robotter i verden: Undervandsbots, der fremmer havforskning

vores robotter i verdensserien ser på de store og små måder, hvorpå robotik, automatisering og kunstig intelligens ændrer vores liv. Vi har allerede set på, hvordan mennesker samarbejder med robotter for at gøre hospitalsbesøg sikrere og mindre skræmmende.

havet er et godt sted at begynde at lære om udviklingen af robotteknologi. Robotter udfører en række opgaver, fra opdræt af fisk til analyse af skibsvrag, og hjælper havbiologer, vandingeniører, landskabsudviklere og endda politiet med at gøre deres job bedre.

Fortsæt læsning for at lære om alle måder robotter hjælper med havforskning og udforskning.

Hvorfor er havforskning vigtig?

i betragtning af at havet har været en del af menneskelivet fra tidens begyndelse, ved vi overraskende lidt om dets tidevand, miljø og de livsformer, det understøtter. I 2013 rapporterede Schmidt Ocean Institute, at vi ikke engang fuldt ud har kortlagt jordens havbund. Kun mellem fem og 15 procent af havbunden er kortlagt ved hjælp af traditionelle teknikker.

“vi ved stadig flere detaljer om Mars overflade ,” skriver miljøjournalist Starre Vartan på Moder Naturnetværk. “Den røde planet er blevet omhyggeligt kortlagt af kredsløbssatellitter i løbet af de sidste 15 år; dens kortopløsning er 20 meter (66 fod). Men havets opløsning … er i bedste fald omkring 5 kilometer (eller 3,1 miles).”

at forstå havet er en monumental opgave, og selv de hårdest arbejdende forskere kan ikke gøre en bule i vores videnhuller. Derfor henvender de sig til robotter for at hjælpe med at indsamle data. Og efterhånden som de indsamlede data øges, kan forskere derefter blive til problemløsere for at holde vores oceaner sunde og løse samfundsmæssige problemer.

Havfruerobotter gør Koralforskning lettere

computerforskere ved University of Stanford udviklede for nylig OceanOne, en humanoid dykkerrobot, der rejser til vrag og koralrev for dybt for mennesker.

robotten blev oprettet for at bygge bro mellem menneskelige dykkere og dybhavsfartøjer, rapporterer Bjørn Carey ved Stanford University. Eksisterende ubåde mangler menneskelige dykkers dygtighed; de kan ikke delikat samle prøver og er svære at manøvrere, medmindre du er bekendt med deres joysticks. Det er næsten lettere at bryde artefakter med ubåde end at samle dem. Carey siger, at OceanOne er mere som en robo-havfrue, med menneskelignende hænder og et ansigt, men en hale med batterier og thrustere.

“mens en menneskelig dykker er begrænset af irriterende ting som luft og tryk, når man laver undervandsforskning eller udgravninger, kan en robot forblive under vandet meget længere og samle prøver i fjendtlige undervandsmiljøer,” skriver Mary Beth Griggs på Popular Science.

hun rapporterer, at forskere kan føle nøjagtigt, hvad robotten laver, hvilket betyder, at de kan forstå, om den har det rigtige greb om en artefakt, eller om den kæmper for at håndtere genstande. Forskere føler, at de er på et dyk og holder genstande, selv når de er hundreder af meter over vraget.

Robo-Fish Protect søhavne og Check Infrastructure

Humanoids er ikke de eneste robotter skabt til undersøiske udforskning. Robotdyr hjælper mennesker med at beskytte travle havne og fange kriminelle. For eksempel udviklede Boston Engineering en Biosvømmer, en tunformet robot, der fungerer som en rigtig fisk og smelter sammen med havets liv, mens den udforsker havne, moler og skibe.

denne robo-tun kan svømme op til 46 mph og bruges til at opdage smuglede varer, der ofte opbevares i skibets skrog. amerikansk. Kystvagt og Told – og grænsebeskyttelse ville vide præcis, hvilke skibe der skal søges og hvor. Robo-tun kan være bevæbnet med eksplosive anordninger, der bruges til at forhindre terrorangreb eller undervands militære trusler.

mange udviklere bruger fiskeformede robotter til at udføre forskning. Holdet på envirotech rapporterede om en anden robo-fisk beregnet til at bekæmpe vandforurening. Kemiske sensorer registrerer forurening og sender informationen til forskere. I stedet for at få mennesker til at samle hundreder af prøver, kan robo-fisken lave tusinder af optegnelser og male et bedre billede af vandets helbred.

nysgerrige robotter udforsker nyt liv eller interessante oceaniske træk

en af de grundlæggende forskelle mellem robotter og mennesker er nysgerrighed. En robot kan kontrollere vandprøver eller visse dyrepopulationer, men mennesker vil bemærke en mærkelig ny organisme eller udforske uden for deres jobopgaver. Dette begynder at ændre sig.

et af forskerholdene ved Skovhullet Oceanographic Institution er begyndt at bruge “nysgerrige” robotter, der dykker med forskere og tager billeder af ting, de finder interessante. En robot sendte fotos tilbage, der lignede rød tåge i et iltfattigt område, hvilket fik forskere til at sende robotten tilbage for at lære mere. Forskerne opdagede, at de var en sværm af krabber, noget menneskerne måske har savnet uden robothjælp.

efterhånden som robotter bliver mere fritænkende og i stand til at udforske nysgerrige anomalier, vil forskere være i stand til at sende dem på fjernere missioner. For eksempel har Monterey Bay Akvarium Research Institute en flåde af drone robotter, der aldrig trætte og overleve haj bider mens roaming havene indsamle data.

sammen med sporing af datapunkter som saltholdighed, temperatur og iltniveauer kortlægger disse droner også havbunden, når de rejser.

autonome forskningsskibe kan indsamle Data året rundt

sammen med små autonome forskningsrobotter arbejder forskningsudviklere på at skabe autonome skibe til at indsamle data og sende dem tilbage til forskere. Det autonome forskningsskib er blot et eksempel på dette. Skibet, der er udviklet i Storbritannien, er planlagt til lancering i 2020 som verdens første autonome, rene energiskib.

på samme måde som menneskelige dykkere er begrænsede, skaber mennesker på forskningsfartøjer deres eget sæt begrænsninger:

• de optager plads med sengetøj, køkkener og toiletter.
• de begrænser, hvad der kan studeres baseret på forskningsfokus.
• de er begrænset til, hvor længe de kan blive på et skib, før de skal vende hjem til deres organisation og deres familier.

med et autonomt skib kan ubegrænsede datapunkter indsamles konstant og deles med forskere over hele verden.

“mens fremskridt inden for teknologi har drevet land-og luftbaseret transport til nye niveauer af intelligent autonomi, har det været en anden historie på havet,” siger Brett Phaneuf, administrerende direktør for MSubs.

” hvis vi kan sætte en rover på Mars og få den autonomt til at udføre forskning, Hvorfor kan vi ikke sejle et ubemandet fartøj over Atlanterhavet og i sidste ende over hele kloden?”

Robotplankton efterligner Ocean Life

forskere ved Scripps Institution of Oceanography ved UC San Diego udviklede undervandsrobotter, der fungerer som plankton. Målet var at simulere planktonbevægelser i laboratoriet for bedre at forstå havstrømme (og hvordan plankton bliver skubbet rundt) sammen med opførelsen af disse fascinerende organismer.

Scripps Institute indsatte en sværm af 16 grapefrugtstore robotter i havet med det mål at spore, hvordan de bevæger sig og reagerer på hinanden.

“nu hvor de er blevet bygget og testet, kunne disse sværmende sensorer sættes til alle former for anvendelser,” skriver videnskabsforfatter Amina Khan på LA Times. “Fra overvågning af olieudslip og røde tidevand til udforskning af andre havdyrs adfærd – for eksempel ved at lytte til hvalernes opkald eller ved at spore dyr, der starter som larver på eller nær kyster, og hvis komplekse livscyklus tvinger dem til at bevæge sig gennem havet på måder, som forskere endnu ikke fuldt ud forstår.”

bølgeenergi tilbyder rene og tilgængelige strømkilder

omkring 70 procent af verden er dækket af vand. Hvis vi kunne finde en måde at udnytte bølgeenergi på, ville vores samlede afhængighed af fossile brændstoffer og andre miljøskadelige ressourcer betydeligt falde.

teamet hos flydende robotik udviklede for nylig Bølgeflyet, der ligner en paddleboard eller tømmerflåde. Denne robot bruger energi på havets overflade og solpaneler til at drive sin propel og fremdriftssystem. Det er mobilt og kan navigere havforhold, herunder orkaner, høje strømme og doldrums.

denne flåde er et andet eksempel på et lille autonomt forskningsfartøj. Sensorer indsamler data om forskellige havfaktorer og sender dem tilbage til forskere for bedre at forstå havforhold og information.

Bølgeflyveren er ikke det eneste værktøj, der primært bruger bølgekraft. Business Green stedfortrædende redaktør Madeleine Cuff skriver, at startups ønsker at udvikle menneskeskabte koraller, der kan høste havbølger, mens de nedbryder potentielt destruktive bølger.

” at overbevise ø – og kystsamfund om at tage en chance for at styre et dyrt nyt stykke havenergiteknologi – især når sol kan udnyttes til stadigt faldende omkostninger-er en høj ordre,” siger hun. “Men med co-fordel af kystbeskyttelse begynder det at give mening.”

i betragtning af at havstrømme har en energitæthed, der er 800 gange større end vind, er potentialet for at udnytte bølgeenergi, hvad enten det drejer sig om at drive forskningsrobotter eller hjælpe miljøet, enormt.

Akvakulturteknologi fodrer befolkninger uden at dræne havene

mange miljøforskere er bekymrede over at fodre fremtidige befolkninger bæredygtigt, hvilket har ført til udviklingen af akvakultur. UCLA-forskere vurderer, at der er over 11 millioner kvadratkilometer over hele kloden, der er egnet til fisk eller toskallede akvakultur. Hvis hver kvadratfod af dette blev udviklet til fiskeopdræt, kunne verden producere 15 milliarder tons fisk om året, mere end 100 gange det nuværende globale forbrug af fisk og skaldyr.

det er naturligvis usandsynligt, fordi ikke hver tomme af havet kan omdannes til en akvakultur. Men hvis selv tre procent bruges til at opdrætte fisk, kan det hjælpe samfund, der er afhængige af oceanerne for at overleve.

stigningen i akvakultur har fanget øje med teknologieksperter såvel som biologer. Kampachi Farms arbejder på at flytte akvakultur yderligere offshore og landbrug i det åbne hav, hvilket gør det mere sikkert for mennesker og lokale fiskebestande.

organisationen udviklede Velella Beta, en 132 kubikmeter akvapod forbundet med en 65 fods skonnert. Mens akvapoden kan se ud som dit barns geometriprojekt med fisk, der flyder rundt i det, er resultaterne lovende. Efter det første forsøg var der en overlevelsesrate på 98 procent, hvor fisken nåede modenhed på cirka halvdelen af den forventede tid.

de fleste havforskere og robotikeksperter mener, at vi bare er på spidsen af robotbrug i havet. I løbet af de næste par år vil brugen af robotteknologi revolutionere det, vi ved om undervandsøkosystemer og hjælpe miljøforkæmpere med at beskytte de organismer, der bor der.