16岁少年造出仿生海龟机器人，AI识别微塑料准确率达94%

2024年夏天，在加拿大祖父母家的泳池边，16岁的埃文·巴兹正试图解决一个十分特别的问题：如何让自己设计的自主“海豚机器人”真正游起来。

结果呢？它直接沉到了池底，根本不会游泳，也无法控制深度，就像一块砖头一样。这是巴兹事后回忆时提到的场景。对大多数青少年来说，这大概不是他们烦恼的事，但对他而言，这却成了最投入的研究课题。

早在2024年初，一次与家人前往加拿大安大略省荒野露营的经历，让他对水生动物产生了浓厚兴趣。当时他看到一只鳄龟在水中游动，动作流畅自然，非常优雅，这个画面深深启发了他，让他决心设计一台能够模仿其运动方式的机器人。

后院泳池里的反复测试，加上数月不断的调试、改进和升级，终于在2025年5月带来了成果。他开发了一套水下三维全息成像相机，并训练了一个AI模型，能够识别水体中的微小塑料颗粒。将这些设备安装到自主海龟机器人上，最终在2026年Regeneron国际科学与工程大奖赛上为他赢得了5万美元奖学金。

他说，仅制造机器人和全息相机，两项工作各自就投入了约2000个小时。选择环保作为研究方向，对他来说几乎是顺理成章的。他从小就热爱户外，从六岁起就跟着父母到偏远地区露营，划着独木舟前往那些美丽而壮观的湖泊。后来，在观看一部关于海洋和生态系统的纪录片后，他了解到水体中已经充满了微塑料污染。根据海洋保护协会的统计，每年约有1100万吨塑料垃圾流入海洋，影响超过1300种海洋生物。

2024年，巴兹花费约5个月时间打造了这只海龟机器人。在他看来，海龟是执行这类任务最理想的仿生对象——海龟的游泳效率非常高，这对于设计仿生机器人至关重要。他希望机器人能够长距离执行任务，而无需频繁充电或担心电池耗尽。此外，海龟广泛生活于各种水域生态系统，当地其他生物对它们并不陌生，更不容易引起干扰。另一方面，海龟体型较大，也方便安装各种科研设备，例如传感器和全息成像系统。

为了让机器人的游泳姿态更加自然，巴兹还向当地水族馆的专家寻求了帮助。随后，他开发了一系列算法，让机器人能够按照预设搜索路径自主游动，同时自动调节自身深度。基本上，它可以按照用户设定的目标自主前进，完全不需要人工导航或人为控制。

2025年夏天，巴兹开始研发三维全息成像系统，并训练AI模型。这个过程经历了大量反复试验，尤其是在让AI准确区分微塑料和水中其他微小生物方面，需要不断调整和优化。其中包括不断优化硬件，提高成像分辨率，以识别尺寸只有约10微米的微小颗粒和微塑料。整个检测流程首先需要利用全息成像系统采集三维全息图像，然后再交由AI模型识别其中是否存在微塑料。

不过，真正用于测试的时间却非常有限。加拿大北部冬季寒冷，因此必须赶在湖面结冰之前完成所有外场测试。他提到，自己生活在加拿大北部，这里的冬天非常冷，所以必须在天气变冷之前，到当地几座湖泊完成最终版仿生机器人的测试。

到了Regeneron国际科学与工程大奖赛举办时，这套系统已经能够以94%的准确率区分微塑料和其他微小颗粒。巴兹表示，他的研究目标，是让微塑料检测变得更快、更普及。他认为，目前主流检测方式主要依赖实验室分析，整个流程十分复杂。由于必须送到实验室检测，即便只是少量样品，也可能需要几天时间才能完成分析，而且成本很高。对于偏远地区来说，这种方法几乎不现实，因为那里既没有实验室，也缺乏专业技术人员。

相比之下，他研发的系统能够直接在水中完成微塑料检测，无需将样本送回实验室。正是这一创新思路，让巴兹获得了本届大赛最高荣誉之一——戈登·E·摩尔未来世代积极成果奖。

由再生元制药公司和科学学会共同举办的Regeneron国际科学与工程大奖赛，今年共向获奖学生发放了超过700万美元奖金。这项赛事面向全球高中生开放，今年共有超过1700名学生参赛。

谈到获奖经历，他说当时真的感觉像做梦一样。站在领奖台上，听到主持人念出戈登·E·摩尔奖获奖者的名字时，他心里一直在想：天哪，那真的是我吗？我真的获奖了吗？脑子里一下子闪过很多念头，甚至有些不敢相信。但总体来说，那是一段非常难忘的经历。

目前，巴兹仍将重心放在高中学业上。他计划利用这笔5万美元奖学金进入大学攻读科学或工程专业，并希望将自己的研究成果分享给更多科研人员，推动相关领域进一步发展。