我主要进行与太阳能相关的研究。除了设计太阳能电池之外，我与团队还探索更高效的太阳能光伏系统控制方法。我们会设计算法并制定相关方法来调整太阳能电池在不同环境下的运行方式，也会通过算法对太阳进行监测。

太阳能面临的最大问题在于太阳本身，因为它在不停移动。除此之外，温度变化、云层遮挡等任何导致光能不稳定的环境变化，都会影响光伏系统运行功率，这些都是发展太阳能的挑战。

目前，我与我的团队正在尝试开发一款智能河道清洁船。

苏州有许多河流与湖泊，这是宝贵的自然资源；但随着人类活动的增加，这些水体受到了污染，河流生态系统也遭到了破坏。河流与湖泊中有大量以蓝藻形式存在的有机废物，也有许多如塑料等无机废物。

为了对河流进行有效清洁，我们设计了一款无需人工干预即可运行的智能清洁船。船体由电池供电，船上有一个用来储存垃圾的舱室。为了确保船能够安全运行，我们还为其配备了摄像头、雷达与 GPS定位系统。

我们面临最大的挑战在于船的电池使用时长。目前，智能清洁船单次最长工作时间只有四小时，这也是其未能得到广泛应用的原因之一。

为了解决这一问题，我们团队正在开发一款专门用于智能河道清洁船的太阳能发电系统。这一系统有专门的太阳能电池，它体积很小，但可以储存大量电能。为了尽可能多地收集阳光，电池摆放的位置需要十分精确。

我们使用的这款太阳能电池体积很小，虽然只占大型太阳能电池板一半的空间，但功率与大型太阳能电池板一样可以达到300瓦。

一方面是清理河道垃圾，另一方面我们也想深入了解这些垃圾。后期我们可能会对水面漂浮垃圾进行分类，与此同时，我们也在考虑能否在船上增添一个可以捡拾垃圾的机械臂。

另一个值得探索的问题是污染源检测。如果船上安装了摄像头，它可以告诉我们水面漂浮垃圾的来源——如果有工厂向河里排放污水，摄像头就可以记录下来。此外，我们还可以用智能船对水质进行跟踪监测。

我们的终极目标是制作一张可以追踪河流中塑料垃圾的动态地图。它可以以中国或世界地图为模板。人们可以从这张地图中看到河流中塑料垃圾的位置与数量。通过这张地图，人们也可以对各个河道的污染情况进行预判，这有助于政府做出相关决策。

我最喜欢的是算法部分。我喜欢通过编程实现一个事物从0到1的突破。几乎任何科技发明都离不开编程。编程可以让人体会数学之美；通过编程，我们也可以创造出对人类生活有帮助的东西。

目前，我们会混合使用可持续能源，比如同时用风能与太阳能进行发电，这并不是一种新方法。我们的想法是用一种全新的方式结合使用风能与太阳能，比如用风力推动船只前进，同时用太阳能驱动控制系统。

（记者：金画恬翻译：王雪琪编辑：张蔚图片来源：马洁明）

2021年12月16日

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