本周，我们以海底之旅为海洋月画上圆满的句号，与水下机器人见面，用数学方法寻找沉没的宝船。另外，这是一种预测医院器官衰竭的方法，以及为什么在速度方面大小真的很重要。
在这一集里
器官衰竭:谁会受到打击?
伦敦玛丽女王大学的乔·谢泼德
每天，世界各地都有成千上万的人在事故中受重伤。许多人当场死亡，但相当多的人在最初的侮辱中幸存下来，却患上了致命的并发症，后来被称为多器官功能障碍综合征。但为什么这些受害者会死亡，谁有危险?克里斯·史密斯采访了伦敦的外科医生乔·谢泼德。
乔:我们研究了对创伤的早期免疫反应，所以是重大伤害。这可能包括被公共汽车撞到，被刺伤，从高处坠落，任何身体上的伤害。在英国，每天大约有50名患者死于这类严重的伤害，但那些幸存下来的人，很有可能患上我们所说的多器官功能障碍综合征，这基本上是身体器官的衰竭，包括心脏、肺、肝脏、肾脏和大脑。即使他们没有直接受伤，身体的免疫反应也会被破坏或夸大，我们认为这会导致器官功能障碍。
Chris -所以你很想知道哪些人有患这种疾病的风险这样你就可以预测它，甚至可能阻止它?
乔:没错。在现代医学中，我们试图找出这些病人出现多器官功能障碍的原因是非常必要的，因此，我们可以尝试找出我们如何治疗它。
克里斯:你是怎么做到的?
▽赵=我们在急救室采集了70名重伤患者的血液样本，从受伤后的几分钟到几小时不等。我们所做的是尝试研究这些血液样本中的免疫细胞组成，观察血液中不同类型免疫细胞的数量以及可能影响这些免疫细胞的基因。
Chris -你的基本原理是如果你看基因是什么，你看细胞是什么，你知道哪些病人会发展成这种综合症，你在寻找一种细胞和基因指纹这是一种预测谁可能有发展成这种多器官功能障碍综合症的风险?
乔:没错。我们想看看免疫细胞中的哪些基因被激活了，哪些基因可能被下调或抑制所以我们认为如果我们能找到受伤后最初几分钟或几小时内的关键因素是什么;我们也许能够弄清楚是什么驱动了我们后来看到的这种巨大的反应。这不仅对预测器官功能障碍很有用，而且还为发现研究开辟了一条巨大的道路，看看我们是否能够开发出任何治疗方法来改变这种反应。
克里斯-你查到什么了?你现在有什么指纹变化可以很好地预测哪些人可能有风险吗?
乔:是的。我们发现，在损伤的第一个窗口期，也就是超急性期，在这段时间内会发生非常特殊的免疫变化，24小时后就看不出来了。我们发现了几个关键领域，它们可能对治疗方法的后续发展很重要。一个是血液免疫细胞的作用，比如自然杀伤细胞，它是一种白细胞。中性粒细胞也参与了这种反应。所以这是我们可以开始研究的两种细胞，看看我们是否可以开发出任何东西来改变它们的反应。但也有一些特定的细胞途径，这些细胞死亡途径，也非常突出，如果我们能找到一种药物或治疗方法，可以提高细胞存活率，那么我们就可以防止器官功能障碍。
Chris -你认为你看到的这些有风险的人，是他们与生俱来的吗?是他们基因的一部分吗?或者是既存的疾病比如他们感染了病毒或者他们的健康出了什么问题让他们处于这种脆弱的状态?
乔:我们并不完全知道这个问题的答案。我们不知道这是因为病人的个体基因构成，还是在他们成长的过程中影响了他们的基因，或者直到他们受伤，或者是否与受伤本身有关。这些仍然是我们需要回答的大问题，以便充分理解为什么有些患者会患上多器官功能障碍综合征。
火山和碳循环
剑桥大学的萨沙·图奇恩
当火山爆发时，大量的碳被释放到大气中。从历史上看，我们一直认为这些碳来自地球深处，然而剑桥大学的新研究颠覆了这一观念。Georgia Mills采访了Sasha Turchyn。
萨沙:我们真的很想了解碳是如何在地球上移动的。当我们想到碳循环时，你通常会想到碳在大气之间的运动，或者进入生物圈，或者进入海洋。在地质时间尺度上，几千万年或几亿年，我们认为碳循环是碳从火山进入地球表面，最终，经过一段时间后，会变成岩石或矿物，然后回到地幔，或者回到岩石形式，在那里它被锁了一段时间。地质上的碳循环一直是一个悬而未决的问题，我们无法确切地了解碳是如何从地球表面出来的，以及它是如何从地球表面消失的。
Georgia:所以你对这些碳的来源很感兴趣——火山喷出的气体进入了大气，但它们最初来自哪里?那你是怎么着手调查的?
萨沙-我们用了同位素比率。当我们想到碳的时候，我们认为碳有6个质子和6个中子，但实际上1%的碳在原子核里有一个额外的中子。正因为如此，我们可以用重碳和轻碳的比例来理解碳的来源。
我们很久以前就有这个问题了，大概是七八年前那时还没有很多的测量，在过去的七八年中有了更多的测量。在文献中报道的测量数量呈爆炸式增长。所以，当我们和硕士研究生艾米丽·梅森(Emily Mason)一起重新审视这个问题时，她是这项研究的主要作者，我们在去年秋天回过头来，我们可以看到，同位素比率已经有了足够的数据，它实际上是碳来源的化学指纹，能够说明一些重要的东西。
Georgia:我马上就会问你碳是从哪里来的，但我很好奇。我想象一个人拿着试管站在火山上——你是怎么得到这些样本的?
萨沙-火山上有一些试管，但再也没有人掉进去了。在过去的7到8年里，一个进步是分析能力的提高意味着你需要越来越小的样本量。这使得人们可以从殡葬气体中或通过连接在露营杆末端的泵上的袋子中获取非常小的瓶子。我在盐沼里取样过甲烷，在那里我们可以拿一个帐篷杆和一个袋子，你可以用一个小真空泵旋转它，你可以在一到两分钟内取样。同样，你也可以这样做，你不会在火山的超级热的部分这样做，但在火山的一些更分散的部分，你可以很容易地对气体进行取样。
在过去的几年里，另一个伟大的进步是你可以在现场进行一些测量，这使得更多的测量成为可能。
乔治亚-你有什么发现?火山喷出的碳从哪里来?
萨沙:很多都来自地面。其中很多来自于离地表很近的其他岩石，而不是来自地幔深处。它没有我们期望找到的深地幔碳的特征样本。但最有趣的是排放二氧化碳最多的火山，比如意大利的火山，它们是非常非常大的二氧化碳排放者，比如巴布亚新几内亚也是如此。这些碳来自地表的碳最多。而其他火山，比如阿拉斯加方舟火山，它们释放的是地幔碳，而不是那么多的二氧化碳。所以，一旦你对二氧化碳的数量和它的化学指纹进行加权平均，就会发现地壳的再循环是非常重要的。
乔治亚-为什么知道这个很重要?
萨沙:同位素指纹是我们用来重建地质时期碳循环的主要工具。所以如果我对5亿年前，或者10亿年前的碳排放感兴趣了解有多少碳排放，有多少碳下降，碳是如何下降的，这与动物有关吗?我用碳的比例。因此，如果火山的比例会随着时间的推移而系统地变化，那就意味着我们不能相信那些在地质时代深处进行的测量来理解碳循环。
乔治亚-我明白了。所以这有点改变了我们对碳循环历史的理解?
萨沙-我们得重新考虑一下我们的解释。我们已经将测量到的变化解释为地表某些过程的变化，但它可能是周围火山类型的变化。
脚踏实地:碳捕获
斯图尔特·希金斯
在本周的《地球》节目中，我们来看看太空技术，这些技术后来在地球上找到了新家，物理学家斯图尔特·希金斯研究了一种吸收二氧化碳的技术……
斯图尔特:我们每个人每天呼出大约一公斤的二氧化碳，这取决于我们的活动程度。回到地球上，我们产生的二氧化碳是碳循环的一部分。它被植物在光合作用中用来长成我们吃的作物，等等……
但是当你在空间站绕地球轨道运行时，一两个室内植物是不足以跟上你产生的二氧化碳的。如果没有清除二氧化碳的方法，空气中的浓度将迅速上升到危险的水平。所以太空探索的关键技术之一就是二氧化碳吸收器。这些是化学海绵，可以清除空气中多余的二氧化碳，让宇航员自由呼吸。
欧洲航天局(ESA)一直在为国际空间站研发一种名为“先进闭环系统”的新型生命维持系统，该系统将有助于清除空气中的二氧化碳，并产生氧气和水。它的设计目标是每天去除3公斤的二氧化碳，大约相当于3名宇航员的排放量，将与空间站现有的系统一起工作。它的工作原理是让含有二氧化碳的空气穿过一层吸收珠。这些珠子是由涂有固体胺基化学物质的树脂组成的。
胺是指含有氮原子的化合物，氮原子有一对多余的电子。我说的备用，是指这些特定的电子不会直接与化合物中的其他原子形成化学键。这些多余的电子使胺基团具有反应性，它们会与流过它们的微酸性二氧化碳结合。
最终，这些珠子会吸收尽可能多的二氧化碳。在这一点上，吸收器可以与航天器的其他部分关闭，蒸汽通过珠子。这会导致二氧化碳的释放，这些二氧化碳要么被释放到太空中，要么被用于空间站上的其他实验。
同样的技术现在也被用于地球上从大气中捕获二氧化碳。一家荷兰公司开发了与欧空局相同的技术，从大气中提取二氧化碳，而不是用它来维持宇航员的生命。他们的目标是用它来改善飞机和拥挤的建筑物等封闭环境中的空气。作为一种持续产生碳的方式，例如农民可能想要提高温室里的二氧化碳水平来帮助植物生长。
量子计算机计划揭晓
与苏塞克斯大学的温弗里德·亨辛格合作
在《银河系漫游指南》中，超级计算机“深思”被赋予了解决生命、宇宙和万物意义的挑战。正如粉丝们所知，答案是相当令人失望的42。但现在我们可能离自己制造这样一台计算机越来越近了。因为苏塞克斯大学的科学家们已经设计出了有史以来最强大的计算机。这是一台量子计算机，评论人士说，像它这样的机器将改变医学、电子商务领域，谁知道呢，可能会告诉我们生命、宇宙和一切的真正答案。伊兹·克拉克会见了项目负责人温弗里德·亨辛格。
温弗里德:它真的很大。现在，它填满了一个巨大的实验室，当我们建造一个大型机器时，它肯定会填满整个建筑物，也许会填满整个足球场。你可以把它看作是工程学的杰作;非常困难的工程。
仅在这一天，一个巨大的地堡被放置在伦敦市中心，展示了建造地球上最强大的计算机的蓝图。但是，这不是我们所知道的计算机。利用微芯片的平面和平面，科学家们可以利用被称为离子的带电原子，利用量子物理定律进行大量计算……
温弗里德:量子物理学是一个非常非常奇怪的理论，有着非常奇怪的预测。一个原子可以同时在两个不同的地方。所以你可以同时站在这里，也可以在家里吃早餐，这在量子物理的世界里是存在的。我们训练这些量子效应是为了制造一台非常非常强大的计算机，它与普通的传统计算机完全不同。
Izzie——这台量子计算机的关键在于，它的电路不仅可以像开关一样开或关，而且可以同时处于开和关的状态。这要归结于量子力学，它允许非常小的粒子同时处于不同的位置，在那里它们保持这些状态，直到它们被观察到或被干扰。这有点像抛硬币。硬币在空中时既是正面也是反面，但一旦它被抓住，就只能是正面或反面了……
温弗里德:你实际上看到的是一个非常真实的量子计算机模型，就像我们在苏塞克斯大学的实验室里看到的那样，它比外太空的真空要好。在这个真空系统内部有硅微芯片。我们已经开发了一种新方法，你给这些硅微芯片中的一个施加电压，我们用它们来产生电场，这些电场使单个带电原子，或离子，悬浮在表面之上。我们展示的是一种新型的量子计算方法。
伊兹-信息就是在这些小粒子上被编码的。我们的标准计算机携带的信息是以0或1为单位的位。量子计算机使用量子位或量子位，它们可以是0和1。以前，小规模的量子计算方法使用激光来帮助处理由这些量子比特进行的计算。然而，这在升级时带来了一些问题……
Winfried -想象一下，你想要建立一个大规模的量子计算机，这将需要数百万或数十亿个量子位。想象一下，你需要将数百万或数十亿束激光束对齐，其精度仅为人类头发宽度的百分之一。我们所做的就是去掉了使用这些激光束的所有要求取而代之的是施加在微芯片上的电压。
Izzie -因为这些量子位可以同时有多个值，所以可以在它们上面编码更多的信息。我们正在讨论的计算，即使是最快的超级计算机也需要数百万年才能计算出来。对于如此强大的计算机，你将需要一个相当大的电路板，称为模块。它是一个大而扁平的微芯片，包含许多离子移动的路径，以及允许这种移动的控制电子设备。他们的动作看起来就像吃豆人游戏。更多的模块意味着更多的离子，这就是提高计算能力的原因……
Winfried:我们开发了一种连接模块的新方法。传统上，人们认为你必须使用光纤，所以我们想出了一种新方法来做到这一点。我们利用电场连接将离子从一个模块移动到另一个模块，这样我们就能比目前最先进的技术快10万倍。这是我们第二个激动人心的突破。
Izzie—在某些方面，量子计算机的工作方式与基于输入运行计算的标准计算机类似。但是，多亏了量子，量子计算机可以存储的信息和它的能力都是无与伦比的。
想象一下，你正在公共电话簿上找一个人。标准流程是逐个浏览每个条目，直到找到合适的人。因为这些离子可以有多种状态，量子计算机将能够搜索每一个名字和数字，所以这是每一个可能的答案，所有这些都在同一时间。但是我们能用这些量子计算机做什么呢?
Winfried -量子计算机可以解决即使是最快的超级计算机也需要数十亿年才能解决的问题，所以这是一个完整的机会。例如，创造化学反应，比如创造新药。能够理解如何制作新材料;更坚固的材料，但更轻的材料。想想股票市场的优化——很快，经典计算机就会耗尽计算能力。这更像是获得了一种你以前没有的新能力……
在速度方面，尺寸很重要
和耶鲁大学的Walter Jetz一起
动物的移动速度应该有多快?为什么肌肉更多的大型动物却跑得不快呢?这就是耶鲁大学的科学家沃尔特·杰茨想知道的，所以他和他的同事们研究了数百种动物物种，并提出了一个新的理论，成功地对大多数物种设定了速度限制。汤姆·克劳福德听说了它是怎么运作的……
沃尔特-理论上最大速度是随着体型的增大而增大的。然而，为了达到任何速度，你首先需要加速，这就是真正的大型动物的关键所在。考虑到它们更大的体型，它们需要更长的时间来加速。这就是为什么一辆真正的大卡车要比一辆小汽车或一辆摩托车花更长的时间才能达到每小时60英里的速度。我们能够证明的是，如果你愿意的话，大型动物在船上根本没有足够的能量去到达那里。
汤姆:是的。就最大速度而言，我注意到，正如你所提到的，速度随着动物的体重和体型而增加，然后随着大型动物的体型而减小。它几乎是一个驼峰形状?
沃尔特-没错。令人着迷的是，这种关系一直适用于一克以下的昆虫，然后在中型到大型动物身上达到顶峰，然后下降。我们的理论做得很好，我们相信它能显示出最大的可能性。但是，你离这个目标有多近真的取决于你所在的特定进化群体在它进化的数百万年里碰巧试图最大化它。
如果你想想豹子或猎豹，它们实际上比我们小，但它们当然是陆地上跑得最快的动物。在这里，你看到的是一个经过数百万年进化而跑得比猎物快的群体。
你的理论与实际数据吻合得有多成功?
沃尔特-这项研究的第一作者，米里亚姆·赫兹，花了大量的时间在文献中搜罗，联系专家，最后，我们能够提取大约450个物种的数据。在这450个物种中，包括陆地、空气和水中的物种，我们能够非常准确地预测我们所开发的理论所观察到的变化。
汤姆:我们希望从这样的研究中学到什么?
运动是生活的一个非常基本的方面。我们开发的理论有助于提供对给定体型的动物的最大可能速度的基本预期。它提供了一个非常有趣的比较，然后说一个给定物种实际上离最大可能速度有多远。它可以告诉我们很多关于物种群体在进化过程中可能经历的各种权衡。
汤姆:作为人类，我们该怎么做?
沃尔特-我们人类实际上离这个最佳点不远，在这个最佳点上，我们有足够的时间和能量来接近理论上可能的最大速度。
海底之旅
与波士顿大学的沃利·富勒勒合作
到海底旅行是什么感觉?乔治亚·米尔斯从探索过海底的波士顿大学副教授沃利·富勒维勒那里听到了第一手资料……
沃利-我们进入阿尔文号潜艇。飞行员盖上盖子，我们被抬到空中，离开船尾进入水中。我们凝视着窗外，看到天空，然后是水，天空，然后是水，我们上下颠簸。下降开始了。首先，我们穿过阳光明媚的蓝色水域，看到生物在水中游泳和跳舞。海鞘在窗户周围旋转，这些凝胶状的水柱生物是半透明的，除了它们深橙色的胃和蓝色的肋骨状结构。小小的，透明的粉色虾和带有赤褐色的小水母滑过我们的视野。
在我们意识到这一点之前，光线几乎消失了，水变成了令人惊叹的深蓝色、绿色、灰色——然后是黑暗。光在大约200米的地方消失了。在一片漆黑的瞬间，我们看到了他们。我们看到了灯光——所有闪烁的灯光。微小的火花几乎难以辨认，然后是巨大的，大胆的，戏剧性的火焰。有那么一瞬间，我们看到了他们身体的幽灵般的轮廓。我们下降得太快了，不知道它们是什么——但它们很可能是大量的生物发光鱼、水母、鱿鱼和海蠕虫。我们正坠入恒星的海洋。
害怕吗?一点也不我既敬畏又爱。看到这一切的喜悦是巨大的——它比我想象的更美丽、更宁静。这里就像家一样。然后我们在底部。轻轻地降落在柔软的泥土上，开着灯照明。成群的红蟹举起手臂，准备抵御我们这艘奇怪的金属船，还有几十条鳗鱼在它们旁边慢慢滑行。在我们在海底的短暂时间里，我们观察到了甲烷气泡流，厚厚的白色微生物垫，以及像月球一样的碳酸盐岩，上面生长着细菌垫，看起来像一层厚厚的棕色毛发。看到肠色的大海葵和餐盘大小的黑色海胆，我们高兴得尖叫起来。 Alvin’s arm and hook-like hand, controlled by our pilot, deftly collects samples. Silvery fish with large bright eyes inspect our work, before, all too quickly, it’s time to go back to the surface again.
Georgia -谢谢你把这个联系起来-听起来很有趣。你提到的事情是，你一点也不害怕，但听起来确实很可怕，也很幽闭恐怖。你坐在里面的东西有多大?
沃利:超级小，只能装下三个成年人。有一名飞行员，他坐在你中间，面朝前，飞行员两边各有一张长凳，供一名潜水员使用。你可以坐在那里的长凳上，也可以躺在上面，但它绝对是非常紧密的。
乔治亚-你下了多深?
沃利-我们得跑到1100米。
乔治亚-这和其他人的深度相比如何?
我们的大部分海洋还没有被探索过，阿尔文号现在可以下到4500米的深度。经过最近的升级，它的射程已经接近6500米了。所以如果它到达6500米，我们可以探索超过90%的海洋。但现在它的额定距离仍然是4500米。
世界上下潜最深的人是电影导演詹姆斯·卡梅隆，他几年前下潜到马里亚纳海沟，下潜超过1万米。
乔治亚州记者:你提到了阿尔文号潜艇，阿尔文号的目的是什么?
Wally -阿尔文号从20世纪60年代就开始出现了，它的目的是探索海洋。你经常听说我们对月球的了解比我们对海洋和海底的了解还要多，这是真的。它为科学家提供了一个非常宝贵的机会，让他们亲身体验，亲眼看到海底是什么样子。
我们还有其他类型的无人驾驶车辆，它们也可以深入水下，可以在水下停留更长的时间，这当然还有其他好处。但我认为没有什么比亲眼看到它更好的了。
Georgia——我现在在想当你坐飞机的时候——它有时会对你的头部产生一些有趣的压力。当你潜入那么深的时候，你会得到类似的东西吗?
Wally -是的，这是一个很好的类比，因为它基本上和飞机的概念是一样的，只是方向不同。有时候我觉得人们会晕头转向，因为空气压力如果有任何变化的话。我一点都没注意到。我认为人们更大的问题是，当你浮出水面时，有几分钟你在水面上上下浮动，等待船只来接你，把你拉回船上。她在水面上并不是最优雅的船，所以有很多晃动，我想人们会晕船。
乔治亚州-哦，不。在一艘狭窄的三人潜水艇里!
沃利-是的。你与飞行员和其他潜水员变得非常亲密。
水下机器人!
与国家海洋学中心的Russell Wynn教授合作
海底是地球上探索最少的区域之一，那么探索它的最佳方式是什么呢?除了送人下去，你还可以送自主潜艇。格雷哈·杰克逊采访了国家海洋学中心海洋机器人首席科学家拉斯·韦恩教授。
罗斯:海洋机器人在海上有很多不同的用途，其中一些要么迟钝，要么危险，或者我们可能称之为肮脏。因此，在海洋环境中有一些应用，我们可能想要派出一个海洋机器人，一次做几个月的事情，如果你自己在那里做的话，那真的很无聊。
也许有些地方是我们想要进入的，比如极地的冰下，那些地方是我们目前无法用载人飞行器到达的。
在某些领域，我们可能需要在既脏又危险的情况下迅速做出反应，比如石油泄漏，在这种情况下，快速派出一个机器人或100个机器人将给我们带来优势。再一次，这是我们无法用载人飞行器做到的。
Graihagh -有很多应用程序。但在那里，你还必须应对惊人的压力——你如何设计一些东西，以确保它们不会被所有的重量压垮?
俄罗斯——我们在南安普顿有一支黄色潜艇舰队，额定深度可达6000米。实际上，当你看到黄色潜艇时，有些听众可能对Boaty McBoatface和其他黄色潜艇的形象很熟悉……
grahagh -我在想披头士。我们都住在一艘黄色潜水艇里……
拉斯:没错。这就是它们的样子——它们只是没有人在里面。实际的外壳是玻璃纤维，它是自由浸水的，所以外壳的深度不能完全承受这些压力。我们在飞船内部的重要部件，比如电脑、电池、传感器，它们都有单独的耐压等级，在铝或钛的外壳内，这意味着它们可以承受高达6000米深的压力。
Graihagh -当你说“洪水”的时候，你是指潜艇的部分地区被洪水淹没，而其他地区——这些电子设备——没有被洪水淹没吗?
拉斯-没错。外面的船体，水进入里面，所以它是有效的中性浮力，而内部重要的部分，机器的内脏，是我们真正保护的。它有点像人类。你的胸腔保护着你身体的重要部位，但你的皮肤是把所有的水锁在里面的。
Graihagh -这是个有趣的想法，不是吗?我不敢想象，如果我们到那么深的地方去，我们的皮肤会怎么样!这些东西是完全自主的还是你可以从表面控制它们?
俄罗斯-目前我们有两种类型。我们有地面交通工具，我们可以通过卫星进行通信——有点像移动电话通信。所以有了这些地面飞行器，我们可以一直和它们保持联系，从它们那里获取数据，和它们交谈，命令它们做不同的事情。
对于下到深海的交通工具。目前，它们通常只有几个小时到几天的持续时间。我们要做的就是给他们一个任务这个任务会输入到飞行器的电脑里。然后这些飞行器将尽其所能完成任务，然后它将返回地面并被收集。
目前它们相对来说还不够智能，而我们现在正在进入的时代是这些车辆能够适应它们所处环境的时代。所以，如果它们在海底发现有趣的东西，它们就能决定如何去，改变策略，更详细地观察。
此外，我们正在考虑让飞行器处理他们收集的大量数据，然后他们只能将这些数据的片段发送给我们，可能通过一个像声音通信网关一样的地面飞行器。这样就意味着他们发回了非常重要的信息，这样飞行员就可以决定下一步该怎么做。
Graihagh -你能给我举几个例子吗-也许你最喜欢的任务正在进行中?
Russ - Boaty是许多公众都听说过的黄色潜艇，它刚刚从南极洲附近的南大洋执行完一项伟大任务回来，它在洋流中飞行，洋流将冷水从两极运送到海洋的其他地方。我们正试图了解洋流的变化如何反映出全球变暖和环境变化的更广泛信号。因此，通过能够在几千米深的水流中飞行长达3天的时间，领导这个项目的科学家们对水流有了新的认识，以及它是如何随时间变化的，他们没有其他方法可以收集这些数据。
我们刚刚从北海的一次任务中回来，在那里，一艘船型潜艇正在研究我们如何利用这项技术来监测我们在北海等地区的海底储存库中储存二氧化碳的能力，并锁定二氧化碳，因此，有希望减少我们在大气中看到的二氧化碳水平。显然，你想要做的是确保二氧化碳不会开始泄漏到海洋中，然后再回到大气中。所以我们可以用这些黄色的潜艇一次出海几周甚至几个月，对海床进行非常常规的调查，确保二氧化碳被锁在海床下它应该在的地方。
grahagh -我确实喜欢大卫·阿滕伯勒爵士的船，船上的潜艇被称为“麦克船脸”。北海二氧化碳测绘的那个叫什么，你们知道吗?
罗斯-技术名称是自动亚远程。这是我们的工程师在国家海洋学中心开发的飞行器。但实际上，这个自动亚远程家族现在被我们称为Boaty家族。潜艇不止一艘，有三艘，很快就会有六艘。所以这个系列的发展非常迅速，在接下来的几个月和几年里，我们已经为这个系列的车辆计划了各种雄心勃勃的任务。
如何找到一艘黄金沉船
拉里·斯通博士，Metron Scientific Solutions
无数船只和飞机在海洋的某个地方沉没，找到它们并非易事。其中一艘船就是SS中美洲号，它于1857年沉没。这艘船被称为“黄金船”，当它沉没时，船上载有14000公斤黄金。显然，很多人都非常渴望找到它，但它一直没有被发现。直到有一天，一群人决定使用一种叫做贝叶斯搜索理论的东西，该理论涉及到利用所有可用数据绘制概率图。麦德龙科学解决方案公司的拉里·斯通参与了这项研究，他向乔治娅·米尔斯解释了他们是怎么做的。
Larry -我们搜索的方法是使用贝叶斯理论。可获得的信息是赫恩登船长最后记录的位置，他是SS中美洲号的船长，他实际上和船一起沉没了，但他在晚上6点左右向一艘经过的船大喊他的位置。船在8点钟沉没。有路过的船只看到了中美洲。第二天早上8点左右，幸存者被找到。我们找到了找到他们的那艘船。
所以你把所有这些信息放在贝叶斯框架中你这样做的方法是量化不确定性和概率分布。然后，用似然函数把这些信息组合到概率图中似然函数是贝叶斯分析中常用的信息。你把所有这些线索放在一起，这是技巧的一部分因为贝叶斯方法是整合所有可用信息的主要方法，包括客观的和主观的来生成沉船位置的概率图。概率图告诉你的是沉船位置概率高的地方和概率低的地方。高概率区域就是你要搜索的区域
乔治亚-让我们来分析一下。你把你最喜欢的帽子弄丢了——你这个白痴!那么贝叶斯理论如何帮助你找到它呢?
嗯，你知道你经常把它放在卧室里，所以它很可能在那里。但有时你也会在厨房里戴着它，一个朋友告诉你他最后一次看到它是在你的书房里。你使用所有可用的数据绘制一个位置网格，计算出在每个位置找到帽子的概率。也许把所有因素都考虑进去，它有70%的几率出现在你的卧室，但只有20%的几率出现在浴室。
但它的特别之处在于你可以随时更新你的数据。例如，另一个朋友说他们听说它在阁楼上，所以你增加了它在那里的可能性。或者你搜索了一个房间，但没有找到它，那么它在那里的概率就降低了。这是关键，即使你在一个地方找过，它仍然比在其他地方有更高的概率。因此，根据你的模型，有时在搜索另一个地方之前搜索两次是有意义的。
现在，想象一下你有更多的数据，更多的地方可以看，更多的计算机程序可以玩，这就是贝叶斯理论在很大程度上被用来寻找海底装满黄金的残骸。说到这个……
拉里-在SS中美洲号的案例中，这是可行的。我们找到了沉船，他们找到了一吨金条和金币，驶回诺福克的港口。有乐队、报纸和电视报道他们的到来。
乔治亚州-这是本世纪的发现。数学被用来寻找一艘失踪了几百年的船。每个人最终都变得富有，从此过上了幸福的生活……
拉里:嗯，遗憾的是，事情并不是那样结束的。
乔治亚州——啊。首先是老的保险公司，当原船在法庭上要求收回大量黄金时，他们支付了赔偿金，并得到了回报。然后由领队汤米·汤普森(Tommy Thompson)在投资者之间分配剩余资金。
赖瑞-但是没有。出于某种原因，他没有那样做。他没有出售黄金，也没有向投资者提供任何有关他如何处理这笔钱的信息。他借了很多钱，最后投资者要求他出庭解释他是怎么用这些钱的。他没有出现在俄亥俄州的法庭上，而是逃到佛罗里达州待了几年，最后在那里被捕，他现在在监狱里，直到他告诉人们，投资者，他拿钱做了什么。不幸的是，这就是故事的悲惨结局。
乔治亚州:嗯，这个故事没有一个特别幸福的结局;贝叶斯理论在现代搜索操作中一直被使用。
拉里-我们在搜索从里约飞往巴黎途中坠毁的法航447航班时也做了这个。负责这次搜索的是法国调查分析局(BEA)，他们在两个夏季的搜索中都没有找到残骸。然后他们联系了我和Metron，说你们能不能利用所有搜索到的信息。不仅是飞机最后报告的位置，还包括漂流和打捞的残骸，以及所有失败的搜索。所以我们把所有这些都纳入到他们的概率分布中，第二年夏天，早春季节的开始，他们开始在我们提供给他们的概率图的高概率区域进行搜索，他们在搜索的一周内找到了沉船。这是一个巨大的成功故事。
乔治亚州——哦，哇!
拉里:事情并不总是这样发生的，但是当它发生的时候，我非常满意。
深海采矿:好主意还是大错?
南安普顿大学的Jon Copley博士
现在，我们可以用机器人、载人潜艇探索深海，我们可以用数学来帮助发现某些东西，但为什么呢?嗯，除了打捞我们失去的东西，还有一个完整的隐藏世界，里面有新的生物和罕见的化学物质等着我们去了解。事实上，海底是许多矿业公司感兴趣的地方，因为它富含许多稀土元素。但我们应该挖掘深层吗?格雷哈·杰克逊听取了来自南安普顿大学的乔恩·科普利博士的意见。
是我们日常生活所需要的金属。现代科技需要很多东西，比如铜;你家里的车里有30公斤的铜。但是一辆二氧化碳排放量更少的混合动力汽车需要大约70公斤的铜。还有一种叫做稀土元素的金属是我们在高科技设备中所需要的。像触摸屏这样的东西用的是铟，还有钕，我们用它来制造风力涡轮机这样的东西的高效磁铁，所以我们日常生活对这些金属的需求在不断增加。海底有这些金属的来源，所以这就是为什么人们开始有兴趣尝试看看我们是否可以开采海底的金属。
海底实际上有三种类型的矿藏。那里有热喷口，那里生长着富含铜的矿物尖塔。还有锰结核，这是海底马铃薯大小的新结核，它们含有大量稀土元素。然后在海底山脉的边缘形成地壳被称为海山，然后，再次，它们可能富含稀土元素。
Graihagh -你描绘了一幅美丽的图画，描绘了海底生长的所有这些东西，但你怎么得到它们呢?你会钻它们吗，你会挖它们吗?
乔恩:深海采矿的一个吸引人的地方是，不像在陆地上采矿，你必须在很多岩石上挖洞和隧道，才能找到你感兴趣的东西，这些东西是在海底开采的。所以，如果你能从水里下去，就有可能把这些资源捞上来。当然，我们有技术，正如我们在这个节目中听到的，在深水中操作。很多都是为海上石油和天然气开发的，用于远程操作的车辆，人们用来在海底做事情。你可以把这项技术应用到深层采矿机器上。
Graihagh:我知道它最初是在60年代讨论的，现在你说它是可行的，但它在经济上可行吗?
乔恩:它总是坐在刀刃上。供给和需求，还有一些复杂的经济学问题。但在60年代，人们对稀土元素的需求并不像今天的现代技术那样大，所以情况正在发生变化
现在，虽然它们被称为稀土元素，但它们并不一定那么稀有，只是一些国家控制着陆地上已知储量的90%。因此，各国政府确实对长期供应安全很感兴趣，试图确保我们未来不会陷入任何垄断，因此，对开发新资源很感兴趣。
格雷哈:好的，我明白了。想必这在海底也是一个类似的问题——谁拥有那块土地?
乔恩-是的。尽管联合国已经通过《联合国海洋法公约》决定了海底的归属权。这意味着如果你有一条海岸线，你就有200海里，也就是从你的海岸线延伸出来的370公里的海洋，除非你撞上了别人的主张，它会从中间分裂。
除此之外，很多海洋都是国际水域。联合国成立了一个名为国际海底管理局的组织来管理国际水域的深海采矿。
格莱哈——尽管如此，所有的人类活动，尤其是采矿，都必然会对生态造成某种影响?
乔恩:当然。深海的真正挑战是我们对那里的生命模式了解不多;深海采矿会带来怎样的影响。我所描述的每一种矿产资源都有不同种类的海洋生物与之相关，它们会以不同的方式做出反应，事实上，在海洋的不同区域有不同的物种。因此，在我们能够真正自信地预测深海采矿的影响之前，我们必须做更多的探索和调查，所以这对我们来说是一个真正的挑战。
2011年，我对印度洋西南部的一组深海喷口进行了调查，中国在该地区已经获得了联合国在公海勘探矿产资源的许可，但我们不知道该地区深海喷口里生活着什么。至少到目前为止，我们发现了六种新的动物物种，其中大多数除了我们研究的地点外，在世界其他地方还不为人所知。所以就是这样的事情，它的开发可能比我们需要了解的影响要快得多。
Graihagh -我只是在这里唱反账，正如一句古老的谚语所说:“我们不知道的不会伤害我们。”所以，如果我们导致这些生物灭绝，真的重要吗?
乔恩-在印度洋西南部，有一种生活在热喷口的奇妙动物，叫做鳞足螺，它的肉足上有金属板，这与我们目前所知的自然界中任何一种蜗牛都不一样。它的外壳结构非常善于抵抗机械损伤，材料科学家正在从中学习，设计更好的防弹衣，更好的安全帽，更好的管道保护防刮漆。所以，如果我们失去了生物多样性，我们就失去了向大自然的聪明才智学习的机会。
但更根本的是，如果你看一下人类的历史，我们经常因为有能力而匆忙开发资源，后来才意识到我们所造成的影响，然后说，等一下，也许这不是一个好主意。所以深海采矿真的，从根本上说，给了我们一个机会来证明我们是否已经成长为一个物种。我们是否仍然是一个仅仅因为我们有能力而去做事情的青春期物种，或者我们是否曾经显示出我们已经发展出了停下来决定是否应该继续做某事的智慧，而不是因为我们有能力而匆忙去做?
海洋的未来
与南安普顿大学的Jon Copley合作
在我们结束“海洋月”之际，我们提出了最后几个问题:我们的海洋将面临怎样的未来?我们为什么要关心海洋?乔治亚·米尔斯听到了南安普顿大学的乔恩·科普利的最后一句话……
乔恩:我们的日常生活在很多方面都与海洋联系在一起。如果你在世界其他地方收听这个播客，它实际上是通过海底电缆传来的。所有的互联网，所有的洲际电话通信都使用深海。我们使用了大量的海洋资源，我们可以学习大自然在海洋中的聪明才智，当然，我们的日常生活也对深海产生了越来越大的影响。
乔治亚-我们的海洋怎么样了?我们应该关注多少呢?
乔恩:当然，我们的活动对海洋造成的压力正在增加，因为污染、我们产生的废物以及我们对资源的日益消耗。但也有我认为是希望之岛的地方。有很多例子表明，我们在日常生活中的个人选择使我们的生活变得更好。
在英国，我们禁止在商店使用塑料袋，这大大减少了海滩上的垃圾数量。本周在英国，我们还听说将禁止在化妆品和某些个人护理产品中使用微塑料。所以我认为，当我们意识到我们的生活是如何与海洋联系在一起的，以及健康的海洋是如何有益于我们的，那么我们就可以一起为我们的蓝色星球选择我们想要的未来。
乔治亚—海洋面临的最大挑战是什么?未来是什么?热爱海洋的听众在家里可以做些什么来尝试和帮助?
乔恩:我想我们都开始意识到我们产生的塑料垃圾的数量。如果我们在日常生活中不注意它，那么大量的塑料最终会被冲进河流等等，最终流入海洋——数十亿吨。其中最大的一部分可能是在过去十年左右的时间里产生的。
现在人们开始真正意识到这一点，我们看到了一些不同。我们看到制造商面临的压力，这是我们每个人都可以考虑的问题，我们共同努力将对未来的海洋产生影响。
本周动物:琵琶鱼
我是Joe Lavery，我是欧洲海洋生物协会
本周最后一集，汤姆·克劳福德将揭晓本周的反派候选人。
名称:琵琶鱼，脊索动物门。地点:从浅海到深海的任何地方。特殊能力:性共生和引诱毫无戒心的鱼死亡的大师。
Joe Lavery，欧洲海洋生物组织的海洋生物学家……
已知的琵琶鱼有200多种。它们遍布世界各地，有些只有缩略图那么大，有些则有小狗那么大。
汤姆:他们的名字读起来就像一个超级恶棍的名单，我给你座头鲸，有角的灯笼，有牙的海魔鬼，还有刺手。但是琵琶鱼这个名字是从哪里来的呢?
乔——他们的名字来自他们头上的一种鱼竿。它实际上是经过改造的背脊骨，我们称之为髂骨，它是琵琶鱼捕猎的核心部分。每个illillum末端都有一个装置，这些装置在物种之间有所不同。因此，虽然有些鱼有一个类似虾的诱饵，但有些鱼有一个能在黑暗的海洋中发出微光的发光体。每一种illicum的形态都完美地适应了被猎杀的猎物。
汤姆:所以髂骨就像大棒上的胡萝卜。从诱骗其他鱼类以为它是猎物，到照亮黑暗，吸引像飞蛾这样的小鱼到火焰上。那么吃饭的时候会发生什么呢?
它们可以连续好几天不吃东西，等待一个完美的出击时机，当时机到来时，它们可以吃掉比自己大两倍的鱼。
汤姆:别再提蛇了，镇上有个新的吞咽动物明星。
但在琵琶鱼所有迷人的特征中，有一种将其提升到了一个新的水平。深海琵琶鱼生活在荒凉的海底水下一英里多的地方，在深海中，两条琵琶鱼相遇是很罕见的。因此，如果雄性和雌性相遇，它们一定不会浪费这个机会。
当雄性垂钓者遇到雌性时，它会咬她一口。很多鱼，包括鲨鱼，都是这样做的，但是琵琶鱼会分泌一种酶，在几个小时内，这种酶会让雄性的嘴和雌性的身体融合。几天后，雄性的消化道嵌入了雌性的身体，由于雄性比雌性小得多，这意味着从现在开始，雌性要带着它到处走，直到准备好让自己的卵子受精。
换句话说，男人真的只擅长一件事。感谢乔为我们讲述了吞下整个动物、包裹雄性、戴着胡萝卜棒、超级反派琵琶鱼……我们本周的小动物。
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