19 歲的 Marta Bernardino 和 Sebasti?o Mendon?a 正在研發一款機器人，它能夠抵達人類無法觸及的區域，助力森林恢復。

對于 19 歲的 Marta Bernardino 和 Sebasti?o Mendon?a 而言，森林是他們童年親密而野性的背景。“那是一個充滿生機的游樂場，我們在那里構建自己的小世界；那是一片避難所，‘重要性’的概念是憑直覺感受到的，而非他人傳授。”Bernardino 說。兩人在里斯本附近長大，從小就堅信森林會永遠陪伴在他們的生活中。

但年復一年，他們目睹著家園不遠處的森林被大火吞噬，只留下焦黑的山坡。為了讓這些森林重煥生機，當時還是高中生的兩人著手打造了 Trovador—— 一款能夠抵達人類無法觸及的區域并進行植樹造林的機器人。

葡萄牙森林的現狀

里斯本大學大氣科學家 Carlos C. DaCamara 2024 年的一項研究顯示，1980 年至 2023 年間，葡萄牙本土有超過 120 萬英畝的土地在野火中燒毀，相當于其領土面積的 54%。2017 年，該國森林覆蓋面積減少了 3.2 萬英畝，其中 75% 由野火造成，是有記錄以來年度損失最高的一年。此外，從燒毀面積規模和近期野火激增的情況來看，葡萄牙是歐洲南部受野火影響最嚴重的國家。

為啟動這個項目，Bernardino 和 Mendon?a 首先著手了解當前的造林方法以及森林恢復緩慢的原因。

“當我們了解到土壤受損嚴重，且野火頻發導致森林無法自然恢復時，最初那種被動等待自然自愈的希望破滅了，”Bernardino 補充道。盡管志愿者和社區成員努力嘗試恢復燒毀的森林，但對于那些位于陡峭危險山坡上的最脆弱區域，人類根本無法抵達。

“關鍵時刻來了，”Bernardino 說，“一位項目負責人道出了殘酷的真相：地形本身就是敵人，人工植樹不僅危險，往往也是不可能完成的任務。”

她繼續說道：“我們的靈感不再源于失落感，而是清醒地認識到現有系統的缺陷。我們發現，從志愿者植樹到無人機播撒種子，現有的解決方案都無法滿足這一問題的規模和復雜性。”

Bernardino 解釋說，葡萄牙超過 60% 的森林位于陡峭崎嶇的地形上，這些地方植樹不安全且勞動力短缺。拖拉機無法在斜坡上作業，還會壓實土壤。使用重型車輛進行造林會破壞植物和土壤微生物的氧氣和水分供應。這種干擾可能對土壤系統造成重大損害，在某些情況下甚至是長期且不可逆的，影響森林的生產力和生態系統的整體功能。

無人機空中播撒是如今備受關注的一種可行造林替代方案。然而，這種技術也面臨著自身的挑戰。雖然它能夠精準識別適合造林的地點，但這種方法通常每英畝需要播撒數千顆種子（至少 4000 顆）進行全面覆蓋，經濟性較差。“無人機雖然靈活，但播撒種子的精度很低 —— 這浪費了一種最稀缺的自然資源，”Bernardino 補充道。一項針對特定針葉樹物種的試點項目發現，無人機播撒的種子存活率僅在 0% 至 20% 之間。

“自 21 世紀初以來，葡萄牙已經失去了超過一半的森林覆蓋，引發了水土流失和生物多樣性崩潰，”Bernardino 解釋道。“這場危機對農村社區的打擊最為嚴重：像豐當和阿連特茹這樣的地方，森林為人們提供食物、水、收入和文化認同。隨著生態系統的消失，人們的生計也隨之破滅。”

森林覆蓋面積的快速減少并非僅限于葡萄牙 —— 而是全球性的問題。馬里蘭大學全球土地分析與發現（GLAD）實驗室的最新數據（發布于世界資源研究所的《全球森林回顧》）顯示，2024 年熱帶地區原始雨林的損失達到了前所未有的 1660 萬英畝。GLAD 實驗室的研究人員估計，去年熱帶原始森林以每分鐘 18 個足球場面積的速度加速消失。這種損失主要由大規模森林火災造成，幾乎是 2023 年的兩倍。

“問題本身成為了我們的藍圖，”Bernardino 回憶道，“我們致力于打造一種解決方案，能夠應對所有限制因素：陡峭的地形、高存活率和自主性。”

設計解決方案

2023 年，Bernardino 和 Mendon?a 開始打造 Trovador—— 一款能夠在崎嶇斜坡上行走并植樹的六足機器人。他們的第一個原型機成本僅為 15 歐元（17 美元），由回收零件制成，植樹速度比人類快 28%，存活率達到 90%。這些樹苗在種植后無需任何后續護理也能茁壯成長。目前，兩人正在努力提高機器人的效率，希望他們當前的原型機能夠在更陡峭的地形上進行更長時間的作業。

“我們打造的全地形機器人能夠背著樹苗，在復雜地形上自主植樹，”Bernardino 說。

這兩位創新者沒有想到，他們的第一個原型機推出后會引發如此廣泛的關注。作為《國家地理》2024 年 “彈弓挑戰” 的頂級決賽選手，他們獲得了 1 萬美元的資助，這項發明還被該雜志評為全球最具前景的青年主導氣候解決方案之一。“在技術方面，機器人領域也注意到了我們 —— 我們成為了有史以來獲得歐洲可持續發展機器人最高獎項的最年輕團隊，”Bernardino 說。

這款六足機器人能夠攀爬高達 45 度的斜坡，同時檢測并避開途中的任何巨石。Trovador 每小時還能夠攜帶并種植多達 200 棵樹苗。與拖拉機不同，它的移動非常輕便，幾乎不會在地面上留下痕跡，從而保留了土壤中空氣和水分的孔隙空間。機器人上搭載的深度相機能夠繪制障礙物地圖，并允許它實時微調行進路線。它還利用人工智能和傳感器分析土壤的 pH 值和濕度，然后按照 “挖掘 - 放置 - 壓實” 三步法種植帶根樹苗（而非種子）。“在實地試驗和相關文獻中，這一流程的存活率已被證實高達 85% 至 90%，”Bernardino 說。

通過內置傳感器，Trovador 會將每棵樹的 GPS 坐標、土壤濕度和電池電量等實時數據上傳至云端，使團隊能夠遠程監控機器人。

此外，在未來的土壤分析過程中，機器人將接受訓練，避開干燥的土地，轉而將樹苗種植在更有可能存活的微環境中。

將可行的產品推向市場

Miguel Jerónimo 是葡萄牙獨立環境組織 “空間規劃與環境研究小組” 的景觀建筑師兼 “Renature 項目” 協調員，他對這款工具持樂觀態度。“Trovador 似乎是一個具有潛力的創新項目，尤其是它由兩名年輕學生開發，將低成本原型機轉化為解決葡萄牙環境挑戰的一種可能方案，”Jerónimo 說。“這款六足機器人專為在陡峭斜坡和茂密植被中移動而設計，為在人類難以進入或不安全的區域進行造林提供了實用框架。”

盡管 Jerónimo 對 Trovador 的成功充滿希望，但他也同樣擔心機器人在實際野外環境中的耐用性。“要從實驗原型機轉變為可靠的野外實用工具，需要進行嚴格的測試，以確保它能夠應對葡萄牙森林典型的崎嶇、潮濕和植被茂密的環境，” 他說。“在該系統被認為適合廣泛使用之前，還需要進一步探索其運行耐久性、在茂密植被中的移動性以及維護便利性等方面。”

此外，該工具的價格標簽也需要考慮。“保持較低的生產成本至關重要，” 這位景觀建筑師指出。“如果這款機器人要成為大規模造林工作中有用且易獲取的工具，而非一次性創新，就必須價格親民。”

然而，Bernardino 和 Mendon?a 已經有了一些降低成本的想法。該團隊不打算直接銷售 Trovador 機器人本身，而是計劃首先將其作為一個平臺，以服務的形式運營，銷售 “已種植的樹木”。他們希望到 2026 年，能夠讓這款機器人足夠堅固且易于使用，以便在大規模種植園部署。

“市政當局、保險公司、林業公司或非政府組織等客戶可以打開我們的應用程序，勾勒出需要造林的區域，選擇本土樹種，然后獲得報價，”Bernardino 詳細解釋道。“考慮到種子浪費因素，其定價預計將比當前方法有很大優勢 —— 比人工團隊便宜多達六倍，比無人機高效四倍。”

這兩位創新者正在聚焦于打造最小可行產品。在接下來的幾個月里，Trovador 團隊打算根據今年夏天在里斯本進行實地測試后收到的反饋來改進這款工具。

Bernardino 和 Mendon?a 的希望和抱負依然很高。Bernardino 說，通過這款機器人，他們渴望實現 “快速、精準、可審計且可規模化的造林工作，氣候模型顯示，本十年我們必須恢復數百萬公頃的森林。”