當我心永恆想起的時候，你可能會想起肉絲和傑克愛情的動人，1997年12月19日，影片《泰坦尼克號》首映這部後來斬獲11項奧斯卡獎和18.4億全球票房的佳作成為電影史上永恆的經典。
這部電影的原形你應該也聽說過。就是1912年沉沒於大西洋的泰坦尼克號。它的殘骸位於紐芬蘭東南偏南約600公里（370英里）處，水深約3.81千米（2.37英里）。殘骸斷成兩段，相距約600米。船首儲存相對完好，儘管於沉沒時撞擊海床，且經過了多年腐蝕，但很多內飾依然儲存至今。相比之下，船尾部分則已經完全毀壞。成百上千的殘骸碎片分佈在周圍。遇難者的遺體理應分佈在這一區域，但是現在已經被海洋生物分解。
泰坦尼克號於1912年首次航行就與冰山相撞並且沉沒。沉船的殘骸直到1985年才被發現。許多探險者於此前嘗試使用聲納掃描海床，以期可以找到它的位置，但都未能成。沉船最終被美法聯合探險隊發現。其殘骸自發現以來便飽受關注，經歷了無數次探索，其中包括一些具有爭議的打撈行動。如今數千件物品已完成打撈及展出。
像泰坦尼克號這種水下遺蹟，人們是怎麼發現並打撈其中的文物的呢？這就要說到高大上的水下考古工作了！
水下考古前期準備：一套衣服、一臺相機、一盞燈
水下考古，特別是水域面積比較大的海洋考古工作，考古單位都會給考古隊提供地下考古隊沒有的——考古船。考古隊人員以及相應的裝置均置於考古船上進行作業。
考古隊在水域上有了待的地方，負責潛水探測的隊員就要下水了。先不要急著知道它們是用什麼方法找水下遺蹟的，先了解下水得帶些什麼東西吧！水下考古的下潛裝備簡稱為“一套衣服、一臺相機和一盞燈”。
一套衣服，其實就是潛水員的個人潛水裝備，包括潛水服、面鏡、腳蹼、水肺、浮力調節裝置等。
一臺相機，是為水下拍攝做準備的。因為潛水員一旦發現水下遺址，可移動的文物是可以帶走的，不可移動的遺蹟只能透過照片來研究。不過，一般能滿足水下遺蹟拍攝的相機都不防水，所以需要給相機定製專門的防水外殼。
一盞燈，指的是給水下遺蹟攝影的時候需要打燈光。原因有二：其一，水下環境昏暗；其二，太陽光是複合光，在水中傳播的時候，水偏愛其中的紅橙二色。所以呀，為了避免水“吞掉”這二色導致照片色彩失真，必須輔助燈光。
萬事俱備，開始下水尋找！
傳統水下遺址的確認方法及其風險
水下考古的一般流程分為三步：
其一，利用聲吶技術在大範圍水域內搜尋，圈定可能存在遺址的大致範圍，稱“大範圍搜尋階段”；
其二，潛水員下潛至圈定水域，進行水下遺址的尋找、照片的拍攝，稱為“確認階段”；
其三，考古隊聯合確認該區域為水下遺址，開始對其進行發掘，稱“發掘階段”。
其中，大範圍搜尋階段可藉助聲吶裝置，無需人員親為；發掘階段卻必須由考古隊員親臨現場，而在過去，發掘之前的確認階段也是需要人員親臨的，給考古隊員的安全帶來不必要的風險。
總的來說，傳統水下遺址確認的方法包括“漂浮線法”和“圓圈法”兩類。
漂浮線法：先在水底放一根超級長的繩子，然後每隔一段固定距離，就在繩子上訂一個塑膠浮標，作為記號。然後，潛水員從繩子的一頭開始，沿著繩子尋找，如果在“摸爬”繩子的過程中發現了某處水下遺蹟，馬上低頭看看現在所處的位置是繩子的第幾個浮標（或者離哪個浮標近）給其做上記號。
漂浮線法，矩形表示繩子，ABCD四點設定浮標，假設潛水者在C浮標處附近發現有遺蹟，則在C浮標處做記號
圓圈法：浮標線法適合光線較好的水域，那麼如果大規模搜尋後確定的水域光線昏暗，該怎麼呢？ 這時候就要用到圓圈法了。比如說，考古隊在一片海域藉助聲吶裝置確認了4處疑似有水下遺址的水域，如果這時候水下昏暗，就可以用圓圈法對4處水域進行一一排除。我們將其設為A區、B區、C區、D區。
首先排查A區：在A區水底定一個樁子，此點為A1，然後將繩子一頭拴在木樁上，一頭拴在潛水員身上，潛水員向外拉緊繩子，以A1為圓心，以繩子為半徑化圓圈而遊，排查周圍狀況，如果沒有，則在A區水域放浮標，以示排查過。B、C、D以此類推地排查。
雖然這兩種方法都算行之有效，然而我們忽略了一個重要因素，那就是：在水底“放一根繩子”、“打一根木樁”、潛水員下潛......這些絕非說說那麼簡單。
原因如下：
隨著潛水深度的增加，水壓會逐漸增大。當潛水員處於高水壓環境（約3至4大氣壓力以上），肺內氮氣會因高壓緣故，而對潛水員產生麻醉作用。按照這個高水壓深度推算，考古潛水員下潛至水下60-70m的深度，就不宜在往下潛了，否則會有較大的氮醉風險。
而我們再來看看一組水下遺蹟所處深度的資料吧：中國雲南撫仙湖水下古城遺址，水深70餘米；印尼、新加坡和馬來西亞沿海水域二戰沉船遺址，水深80餘米；地中海古商船遺址，水深800米；泰坦尼克號沉船遺址，水深3800米。
地中海水下遺址分佈圖（來源：CNKI）
泰坦尼克號的船頭，拍攝於2004年，位於3800米左右的深海（來源：維基百科）
如此深邃的水下遺蹟，遠遠超出考古隊的常規下潛極限，那麼，怎麼確認這些遺蹟？
水下考古“托兒”來了——機器魚
機器魚是一種在水下考古界十分好用的水下機器人。我們以北京航空航天大學設計的著名機器魚SPC-Ⅱ為例，看看機器魚對水下考古的巨大幫助。
1、 外形採用流線形設計，具有內建的運動控制模組為仿生推進，可支援前進、左轉、右轉、上浮、下潛五個基本動作。就算是潛水員親自下潛，也難免要在遺址間游來游去，倘若因為運動對文物造成損壞，那將無法彌補，而且如果擾動比較大，激起的底部泥沙也會影響影象採集。機器魚運動系統的靈活，使得文物損害降到最低。
機器魚系統通訊示意圖（來源：維基百科）
2、 機體為玻璃鋼骨架，支援定向深遊，耐高水壓。上述地中海古船遺址的照片，就是由水下機器人採集來的。（潛水員表示瑟瑟發抖）
3、 內建影片模組，具備影片、影象採集功能。除了當潛水員之外，還兼任“攝影師”。
機器魚系統通訊示意圖（來源：維基百科）
不過，到此我們可以看出，機器魚解決了水下考古的第二階段，即遺址確認階段的問題，可是最重要的考古發掘，以現在的技術來講，雖然機械手、機械臂在也有相關研究，但尚不能應用到考古工作中，畢竟考古工作精細複雜，需要考古隊員的知識儲備和經驗。所以，水下機器人或說機器魚如何介入第三階段，作業型水下機器人如何設計，將是未來水下機器人研究要解決的問題。
親力親為的水下考古發掘
水下機器人沒辦法涉及水下考古的發掘階段，考古隊只能在常規潛水範圍內親自進行水下考古發掘了。說到水下考古發掘方法，要引入一個概念：探方。
探方其實是陸地考古發掘的主要方法。由於遺蹟或文物埋在地下，考古隊員並不清楚它們是如何排列、佈局的（因為不僅文物本身蘊含著考古資訊，文物的排列也是歷史資訊的重要反映！！！），所以要用試探性的方法來發掘，即打探方。
先在選定的發掘區域內畫好方格網，在每個十字線交叉點打下一根木橛。方格的大小亦即“探方”的大小。不管探方多大，相鄰的兩個探方之間要保留0.5-1米的隔梁，等到發掘末尾再將其挖掉。每個探方還要做好編號。這樣一來，選擇小區域試探性發掘，能最大程度保護文物及其排列狀態。
由於水中無法畫線，所以水下考古的發掘，便將探方法做了更新，衍生出“水下硬探方”和“水下軟探方”。水下硬探方就是用木質或金屬製框架“架”起網格，軟探方則是用繩子“拉”起網格。
水下硬探方（來源：錢江晚報）
到今天為止，水下考古對考古隊員來說仍具有很高的危險性，隨著人工智慧技術的發展，相信我們前面提到的“作業型水下機器人”研製必將成功助力水下考古工作。
[參考資料]
《水下考古學研究》中國國家博物館水下考古研究中心 科學出版社，2012年8月
《中國考古通論》張之恆 南京大學出版社，2009年10月
攝影技術在水下考古工作中的運用，韓飛《河南科技》2013年第8期
《機器魚》王碩 北京郵電大學出版社，2007年6月
攝影技術在水下考古工作中的運用，韓飛《河南科技》2013年第8期
《機器魚》王碩 北京郵電大學出版社，2007年6月
