19 岁的 Marta Bernardino 和 Sebastião Mendonça 正在研发一款机器人，它能够抵达人类无法触及的区域，助力森林恢复。

对于 19 岁的 Marta Bernardino 和 Sebastião Mendonça 而言，森林是他们童年亲密而野性的背景。“那是一个充满生机的游乐场，我们在那里构建自己的小世界；那是一片避难所，‘重要性’的概念是凭直觉感受到的，而非他人传授。”Bernardino 说。两人在里斯本附近长大，从小就坚信森林会永远陪伴在他们的生活中。

但年复一年，他们目睹着家园不远处的森林被大火吞噬，只留下焦黑的山坡。为了让这些森林重焕生机，当时还是高中生的两人着手打造了 Trovador—— 一款能够抵达人类无法触及的区域并进行植树造林的机器人。

葡萄牙森林的现状

里斯本大学大气科学家 Carlos C. DaCamara 2024 年的一项研究显示，1980 年至 2023 年间，葡萄牙本土有超过 120 万英亩的土地在野火中烧毁，相当于其领土面积的 54%。2017 年，该国森林覆盖面积减少了 3.2 万英亩，其中 75% 由野火造成，是有记录以来年度损失最高的一年。此外，从烧毁面积规模和近期野火激增的情况来看，葡萄牙是欧洲南部受野火影响最严重的国家。

为启动这个项目，Bernardino 和 Mendonça 首先着手了解当前的造林方法以及森林恢复缓慢的原因。

“当我们了解到土壤受损严重，且野火频发导致森林无法自然恢复时，最初那种被动等待自然自愈的希望破灭了，”Bernardino 补充道。尽管志愿者和社区成员努力尝试恢复烧毁的森林，但对于那些位于陡峭危险山坡上的最脆弱区域，人类根本无法抵达。

“关键时刻来了，”Bernardino 说，“一位项目负责人道出了残酷的真相：地形本身就是敌人，人工植树不仅危险，往往也是不可能完成的任务。”

她继续说道：“我们的灵感不再源于失落感，而是清醒地认识到现有系统的缺陷。我们发现，从志愿者植树到无人机播撒种子，现有的解决方案都无法满足这一问题的规模和复杂性。”

Bernardino 解释说，葡萄牙超过 60% 的森林位于陡峭崎岖的地形上，这些地方植树不安全且劳动力短缺。拖拉机无法在斜坡上作业，还会压实土壤。使用重型车辆进行造林会破坏植物和土壤微生物的氧气和水分供应。这种干扰可能对土壤系统造成重大损害，在某些情况下甚至是长期且不可逆的，影响森林的生产力和生态系统的整体功能。

无人机空中播撒是如今备受关注的一种可行造林替代方案。然而，这种技术也面临着自身的挑战。虽然它能够精准识别适合造林的地点，但这种方法通常每英亩需要播撒数千颗种子（至少 4000 颗）进行全面覆盖，经济性较差。“无人机虽然灵活，但播撒种子的精度很低 —— 这浪费了一种最稀缺的自然资源，”Bernardino 补充道。一项针对特定针叶树物种的试点项目发现，无人机播撒的种子存活率仅在 0% 至 20% 之间。

“自 21 世纪初以来，葡萄牙已经失去了超过一半的森林覆盖，引发了水土流失和生物多样性崩溃，”Bernardino 解释道。“这场危机对农村社区的打击最为严重：像丰当和阿连特茹这样的地方，森林为人们提供食物、水、收入和文化认同。随着生态系统的消失，人们的生计也随之破灭。”

森林覆盖面积的快速减少并非仅限于葡萄牙 —— 而是全球性的问题。马里兰大学全球土地分析与发现（GLAD）实验室的最新数据（发布于世界资源研究所的《全球森林回顾》）显示，2024 年热带地区原始雨林的损失达到了前所未有的 1660 万英亩。GLAD 实验室的研究人员估计，去年热带原始森林以每分钟 18 个足球场面积的速度加速消失。这种损失主要由大规模森林火灾造成，几乎是 2023 年的两倍。

“问题本身成为了我们的蓝图，”Bernardino 回忆道，“我们致力于打造一种解决方案，能够应对所有限制因素：陡峭的地形、高存活率和自主性。”

设计解决方案

2023 年，Bernardino 和 Mendonça 开始打造 Trovador—— 一款能够在崎岖斜坡上行走并植树的六足机器人。他们的第一个原型机成本仅为 15 欧元（17 美元），由回收零件制成，植树速度比人类快 28%，存活率达到 90%。这些树苗在种植后无需任何后续护理也能茁壮成长。目前，两人正在努力提高机器人的效率，希望他们当前的原型机能够在更陡峭的地形上进行更长时间的作业。

“我们打造的全地形机器人能够背着树苗，在复杂地形上自主植树，”Bernardino 说。

这两位创新者没有想到，他们的第一个原型机推出后会引发如此广泛的关注。作为《国家地理》2024 年 “弹弓挑战” 的顶级决赛选手，他们获得了 1 万美元的资助，这项发明还被该杂志评为全球最具前景的青年主导气候解决方案之一。“在技术方面，机器人领域也注意到了我们 —— 我们成为了有史以来获得欧洲可持续发展机器人最高奖项的最年轻团队，”Bernardino 说。

这款六足机器人能够攀爬高达 45 度的斜坡，同时检测并避开途中的任何巨石。Trovador 每小时还能够携带并种植多达 200 棵树苗。与拖拉机不同，它的移动非常轻便，几乎不会在地面上留下痕迹，从而保留了土壤中空气和水分的孔隙空间。机器人上搭载的深度相机能够绘制障碍物地图，并允许它实时微调行进路线。它还利用人工智能和传感器分析土壤的 pH 值和湿度，然后按照 “挖掘 - 放置 - 压实” 三步法种植带根树苗（而非种子）。“在实地试验和相关文献中，这一流程的存活率已被证实高达 85% 至 90%，”Bernardino 说。

通过内置传感器，Trovador 会将每棵树的 GPS 坐标、土壤湿度和电池电量等实时数据上传至云端，使团队能够远程监控机器人。

此外，在未来的土壤分析过程中，机器人将接受训练，避开干燥的土地，转而将树苗种植在更有可能存活的微环境中。

将可行的产品推向市场

Miguel Jerónimo 是葡萄牙独立环境组织 “空间规划与环境研究小组” 的景观建筑师兼 “Renature 项目” 协调员，他对这款工具持乐观态度。“Trovador 似乎是一个具有潜力的创新项目，尤其是它由两名年轻学生开发，将低成本原型机转化为解决葡萄牙环境挑战的一种可能方案，”Jerónimo 说。“这款六足机器人专为在陡峭斜坡和茂密植被中移动而设计，为在人类难以进入或不安全的区域进行造林提供了实用框架。”

尽管 Jerónimo 对 Trovador 的成功充满希望，但他也同样担心机器人在实际野外环境中的耐用性。“要从实验原型机转变为可靠的野外实用工具，需要进行严格的测试，以确保它能够应对葡萄牙森林典型的崎岖、潮湿和植被茂密的环境，” 他说。“在该系统被认为适合广泛使用之前，还需要进一步探索其运行耐久性、在茂密植被中的移动性以及维护便利性等方面。”

此外，该工具的价格标签也需要考虑。“保持较低的生产成本至关重要，” 这位景观建筑师指出。“如果这款机器人要成为大规模造林工作中有用且易获取的工具，而非一次性创新，就必须价格亲民。”

然而，Bernardino 和 Mendonça 已经有了一些降低成本的想法。该团队不打算直接销售 Trovador 机器人本身，而是计划首先将其作为一个平台，以服务的形式运营，销售 “已种植的树木”。他们希望到 2026 年，能够让这款机器人足够坚固且易于使用，以便在大规模种植园部署。

“市政当局、保险公司、林业公司或非政府组织等客户可以打开我们的应用程序，勾勒出需要造林的区域，选择本土树种，然后获得报价，”Bernardino 详细解释道。“考虑到种子浪费因素，其定价预计将比当前方法有很大优势 —— 比人工团队便宜多达六倍，比无人机高效四倍。”

这两位创新者正在聚焦于打造最小可行产品。在接下来的几个月里，Trovador 团队打算根据今年夏天在里斯本进行实地测试后收到的反馈来改进这款工具。

Bernardino 和 Mendonça 的希望和抱负依然很高。Bernardino 说，通过这款机器人，他们渴望实现 “快速、精准、可审计且可规模化的造林工作，气候模型显示，本十年我们必须恢复数百万公顷的森林。”