去年，17、20岁的夏琳·夏(Charlene Xia)发现自己处于一个十字路口。她在麻省理工学院媒体实验室(MIT media Lab)完成了媒体艺术和科学的硕士学位，刚刚提交了博士学位项目的申请。夏达所能做的只有坐等。与此同时，她缩小了自己的职业选择范围，不管她是否被任何一个项目录取。
夏达回忆道:“当时我有两个想法:要么攻读博士学位，从事一个保护地球的项目;要么开一家餐馆。”
在焦急地等待研究生入学申请的消息时，夏琳翻阅了大量的烹饪书籍，研究了国际美食。她甚至调查了波士顿地区快餐车许可证的成本。就在她开始计划开一家以植物为基础的烤肉餐厅时，夏女士收到消息，她被麻省理工学院(MIT)机械工程研究生项目录取了。
刚开始攻读博士学位不久，夏的导师大卫·华莱士教授就给她提供了一个有趣的机会。以开发MATLAB计算平台而闻名的软件公司MathWorks宣布了一项新的麻省理工学院机械工程系的种子基金计划。该计划鼓励以地球健康为重点的合作研究项目。
夏达说:“我认为这是一个非常有趣的机会，可以把我对食物的热情、我在海洋工程方面的技术专长，以及我对可持续帮助我们的地球的兴趣结合起来。”
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麻省理工学院机械工程:“用机器学习节约海藻”
华莱士知道夏教授能够胜任以跨学科的方式解决与地球健康相关的问题的任务。“Charlene是一个非常优秀的学生，有着非凡的天赋和深刻的思想。她几乎无所畏惧，接受任何领域的挑战，坚信只要努力，她就会成为大师。”华莱士说。
与华莱士和斯蒂芬妮·穆勒(Stefanie Mueller)副教授一道，夏教授提出了一个预测和预防水产养殖疾病传播的项目。该团队特别关注了海藻养殖场。
海藻在东亚美食中已经很受欢迎，作为世界不断增长的人口的可持续食物来源，它具有巨大的潜力。除了营养价值，海藻还能对抗各种环境威胁。它通过吸收大气中多余的二氧化碳来帮助对抗气候变化，还可以吸收化肥流失，保持海岸清洁。
和许多海洋生物一样，海藻也正受到它帮助缓解的一种东西的威胁:气候变化。温暖的温度或很少的阳光等气候压力刺激了有害细菌的生长，如冰冰病。几天之内，整个海藻养殖场都被肆意生长的细菌摧毁了。
为了解决这个问题，夏教授将这些海藻养殖场中的微生物群作为对海藻或牲畜威胁的预测指标。夏斌说:“我们的项目是开发一种低成本的设备，通过监测环境中的微生物群，可以在疾病影响海藻或牲畜之前检测和预防疾病。”
该团队将旧技术与最新的计算技术结合起来。他们使用水下数字全息显微镜，拍摄了一张2D图像。然后，他们使用一种被称为神经网络的机器学习系统，将2D图像转换为3D环境中的微生物组表示。
“使用机器学习网络，你可以拍摄一张2D图像，并几乎实时地重建它，从而了解3D空间中的微生物群是什么样子，”夏教授说。
该软件可以在一个小树莓派中运行，它可以附着在全息显微镜上。为了弄清楚如何将这些数据反馈给研究团队，夏利用了她的硕士学位研究。
在媒体实验室的艾伦·亚当斯教授和约瑟夫·帕拉迪索教授的指导下，夏教授致力于开发小型水下通信设备，将海洋数据传回给研究人员。与通常的4000美元相比，这些设备的设计成本不到100美元，有助于降低那些对探索海洋的许多奥秘感兴趣的人的成本障碍。该通信设备可用于从机器学习算法中转有关海洋环境的数据。
通过将这些低成本的通信设备与显微图像和机器学习相结合，夏希望设计出一种低成本的实时监控系统，该系统可以覆盖整个海藻养殖场。
“这几乎就像在水下有一个‘物联网’，”夏补充道。“我正在开发整个水下摄像系统，以及我开发的无线通信系统，当我坐在陆地上时，它可以给我提供数据。”
有了这些关于微生物组的数据，夏和她的团队可以在为时未晚之前检测到疾病是否即将袭击并危害海藻或牲畜。
虽然夏女士还在幻想着开一家餐馆，但她希望这个海藻项目能促使人们重新思考他们对食品生产的总体看法。
“我们应该从整个生态系统的角度来考虑农业和粮食生产，”她说。“我这个项目的元目标是让人们以一种更全面、更自然的方式来思考粮食生产。”
