英国人成功了

如果你在印度洋和太平洋的一些地方把麦克风插到水里，除了对虾的吱吱声，你可能还会听到咀嚼声和吱吱声。这些动物是儒艮，也被称为“海牛”。这些是海洋哺乳动物;它们的体重超过四分之一吨，而且，和陆地上的同类一样，它们也吃草——在这种情况下是海草。

但是，儒艮除了本身是一种值得观察的濒危物种外，也是当地海洋栖息地健康状况的一个非常有用的指标;西澳大利亚州珀斯默多克大学的阿曼达·霍奇森(Amanda Hodgson)刚刚赢得了25万美元的谷歌影响力挑战奖，因为她使用无人机和人工智能计算世界各地的海艮。她告诉克里斯·史密斯为什么这很重要……

阿曼达-儒艮只以海草为食，实际上它们在整个印度洋-太平洋都有分布。但不幸的是，它们很容易灭绝，主要是因为它们的海草栖息地正在消失，这是我们都应该非常关注的事情，因为我们都需要海草。海草养活了30亿人，同时也非常善于储存碳。人们没有意识到海草有多重要，因为它在很多物种的生命周期中都扮演着重要的角色，所以即使是我们很多人都喜欢吃的对虾，海草也是必不可少的。所以如果没有海草，我们就不会有虾。

克里斯:所以我们可以努力拯救儒艮，但如果我们不拯救海草，那我们就没有儒艮了?

阿曼达-完全正确。所以我们的想法基本上是让人们关注儒艮因为儒艮是海草健康状况的晴雨表如果没有海草就没有儒艮。所以你知道，如果你的儒艮消失了，你应该开始担心海草了。

克里斯:那么你是如何处理这个问题的?你将如何解决这个问题?这个问题不仅仅是一个小的地理问题，而是一个全球性的问题?

阿曼达:是的，这真的很难，因为我们监测儒艮的最好方法是进行空中调查;传统上，这意味着让一个由五人组成的团队坐在一架非常小的飞机上，非常低、非常慢地飞行数百公里。对这个团队来说风险很大，成本也很高，而且需要大量的专业知识，而这些在大多数有儒艮的国家都不会发生。所以，为了克服这个问题，我们已经开发了使用无人机代替飞机的方法。所以基本上就是用无人机对海洋进行航拍，然后计算儒艮的图像。

克里斯-无人机的射程达到了吗?这些无人机有多大?

阿曼达:我最初试用了一些非常高端的无人机——和军方使用的无人机一样——它们工作得非常好;他们有航程和耐力，但他们不在大多数人的研究预算之内!因此，对于大规模的调查，我们真的需要开发一些新的、廉价的无人机，它们具有同样的功能。但我们也在开发方法进行更小规模的调查，在很多地区，儒艮实际上出现在很小的口袋里;所以使用现成的无人机——发展中国家的人们可以负担得起并且有机会使用。我们正在开发使用这些技术的方法。这是非常简单和用户友好的。

克里斯-那它是怎么运作的呢?你将部署一些无人机到一个地理位置;他们会做空中调查，拍照，你能从照片中提取什么，啊，那是儒艮?

阿曼达-这就是棘手的地方!最初，我们必须自己检查图像，这需要很长时间。所以我们开发了一种儒艮探测器，它使用人工智能和机器学习来自动从图像中挑选儒艮;这样一来，观看图像的时间就减少了95%。

克里斯:你怎么知道你没有多次看到过同样的一个，就像儒艮世界里的“沃利在哪里”那样?假设它不断出现在各个地方:你怎么知道你不是重复计算?

阿曼达:这都是调查设计的一部分，所以我们在设计调查时必须确保我们的设计方式不会让我们再次看到同一种动物，我们通常会对一个地区进行抽样调查，而不是覆盖整个地区。所以我们可能会调查我们感兴趣的10%的区域，然后从中提取出儒艮的估计数量。

克里斯:你们有没有为这一切建立一个“后台”，把所有的数据整合起来，这样你们就可以把世界各地不同的采样点聚集在一起，这样你们就有了一个更全面的图景?

阿曼达-这正是我们目前的任务。我们的愿景是创建一个儒艮探测器在线中心，它将支持人们在世界各地进行调查，这样他们就可以使用一个工具来帮助他们设计调查并选择合适的无人机。然后他们会下载儒艮探测器，它会为他们处理所有的图像。我们将扩展儒艮探测器，这样它也可以根据你能看到的环境对图像进行分类，这些图像包括你能看到的海草。然后，他们可以将从儒艮探测器获取的所有数据上传到中心的交互式地图上，这样他们就可以创建自己的地图，也可以上传到全球数据库。

Chris -所以密切关注儒艮的数量以及它们在环境中的变化是有好处的，但这可能是这些地区环境健康的一个代理标志，不是吗?

阿曼达-没错。所以如果你能定期做一些调查，你知道儒艮一直在这个地区，但突然消失了，这是一个警告，基本上你需要去看看海草发生了什么。

Chris -这是否意味着你可以发现那些非常好的区域，然后你就可以问为什么这些区域这么好，同样你也可以发现那些明显呈现下降趋势的区域你可以问有什么不同为什么它们呈现下降趋势然后你可以开始调整你的干预措施?

阿曼达-完全正确。最终，它使当地政府能够了解我们真正需要保护的地区，以及我们真正需要关注的地区，以减轻对儒艮和海草的影响……

新烟碱类杀虫剂是世界上最常用的杀虫剂;它们经常被添加到种子中，这样在植物生长的过程中，它们就不会受到昆虫的侵害。但这些化学物质也会进入植物的花蜜中，这意味着无害的昆虫，如授粉的蜂蜜和大黄蜂，也会在不经意间暴露在其中。这影响了蜜蜂的觅食行为;但当它们回到家，回到巢中时，它们的行为会如何呢?没人知道，但现在，哈佛大学科学家詹姆斯·克罗尔(James Crall)在与克里斯·史密斯(Chris Smith)交谈时，已经开发出一种方法，可以单独标记整个蜂巢的大黄蜂，这样他就可以跟踪它们接触新烟碱时的行为变化，这不是好消息……

James -新烟碱类药物模拟了一种作用于昆虫中枢神经系统的化学物质，它们是在80年代末开发出来的，90年代进入市场，现在已经很普遍了。它们是全球最常用的杀虫剂，在过去的几年里，我们已经意识到越来越多的这些化合物，即使含量很低，它们仍然对蜜蜂产生负面影响。所以我们感兴趣的是更多地了解为什么会发生这种情况。在过去10年左右的时间里，我们对这些化合物影响觅食行为的方式有了非常深入的了解。但是蚁穴内部发生了什么，所有这些蚁穴内部的重要行为实际上就像是一个黑盒子，所以我们在工作中想做的是了解这些化合物对蚁穴内蚁穴的社会生活有什么影响。

克里斯-这容易做吗?

詹姆斯:是也不是。所以，如果你愿意面对几只愤怒的蜜蜂，这很容易。打开一个蚁群并观察它的内部是很容易的。观察单个蜜蜂的挑战之一是很难在几个不同的重要方面扩大规模。当然，很难同时关注100件不同的事情，所以如果一个群体中有100只蜜蜂，很难同时理解它们每只在做什么。而且长时间这样做真的很难。而且跨越多个菌落也很难做到，所以我们想做的是在我们的工作中找到一些自动工具，让我们不用目测就能完成这项工作。我们要做的就是给蜂群里的每只蜜蜂配备一个特殊的小纸背包，有点像一个非常简单的二维码，我们把它做得非常简单，所以我们可以把它做得非常小，然后把它粘在蜜蜂的背上。这样我们就可以用摄像头看到巢的内部，并自动识别出位置、运动和互动，而无需肉眼观察。

克里斯:基本上所有的蜜蜂都通过摄像头被标记在电脑上，可以观察到每只蜜蜂去了哪里，做了什么，然后你就可以比较接触杀虫剂的蜜蜂和没有接触杀虫剂的蜜蜂，你可以问一个关键的问题:杀虫剂对它们的行为有影响吗?

詹姆斯:完全正确。因此，我们想做的第一件事就是利用这项技术观察巢穴内部并跟踪工蜂的行为，我们把工蜂拉出来，给它们喂不同数量的一种很常见的新烟碱类杀虫剂，叫做吡虫啉，我们可以给被带出蜂巢的工蜂喂不同数量的杀虫剂，让它们感到有点饿。所以他们更有可能吃一点人造糖，然后我们可以在里面放一定量的这种化合物。所以在同一个蜂群里，我们可以给不同的蜜蜂喂不同量的杀虫剂。因为我们知道蜂群中每只蜜蜂的个体行为，我们可以看到的是个体行为的变化。那么是否有特定的工蜂在我们给它们一点杀虫剂后表现得不同了呢?

Chris -我们称之为现场相关的曝光吗?换句话说，如果这些是野外的蜜蜂它们在一个农民使用这种新烟碱类杀虫剂的地方觅食，你给它们的接触量会和它们自然接触到的量相等吗?

詹姆斯:是的，这是一个很好的问题，对于这类工作来说非常重要。我们正在研究的浓度范围是我们期望在花蜜和花粉中看到的，这些花蜜和花粉是几个月前作为种子处理过的，含有这些化合物。

克里斯:当你这样做的时候，你看到蜜蜂行为方式的变化了吗?

詹姆斯:是的，我们有。所以我们看到了一些不同的变化，一件事是巢内的工蚁离开了巢中心。所以它们似乎离巢的活动中心有点远。它们也不那么活跃，与巢穴同伴的互动也更少。

克里斯:你认为这有什么不同吗?因为其中一些变化听起来很微妙。这对巢的适合度有影响吗?

詹姆斯:是的，我们认为从长远来看，这可能与群体功能有重要的联系，尽管我们在这项研究中没有直接看到这一点。现在有很多其他伟大的研究和伟大的工作表明，即使是我们在这里研究的同样的浓度，也会对菌落的生长产生负面影响。所以我们认为这些行为上的变化，比如蜜蜂花更少的时间护理和做其他种类的巢穴护理。所有这些对一个群体的成长都非常重要。因此，这项研究表明，我们可能会破坏巢穴中许多其他重要的行为，而不仅仅是觅食。

克里斯:那我们该怎么做呢?在我看来，我们有相当无可争议的证据表明，这些经常使用的化合物，至少对某些种类的昆虫有很大的破坏性。那么，我们有理由继续使用它们吗?

詹姆斯:我认为这是一个非常重要的问题，我认为至少我们需要就这些化合物在我们的食物系统中的作用进行一次非常严肃的讨论。我们肯定知道这些化合物会产生负面影响，但就不同物种而言，它们如何随着时间和地点而变化，仍然存在巨大的开放性问题。所以我认为我们需要认真思考使用这些化合物的好处和明显的风险是什么。

最近制造业的一个重大发展是增材制造，即3D打印。考文垂的制造技术中心有一个最前沿的团队，技术经理David Wimpenny向Chris Smith讲述了增材制造是如何真正改变游戏规则的……

大卫:这和传统的制造方法太不一样了。正如迈克已经说过的那样，我们习惯于通过注塑成型制造零件，其中零件的形状由模具控制，或者通过将一块材料加工带走以形成形状。这两种技术都有缺点，比如浪费成型的材料、几何灵活性和需要固定的工具。

加法是一种相当简单的技术。你只是通过将一层又一层的材料叠加在一起来制作物体。它允许零件几何形状方面的无限灵活性。当然，另一个好处是，你可以按需打印零件，你不需要有交付时间和时间来分离模具，例如，所以它真的是一个游戏规则的改变者。你可以想象一个正在形成的部分，在每一层上都可以有不同的材料分布，每一层的分布都可以改变。我能想到的是，没有任何一种流程能允许这种灵活性和随之而来的潜力。

克里斯-我想继续你关于按订单生产这些东西的观点。当然，当我们过去设计或制造东西时，制作原型是非常昂贵的，实际上通常东西的开发非常非常缓慢，但如果你可以3D打印东西，你可以非常便宜地尝试很多不同的想法。

大卫:当然，你从想到一个想法到能够把它投入生产的时间是非常短的。现在我们有大量的新公司，你有一个企业家可能坐在他的卧室里设计一些东西，第二天可能会要求你的公司打印它，甚至没有打印设备本身。印刷设备可以设在世界任何地方。这是我们在制造业中从未见过的灵活性。当然，另一个优势是，我们可以打印为个人定制的东西。打印一些东西，比如为髋关节手术定制的植入物，也有很多做过牙科手术的人会为他们制作植入物，尤其是通过3D打印来满足他们的具体需求。所以这种灵活性是传统制造业所没有的。

克里斯:人们通常对使用塑料的3D打印机很熟悉，但实际上劳斯莱斯几年前就登上了头条，当时他们的发动机分开了，这是最大的3D打印飞行部件。他们打印了一整块喷气发动机，显然他们使用了金属，所以告诉我们如何在3D打印环境中使用不同的材料来制造非常专业的部件。

大卫:其中一些材料，特别是在航空航天工业中，钛合金部件，是非常常用的。但这是一种很难加工的材料，很难加工，而且也非常昂贵。如果你使用这些更奇特的材料，你真的不想浪费这些材料，所以增材制造提供了潜力。它不仅仅是复杂的形状，而且也不会浪费材料，你可以在你想要的地方添加和打印材料。

克里斯-那它到底是怎么工作的呢?如果我想用非常昂贵的材料制造一个非常复杂的发动机，我该怎么做?

大卫-是的，这是个好问题。所以通常我们取一种粉末一种很细的粉末，我们把它铺在很薄的一层上，然后我们用激光或电子束有选择地融化这些粉末，在物体上形成一片。然后这个过程一层一层地重复，有效地形成整个组件。它开始是粉末，最后变成固体金属。

从结构上看，它的完整性好吗?我问这个问题的原因是，我很幸运地去了位于德比的劳斯莱斯精密铸造工厂，他们用金属的单晶制造喷气发动机的零件。所以当他们制作铸件时，他们把它倒入一个非常热的模具中，然后他们在物体的一端开始这个小的结晶过程，然后扩散到他们正在制作的整个东西。这给了它巨大的力量。如果你每次只融合一小部分你会得到同样的单晶，同样的强度?

大卫:我们目前正在努力解决晶体问题，这是我们还有很多工作要做的地方。但与传统锻件相比，我们得到的一件事是，我们可以得到非常精细的微观结构。这种材料本身比传统的制造技术有更好的性能，当然也比铸件好，因为我们习惯了铸件有很大的缺陷，在某些情况下，对于某些复杂的部件。

你正在从你使用的材料中获得更好的，我们称之为冶金，但我们仍然在努力获得你从单晶中获得的质量，但是，当然，在未来，它可能根本不使用金属。我们可能会使用陶瓷先进的陶瓷用于高温，高腐蚀，燃气轮机的区域。温度越高，发动机的效率就越高。陶瓷是很难形成的传统，所以添加剂是另一种方法来形成这些难以制造的材料。

Chris -我以前从来没有听过任何人谈论3D打印陶瓷材料。所以如果你说他们很难合作，为什么他们很难合作，我们将如何做到这一点?

大卫:一般来说，它们很脆，很难塑形。通过增材制造，我们可以将粉末形式的材料拆开，并将其塑形。这也使它们在加工过程中对开裂不那么敏感。所以我的同事们现在正在研究一种机器，我们在上面铺上一层精细的陶瓷材料，然后用喷墨打印头打印粘合剂。这就形成了我们所说的绿色组件，实际上是一种松散结合的陶瓷组件。它可以被加热并在熔炉中燃烧，以制造一个完全致密的组件。这彻底改变了陶瓷制品的形状。还有可能混合使用传统散装工艺很难混合的陶瓷。它可能会彻底改变陶瓷行业，但陶瓷仍然落后于塑料和金属增材制造工艺，因为它们存在的时间更长，投入的资金也更多。但陶瓷是下一个出现的东西，我们开始看到真正重要的发展。

Chris -那你会和什么样的行业打交道呢?我可以想象医疗植入物制造商可能会发现陶瓷的用途，因为人们担心金属的磨损部分，比如髋关节置换术，但还有什么?

大卫:任何有高温和腐蚀性环境的地方，陶瓷都是一大优势。在非常高的温度下也有应用，在航空发动机中，特别是空间应用。用于将宇宙飞船送入太空的火箭需要非常非常高温的材料，而我们现有的材料通常不能可靠地持续足够长的时间，但陶瓷有额外的耐热性。

创新对于制造新产品很重要，但对于以更高效、更环保的方式开发制造现有产品的新方法也很重要。马克·皮克福德(Mark Pickford)来自牛津的Seacourt印刷公司，该公司因其为该行业带来的环境转变而获奖，他向克里斯·史密斯(Chris Smith)讲述了公司的运作方式……

马克:从根本上说，我们是一家印刷公司，所以我们生产的东西从文具、信纸、名片一直到公司宣传册、年度报告、可持续发展报告，我们也管理很多大幅面的工作。所以我们正在制作大型活动:弹出式展台之类的东西。

Chris -为什么印刷业在环境问题上是个顽皮的玩家?

马克:你的听众每天看到的90%的印刷品都是通过平版印刷工艺生产的。这个过程需要大量的水。化学物质被添加到水中，使水更有用，这些化学物质在挥发性有机化合物中含量很高。此外，这个行业是靠印刷机运行的，耗电量很大，我们产生了很多废物，作为一个企业，我们决定要对这些问题负责。

Chris -所以从根本上说，在生产像一张报纸甚至一张印刷纸这样微不足道的东西时所蕴含的能量和所蕴含的水是巨大的你想尝试改变这一点吗?

马克:当然

克里斯-你是怎么解决这个问题的?

马克:大约20年前，我们决定彻底改变我们做生意的方式，把环境真正放在核心位置。我们首先关注的是实际的过程本身。所以我们从标准的平版印刷工艺转变为无水胶印工艺，这基本上消除了水的使用。我们已经节约了800多万升水。更重要的是，或者同样重要的是，我们已经完全去除了添加到水中的化学物质，这些化学物质使水更容易用于这个过程。

我要澄清的是，之前的水，考虑到它携带有毒物质，你不能把它倒进下水道，那就必须以某种方式进行补救。

马克:所以你不仅得到了污染，还得到了动力和能量，你需要把它恢复到正常的可用过程，所以这是深远的影响。

如果这真的很好，因为我的意思是这听起来很好，不用这些污染的水不用这些讨厌的化学物质。为什么没人这么做?

马克:几年前，它将成为下一个大事件。但问题是，让一家印刷公司转换到一种完全不同的流程可能会造成财务上的损失，我们非常幸运，当我们决定走这条路时，我们正处于一个我们想要发展公司的阶段，我们的规模可以灵活调整。它需要彻底改变生产过程、机器、对所有员工的培训，以及工厂本身的环境。所以突然从一个转变到另一个是一个非常困难的过程。

克里斯:所以资本支出非常非常大，这对小企业来说是一个障碍。

马克:是的，对于大公司来说，你知道印刷业和其他行业一样，利润非常微薄。你知道，在一两个月不生产任何东西的情况下，没有多少钱可以投资，因为你要转换到一个完全不同的过程。

Chris:所以你必须投入大量资金来改造你的工艺，但现在你已经做到了。你还能在市场上有竞争力吗?你还能以一个意味着你有竞争力的价格大量生产印刷品吗?

马克:是的，我们可以。我们的管理费用略高于另一家印刷公司，但这个行业本身在定价方面正在竞相降价。所以我们总是说，我们在财务上是可持续的，如果你喜欢商业的话，这和环境一样重要。我们当然不是这个国家最便宜的，我们永远也不想成为，但我们非常有竞争力，如果我们没有竞争力，我们就无法在这个市场上生存下来。

Chris -这是一种世界范围内的产业发现自己所处的位置，不是地球是否为此付出代价吗?现在我们都依赖于石油，因为它很便宜，而且它就在那里，这意味着我们可以把东西变得便宜，例如，我们制造了大量的塑料，它做了我们想要的工作，目前，当地球付出代价时，我们可以舒适地生活在那里。实际上，这意味着我们必须勇敢大胆地花一些钱，以略高的生产成本生活，但最终地球不会为此付出代价，这就是你要走的方向，不是吗?

马克:绝对绝对。

克里斯:所以你已经解决了水的问题。你还打算在未来引入哪些创新举措?

马克:我们已经做了很多事情，比如:自2009年以来，零垃圾填埋，甚至我们的茶包和三明治都是由一组蠕虫处理的——红虎蠕虫。

克里斯-他们吃袋装茶?我还以为茶包有点问题呢。

马克:不，不，他们似乎做得很好。我认为他们不喜欢大蒜和洋葱。所以我们必须有选择性地选择我们留下的东西，但我们已经使用100%的可再生能源很多年了。整个业务过程都是关于可持续性的。我们调查了所有的员工。任何与商业有关的事情以及他们如何参与商业活动，他们如何获得工作，通过碳抵消计划。我们一直认为减缓比抵消更重要所以我们已经尽我们所能地减轻了我们不能减轻的，我们通过巴西盆地的计划来抵消这让当地社区参与到巴西莓的生产中来。因此，我们对地球的社会、经济和环境都有好处，我们称之为“地球正面印刷”，即我们生产的任何东西实际上对环境都有净效益，而不是对环境产生负面影响。

Chris - mark，你注意到我们让你用绿色麦克风了吗?

我注意到了，非常感谢。我本来要把它包起来的。