水生生態系統正面臨日益嚴峻的挑戰，包括外來物種入侵、病原體擴散以及寄生蟲滋生等。這些生物威脅不僅對生態平衡造成破壞，更可能威脅人類健康和經濟發展。為了解決這些問題，美國蒙特雷灣水族館研究所（MBARI）與美國地質調查局（USGS）合作，推出了一款名為 FIDO（Filtering Instrument for DNA Observation，DNA 觀測過濾儀器）的新型水下機器人採樣器，旨在革新水生生態系統的監測方式。
eDNA 技術的崛起與傳統採樣的局限性
環境 DNA（eDNA）技術近年來備受矚目。水生生物在環境中會留下遺傳物質，例如脫落的細胞、皮膚、排泄物和黏液。科學家可以透過分析水樣中的 eDNA，來識別特定物種的存在，即使沒有直接觀察或捕捉到牠們。這項技術對於評估生物多樣性、尋找稀有或瀕危物種，以及追蹤外來物種的擴散至關重要。
然而，傳統的 eDNA 採樣方法存在一些局限性。例如，人工採樣耗時費力，且難以覆蓋廣闊的空間和時間範圍。此外，某些敏感棲息地或物種可能因人工採樣而受到干擾。
FIDO：更輕巧、更便攜、更經濟的解決方案
為了解決傳統採樣的局限性，MBARI 開發了 FIDO。它基於 MBARI 先前開發的環境樣本處理器（ESP）的工程技術，但更加輕巧、便攜且經濟實惠。ESP 原本是為海洋環境設計的，重達 181 公斤，可在水下 50 公尺處作業。而 FIDO 則針對河流和溪流的監測需求進行了優化，使其更易於部署和操作。
FIDO 的設計目標是實現自動化 eDNA 採樣，減少人為干預，並提高採樣效率。它可以根據預先設定的程式，在不同的時間和地點自動採集水樣，並將數據傳輸回研究人員。這種自動化能力使得生物監測可以全天候進行，不受人員排程、安全問題或惡劣天氣的影響。
FIDO 的應用與優勢
FIDO 的應用範圍廣泛，包括：
早期檢測生物威脅：
FIDO 可以用於檢測水體中的病原體、寄生蟲和外來物種，以便及早採取管理措施，減少其對生態和經濟的影響。
監測生物多樣性：
FIDO 可以幫助科學家評估水生生態系統的生物多樣性，了解物種的分布和變化趨勢。
追蹤外來物種的擴散：
FIDO 可以用於追蹤外來物種的擴散路徑，以便採取有針對性的控制措施。
評估水質：
FIDO 可以與其他感測器結合使用，以評估水質狀況，例如溫度、鹽度和溶解氧等。
FIDO 的優勢包括：
輕巧便攜：
FIDO 的體積小、重量輕，易於運輸和部署。
自動化採樣：
FIDO 可以根據預先設定的程式自動採樣，減少人為干預。
經濟實惠：
FIDO 的成本較低，使得更多的研究機構和社區可以負擔得起。
即時數據傳輸：
FIDO 可以將採樣數據即時傳輸回研究人員，以便及時採取行動。
水下機器人市場的蓬勃發展
隨著技術的進步和需求的增加，水下機器人市場正呈現蓬勃發展的態勢。根據 Research and Markets 的報告，全球自主水下機器人（AUV）市場預計將從 2025 年的 29 億美元增長到 2026 年的 34.5 億美元，複合年增長率（CAGR）為 19.1%。Technavio 的報告也指出，AUV 的自主發射和回收技術的發展，有潛力將基於船隻的運營成本降低多達 30%。
結論
FIDO 的問世，為水生生態系統的監測帶來了新的希望。它不僅可以提高採樣效率，降低成本，還可以實現更廣泛、更深入的監測，從而幫助我們更好地了解和保護水生生態系統。隨著水下機器人技術的不斷發展，我們有理由相信，未來將會有更多創新性的工具和方法，用於解決水生環境所面臨的挑戰。
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原始資料來源: GO-AI-6號機 Date: January 31, 2026