Robots in the World: Underwater Bots Advancing Marine Research

Notre série Robots in the World examine les grandes et petites façons dont la robotique, l’automatisation et l’intelligence artificielle changent nos vies. Nous avons déjà examiné comment les humains collaborent avec les robots pour rendre les visites à l’hôpital plus sûres et moins effrayantes.

L’océan est un excellent endroit pour commencer à apprendre sur le développement de la technologie robotique. Les robots effectuent une variété de tâches, de l’élevage du poisson à l’analyse des épaves, et aident les biologistes marins, les ingénieurs en eau, les aménageurs de paysages et même la police à mieux faire leur travail.

Continuez à lire pour en savoir plus sur toutes les façons dont les robots aident à la recherche et à l’exploration marines.

Pourquoi la recherche marine est-elle importante?

Considérant que l’océan fait partie de la vie humaine depuis le début des temps, nous en savons étonnamment peu sur ses marées, son environnement et les formes de vie qu’il supporte. En 2013, le Schmidt Ocean Institute a signalé que nous n’avions même pas cartographié entièrement le fond marin de la terre. Seulement entre cinq et 15% du fond de l’océan ont été cartographiés par des techniques traditionnelles.

“Nous connaissons encore plus de détails sur la surface de Mars”, écrit le journaliste environnemental Starre Vartan à Mother Nature Network. “La planète rouge a été soigneusement cartographiée par des satellites en orbite au cours des 15 dernières années; sa résolution cartographique est de 20 mètres (66 pieds). Mais la résolution de l’océan is est au mieux d’environ 5 kilomètres (ou 3,1 miles).”

Comprendre l’océan est une tâche monumentale, et même les chercheurs les plus acharnés ne peuvent pas combler nos lacunes en matière de connaissances. C’est pourquoi ils se tournent vers les robots pour aider à collecter des données. Et à mesure que les données collectées augmentent, les chercheurs peuvent ensuite se transformer en résolveurs de problèmes pour maintenir la santé de nos océans et résoudre des problèmes de société.

Les robots Sirènes Facilitent la recherche sur les coraux

Des informaticiens de l’Université de Stanford ont récemment mis au point OceanOne, un robot de plongée humanoïde qui se déplace vers des épaves et des récifs coralliens trop profonds pour les humains.

Le robot a été créé pour combler le fossé entre les plongeurs humains et les navires en eau profonde, rapporte Bjorn Carey de l’Université de Stanford. Les sous-marins existants n’ont pas les compétences des plongeurs humains; ils ne peuvent pas collecter des échantillons délicatement et sont difficiles à manœuvrer à moins que vous ne connaissiez leurs manettes. Il est presque plus facile de casser des artefacts avec des sous-marins que de les collecter. Carey dit qu’OceanOne ressemble plus à une sirène-robot, avec des mains et un visage ressemblant à des humains, mais une queue avec des batteries et des propulseurs.

“Alors qu’un plongeur humain est contraint par des choses embêtantes comme l’air et la pression lorsqu’il effectue des recherches ou des fouilles sous-marines, un robot peut rester sous l’eau beaucoup plus longtemps, collectant des échantillons dans des environnements sous-marins hostiles”, écrit Mary Beth Griggs de Popular Science.

Elle rapporte que les scientifiques peuvent ressentir exactement ce que fait le robot, ce qui signifie qu’ils peuvent comprendre s’il a la bonne prise sur un artefact ou s’il a du mal à manipuler des objets. Les scientifiques ont l’impression d’être en plongée et de tenir des objets, même lorsqu’ils sont à des centaines de pieds au-dessus de l’épave.

Les robots-Poissons Protègent les ports maritimes et contrôlent les infrastructures

Les humanoïdes ne sont pas les seuls robots créés pour l’exploration sous-marine. Les animaux robots aident les humains à protéger les ports occupés et à attraper les criminels. Par exemple, Boston Engineering a développé un BIOSwimmer, un robot en forme de thon qui agit comme un vrai poisson et se fond dans la vie marine pendant qu’il explore les ports, les quais et les navires.

Ce thon-robot peut nager jusqu’à 46 mph et est utilisé pour détecter les marchandises de contrebande, souvent stockées dans les coques des navires. américain. Les garde-côtes, les douanes et la protection des frontières sauraient exactement quels navires fouiller et où. Le robot-thon peut être armé d’engins explosifs utilisés pour prévenir les attaques terroristes ou les menaces militaires sous-marines.

De nombreux développeurs utilisent des robots en forme de poisson pour mener des recherches. L’équipe d’Envirotech a fait état d’un autre poisson-robot destiné à lutter contre la pollution de l’eau. Les capteurs chimiques détectent la pollution et envoient les informations aux chercheurs. Au lieu de demander aux humains de collecter des centaines d’échantillons, les poissons-robots peuvent créer des milliers d’enregistrements et brosser un meilleur tableau de la santé de l’eau.

Des robots curieux Explorent une Nouvelle Vie ou des Caractéristiques Océaniques intéressantes

L’une des différences fondamentales entre les robots et les humains est la curiosité. Un robot peut vérifier des échantillons d’eau ou certaines populations animales, mais les humains remarqueraient un nouvel organisme étrange ou exploreraient en dehors de leurs tâches. Cela commence à changer.

L’une des équipes de recherche de l’Institution océanographique de Woods Hole a commencé à utiliser des robots “curieux” qui plongent avec des chercheurs et prennent des photos de choses qu’ils trouvent intéressantes. Un robot a renvoyé des photos qui ressemblaient à du duvet rouge dans une zone à faible teneur en oxygène, incitant les chercheurs à renvoyer le robot pour en savoir plus. Les scientifiques ont découvert qu’ils étaient un essaim de crabes, quelque chose que les humains auraient pu manquer sans l’aide de la robotique.

Au fur et à mesure que les robots deviendront plus libres d’esprit et capables d’explorer de curieuses anomalies, les chercheurs pourront les envoyer dans des missions plus éloignées. Par exemple, l’Institut de recherche sur l’aquarium de la baie de Monterey dispose d’une flotte de robots-drones qui ne se fatiguent jamais et survivent aux morsures de requins en parcourant les mers en collectant des données.

En plus de suivre des points de données tels que la salinité, la température et les niveaux d’oxygène, ces drones cartographient également le fond de l’océan pendant leur voyage.

Les navires de recherche autonomes Peuvent collecter des données Toute l’année

Avec des robots de recherche autonomes à petite échelle, les développeurs de recherche travaillent à créer des navires autonomes pour collecter des données et les renvoyer aux chercheurs. Le navire de recherche autonome Mayflower n’en est qu’un exemple. Développé au Royaume-Uni, le navire devrait être lancé en 2020 en tant que premier navire autonome à énergie propre au monde.

De la même manière que les plongeurs humains sont limités, les humains sur les navires de recherche créent leur propre ensemble de restrictions:

• Ils prennent de la place avec la literie, les cuisines et les toilettes.
• Ils limitent ce qui peut être étudié en fonction de l’objet de la recherche.
• Ils sont limités quant à la durée pendant laquelle ils peuvent rester sur un navire avant de devoir rentrer chez eux dans leur organisation et leurs familles.

Avec un navire autonome, des points de données illimités peuvent être collectés en permanence et partagés avec des chercheurs du monde entier.

“Alors que les progrès technologiques ont propulsé le transport terrestre et aérien à de nouveaux niveaux d’autonomie intelligente, la mer a été une autre histoire”, déclare Brett Phaneuf, directeur général de MSubs, chez Shuttleworth Design, un fabricant de yachts à moteur travaillant en partenariat avec MSubs et l’Université de Plymouth.

“Si nous pouvons placer un rover sur Mars et lui faire mener des recherches de manière autonome, pourquoi ne pouvons-nous pas naviguer avec un navire sans pilote à travers l’océan Atlantique et, finalement, autour du globe?”

Le plancton robotique Imite la vie océanique

Des chercheurs de la Scripps Institution of Oceanography de l’Université de San Diego ont mis au point des robots sous-marins qui agissent comme du plancton. L’objectif était de simuler les mouvements du plancton en laboratoire pour mieux comprendre les courants océaniques (et comment le plancton se déplace) ainsi que le comportement de ces organismes fascinants.

L’Institut Scripps a déployé un essaim de 16 robots de la taille d’un pamplemousse dans l’océan dans le but de suivre comment ils se déplacent et réagissent les uns aux autres.

“Maintenant qu’ils ont été construits et testés, ces capteurs essaimants pourraient être utilisés pour toutes sortes d’utilisations”, écrit Amina Khan, rédactrice scientifique au LA Times. “De la surveillance des marées noires et des marées rouges à l’exploration du comportement d’autres créatures marines – par exemple, en écoutant les appels des baleines ou en suivant les animaux qui commencent comme des larves sur ou près des côtes et dont les cycles de vie complexes les obligent à se déplacer dans l’océan d’une manière que les chercheurs ne comprennent pas encore complètement.”

L’énergie des vagues Offre des sources d’énergie propres et disponibles

Environ 70% du monde est couvert par l’eau. Si nous pouvions trouver un moyen d’exploiter l’énergie des vagues, notre dépendance globale aux combustibles fossiles et à d’autres ressources dommageables pour l’environnement diminuerait considérablement.

L’équipe de Liquid Robotics a récemment développé le planeur Wave, qui ressemble un peu à une planche à pagaie ou à un radeau. Ce robot utilise l’énergie à la surface de l’océan et des panneaux solaires pour alimenter son hélice et son système de propulsion. Il est mobile et peut naviguer dans les conditions océaniques, y compris les ouragans, les courants élevés et le marasme.

Ce radeau est un autre exemple de navire de recherche autonome à petite échelle. Les capteurs collectent des données sur divers facteurs océaniques et les renvoient aux scientifiques pour mieux comprendre les conditions et les informations océaniques.

Le planeur Wave n’est pas le seul outil qui utilise principalement la puissance des vagues. Madeleine Cuff, rédactrice en chef adjointe de Business Green, écrit que les startups souhaitent développer des coraux artificiels capables de récolter les vagues de l’océan tout en décomposant les vagues potentiellement destructrices.

“Convaincre les communautés insulaires et côtières de tenter leur chance sur le pilotage d’une nouvelle technologie d’énergie marine coûteuse – en particulier lorsque le solaire peut être déployé à des coûts sans cesse décroissants – est un défi de taille”, dit-elle. “Mais avec le co-bénéfice de la protection côtière, cela commence à avoir du sens.”

Étant donné que les courants océaniques ont une densité énergétique 800 fois supérieure à celle du vent, le potentiel de puiser dans l’énergie des vagues, que ce soit pour alimenter des robots de recherche ou pour aider l’environnement, est énorme.

La technologie de l’aquaculture Nourrit les populations Sans Drainer les mers

De nombreux chercheurs en environnement sont préoccupés par l’alimentation durable des populations futures, ce qui a conduit au développement de l’aquaculture. Selon Brian Wang de Next Big Future, les chercheurs de l’UCLA estiment qu’il existe plus de 11 millions de kilomètres carrés à travers le monde adaptés à l’aquaculture de poissons ou de bivalves. Si chaque pied carré était développé pour les fermes piscicoles, le monde pourrait produire 15 milliards de tonnes de poisson par an, soit plus de 100 fois la consommation mondiale actuelle de fruits de mer.

Naturellement, cela est peu probable car chaque centimètre de l’océan ne peut pas être transformé en ferme aquatique. Cependant, si même trois pour cent sont utilisés pour l’élevage du poisson, cela pourrait aider les communautés qui dépendent des océans à survivre.

L’essor de l’aquaculture a attiré l’attention des experts en technologie ainsi que des biologistes. Kampachi Farms travaille à déplacer l’aquaculture plus loin au large et l’agriculture en haute mer, la rendant plus sûre pour les humains et les populations de poissons locales.

L’organisation a développé le Velella Beta, un aquapod de 132 mètres cubes relié à une goélette de 65 pieds. Bien que l’aquapode puisse ressembler au projet de géométrie de votre enfant avec des poissons flottant dedans, les résultats sont prometteurs. Après le premier essai, il y avait un taux de survie de 98%, les poissons atteignant leur maturité en environ la moitié du temps prévu.

La plupart des chercheurs marins et des experts en robotique pensent que nous ne sommes qu’à la pointe de l’utilisation de la robotique dans l’océan. Au cours des prochaines années, l’utilisation de la technologie robotique révolutionnera ce que nous savons des écosystèmes sous-marins et aidera les écologistes à protéger les organismes qui y vivent.