伊恩·凯尔（Iain Kerr）那天过得很糟糕。他和他的研究团队一上午都在墨西哥湾乘坐机动船追逐抹香鲸，希望能采集到组织样本带回实验室。但这些庞然大物却极其难以捕捉。有一次，凯尔平衡着身体站在船头，准备用改装过的弩射出橡皮擦大小的一块鲸鱼脂肪。但就在他足够靠近可以射击时，鲸鱼又一次潜入了水中——这是当天第五次了。抹香鲸一次会潜水45分钟到1小时，所以一旦它们潜入水中，就消失了。在船上待了9个小时，而租用这艘船每天的费用约为2000美元，却一无所获，凯尔担心自己是在浪费资助和捐赠者的钱。“感觉就像我站在冷水淋浴下撕毁百元钞票，”这位生物学家、非营利研究组织Ocean Alliance的负责人凯尔说道。就在那时，两件事击中了他：一团飘渺的鲸鱼黏液，以及一个顿悟。“我当时坐着生闷气，一团鼻涕把我包围了，”凯尔说。他补充说，鲸鱼鼻涕“又臭又horrible”，但“作为一名生物学家，任何又臭又horrible的东西都很可能是有益的。我想知道我们是否可以收集和研究鼻涕。”
他那又臭又horrible的直觉是对的。事实证明，鲸鱼鼻涕富含 DNA、病毒、激素和微生物——这些对各种科学家来说都是极其有用的东西。通过 DNA，遗传学家可以判断一只动物是否是当地的原住民，还是只是路过；流行病学家可以追踪传染病的传播；生物学家可以分析激素，以确定一只动物是否因压力而无法生育。
唯一的障碍是如何弄到一桶鲸鱼鼻涕。但凯尔有一个想法：他业余爱好是制造和驾驶遥控飞机。类似的技术能否在空中舀取鲸鱼的鼻涕呢？
这就是 SnotBot 的起源故事：一种装有培养皿的六旋翼无人机，用于收集科学研究所需的鼻涕。在接下来的几年里，凯尔的团队Ocean Alliance在马萨诸塞州奥林工程学院（Olin College of Engineering）学生们的帮助下开发了这款机器人，其理念是让鲸鱼科学研究对研究人员来说更容易，对鲸鱼来说也更少侵入性。
通常，海洋生物学家采用与凯尔之前的方法相同的技术：使用配备长杆和改装弩的机动船来收集鲸鱼的活体组织样本。但凯尔希望这些飞行研究机器人很快能改变这一现状。它们是该领域一个更大趋势的一部分，即科学家们正在利用无人机捕捉以前难以收集的数据。
无人机显然正处于大放异彩的时刻。农民们正使用测温无人机来监测作物。气象学家和气候科学家正派遣无人机追踪风暴和飓风，快餐连锁店甚至在试验用无人机运送披萨。但这项技术也被证明在研究偏远地区的难以捉摸的动物方面非常有用，无论是印度尼西亚树林中的猩猩，还是茫茫大海中的鲸鱼。
它们可能还能做更多事情，而不仅仅是到达难以到达的地方。“像 SnotBot 这样的技术是科学民主化的催化剂，”凯尔说。租用研究船前往偏远地区，一次航行可能花费近20,000美元。无人机通常可以完全消除对这类船只的需求。一套完整的 SnotBot 套件，包括相机，约花费4,500美元——而且可以反复使用。
在机器人能够作为标准研究工具翱翔天际之前，它还需要证明自己的价值。目前还不清楚鲸鱼黏液是否能提供研究这些巨大动物所需的关于激素和 DNA 的一致测量数据。
“鲸鱼喷出的水柱是一种弥散的介质，而且被海水严重污染，”马萨诸塞州新英格兰水族馆（New England Aquarium）的海洋生物学家丽兹·伯吉斯（Liz Burgess）说。这对于简单地检测鼻涕云中存在的分子是可以的，但要稳定地获得压力激素的精确浓度呢？“别想了。这肯定没那么容易。”
伯吉斯也研究鲸鱼喷出的水柱，但她采用的是老方法：用一根30英尺长的杆子。她说，未来将无人机和传统方法结合起来使用可能是一种理想的局面。
Ocean Alliance 正在开发除 SnotBot 之外的其他无人机，例如 FLIRBot，它可以探测红外线。研究人员可以通过观察鲸鱼的喷气孔来测量它们的体温。他们还在研发 EarBot；它可以在水面上着陆，关闭引擎，然后聆听鲸鱼的叫声。
毫无疑问，无人机在科学领域占有一席之地。甚至联邦政府也加入了进来。美国国家海洋和大气管理局（NOAA）与一个被动监听鲸鱼的无人机项目合作。这款名为 Saildrone 的机器人监测着几个鲸鱼种群——包括北太平洋露脊鲸，这个物种仅剩30只。
NOAA 阿拉斯加渔业科学中心（Alaska Fisheries Science Center）的生物学家，也是 Saildrone 的首席声学研究员杰西卡·克兰斯（Jessica Crance）说：“以任何可能的方式监测这些动物都非常重要。”克兰斯说，被动声学似乎是实现这一目标的最佳方法。
Saildrone 长23英尺，高15英尺。它已被部署在北大西洋、墨西哥湾和北太平洋露脊鲸栖息的白令海。该无人机没有发动机，依靠电池和太阳能的组合来转动帆并进行导航。研究人员只需输入坐标，无人机就能到达。
这些机器人对于像北太平洋露脊鲸这样由于很少浮出水面而难以发现的物种尤其有用。Saildrone 可以悄无声息地停留在海浪上，等待鲸鱼开始发出声音，然后追踪它们。而且由于它们可以在海上停留数月之久，克兰斯希望利用它们来绘制迁徙路线图。这对于物种保护来说可能是至关重要的数据；例如，如果研究人员发现鲸鱼迁徙路线中的一片水域异常温暖，或者食物供应减少，他们或许就能找出导致大量种群死亡的原因。
但这个项目仍然有一些需要克服的障碍。研究人员仍在努力使录音清晰到足以识别水下发声的不同物种。
克兰斯说：“梦想是让这些录音足够清晰，以便监测白令海中的任何物种。如果我们能做到这一点，我们就可以将其作为一个实时工具——如果我们听到露脊鲸在发声，我们就可以提醒并疏导附近的任何船只。”她补充说，这项技术也被用于研究鲸鱼以外的其他动物，如海狗和各种鱼类；通过使用多架 Saildrones 和类似声纳的技术，研究人员可以对这些动物迁徙和改变栖息地的位置进行三角测量。
然而，无人机技术并不总是使研究负担得起且容易的“灵丹妙药”。NOAA 的海洋生态学家梅根·弗格森（Megan Ferguson）曾研究过使用曾被军方使用的、类似飞机的无人机 ScanEagle 作为载人飞机来从空中统计鲸鱼数量。她2015年的研究发现，这两种方法估计的鲸鱼数量相同，但使用 ScanEagle 需要更多的人力和资源。
弗格森说：“一名分析师需要七个小时才能分析 ScanEagle 的一个小时飞行数据。这是一个巨大的人力和时间投入。”
但这种情况可能会随着人工智能的帮助而改变。弗格森说，机器学习最终可以教会无人机自主寻找鲸鱼，而不是依赖人类分析师来仔细审查所有收集到的数据。
凯尔表示赞同。“实际上，在鲸鱼喷气时，要驾驶无人机并正好位于喷气孔后面是相当困难的。而且，恕我冒昧，我不是一个糟糕的飞行员，”他说。但有了机器学习，无人机就能学会如何在有风的情况下保持位置，并适应鲸鱼的行为——基本上是自动驾驶。
那么，无人机——无论是否具备人工智能——最终能否取代海上的人类之手？
克兰斯说：“在某些方面，无人机可能很有用。它们容易获取照片，而且不会干扰鲸鱼的行为。但重要的是要记住，有些事情你就是需要一个人在船上，”就像通过弩收集的那些组织活检样本一样。
尽管如此，无人机似乎有望使鲸鱼科学研究变得不那么具侵扰性，并让科学家们以新的视角看待鲸鱼。“在研究鲸鱼30年后，我用无人机从空中观察它们，看到了只能从船上想象的行为和活动，”凯尔说。“我不能回到没有无人机的情况下研究鲸鱼了。我就是做不到。”
本文章已更新，以反映 Saildrone 的长度为23英尺，高度为15英尺，而不是7英尺长和7英尺高。对此错误，我们深表歉意。
