robotok a világban: Underwater Bots Advancing Marine Research

robotjaink a World series-ben azt vizsgálják, hogy a robotika, az automatizálás és a mesterséges intelligencia hogyan változtatja meg életünket. Már megvizsgáltuk, hogy az emberek hogyan működnek együtt a robotokkal annak érdekében, hogy a kórházi látogatások biztonságosabbak és kevésbé félelmetesek legyenek.

az óceán remek hely a robottechnológia fejlődésének megismerésére. A robotok különféle feladatokat látnak el, a halak nevelésétől a hajótörések elemzéséig, és segítenek a tengerbiológusoknak, a vízmérnököknek, a tájfejlesztőknek, sőt a rendőrségnek is jobban elvégezni munkájukat.

Olvass tovább, hogy megtudd, hogyan segítenek a robotok a tengeri kutatásban és feltárásban.

miért fontos a tengerkutatás?

figyelembe véve, hogy az óceán az idők kezdete óta az emberi élet része, meglepően keveset tudunk az árapályról, a környezetről és az általa támogatott életformákról. 2013-ban a Schmidt Ocean Institute arról számolt be, hogy még a föld tengerfenékét sem térképeztük fel teljesen. Az óceán fenekének csak öt-15% – át térképezték fel hagyományos technikákkal.

“még mindig tudunk további részleteket a Mars felszínéről” – írja Starre Vartan környezetvédelmi újságíró a Mother Nature Network-en. “A vörös bolygót az elmúlt 15 évben keringő műholdak gondosan feltérképezték; térképfelbontása 20 méter (66 láb). De az óceán felbontása … a legjobb esetben körülbelül 5 kilométer (vagy 3, 1 mérföld).”

az óceán megértése monumentális feladat, és még a legkeményebben dolgozó kutatók sem tudnak behatárolni tudásbeli hiányosságainkat. Ezért fordulnak robotokhoz, hogy segítsenek az adatgyűjtésben. Az összegyűjtött adatok növekedésével a kutatók problémamegoldókká válhatnak, hogy egészségesen tartsák óceánjainkat és megoldják a társadalmi kérdéseket.

a Sellőrobotok megkönnyítik a Korallkutatást

a Stanfordi Egyetem Számítógépes tudósai nemrégiben kifejlesztették az OceanOne-t, egy humanoid búvárrobotot, amely az emberek számára túl mély roncsokba és korallzátonyokba utazik.

a robotot azért hozták létre, hogy áthidalja az emberi búvárok és a mélytengeri hajók közötti szakadékot-jelentette be Bjorn Carey, a Stanford Egyetem munkatársa. A meglévő tengeralattjárók nem rendelkeznek az emberi búvárok képességeivel; nem tudnak finoman mintákat gyűjteni, és nehéz manőverezni, hacsak nem ismeri a joystickjaikat. Szinte könnyebb megtörni a tárgyakat tengeralattjárókkal, mint összegyűjteni őket. Carey szerint OceanOne inkább egy Robo-sellő, emberszerű kezekkel és arccal, de a farka elemekkel és hajtóművekkel.

“míg az emberi búvárokat olyan bosszantó dolgok korlátozzák, mint a levegő és a nyomás, amikor víz alatti kutatásokat vagy ásatásokat végeznek, egy robot sokkal hosszabb ideig maradhat a víz alatt, és ellenséges víz alatti környezetben gyűjthet mintákat” – írja Mary Beth Griggs a Popular Science-ben.

arról számol be, hogy a tudósok pontosan érezhetik, mit csinál a robot, ami azt jelenti, hogy megértik, hogy a megfelelő fogással rendelkezik-e egy műtárgyon, vagy küzd-e az elemek kezelésével. A tudósok úgy érzik, mintha merülnének és tárgyakat tartanának, még akkor is, ha több száz méterrel a roncs felett vannak.

Robohal védi a kikötőket és ellenőrzi az infrastruktúrát

a humanoidok nem az egyetlen robotok, amelyeket a víz alatti felfedezésre hoztak létre. A robotállatok segítenek az embereknek megvédeni a forgalmas kikötőket és elkapni a bűnözőket. Például a Boston Engineering kifejlesztett egy bioswimmer-t, egy tonhal alakú robotot, amely úgy viselkedik, mint egy igazi hal, és beleolvad a tengeri élővilágba, miközben a kikötőket, a mólókat és a hajókat vizsgálja.

ez a robo-tonhal akár 46 km / h sebességgel is képes úszni, és gyakran a hajók hajótestében tárolt csempészett áruk felderítésére szolgál. Az USA. A parti őrség, a vám – és határvédelem pontosan tudja, mely hajókat kell átkutatni és hol. A robo-tonhalat fel lehet fegyverezni robbanóeszközökkel, amelyeket terrortámadások vagy víz alatti katonai fenyegetések megelőzésére használnak.

sok fejlesztő hal alakú robotokat használ a kutatás elvégzéséhez. Az Envirotech csapata egy másik robo-halról számolt be, amelynek célja a vízszennyezés elleni küzdelem. A kémiai érzékelők észlelik a szennyezést, elküldik az információkat a kutatóknak. Ahelyett, hogy az emberek több száz mintát gyűjtenének, a robo-halak több ezer rekordot készíthetnek, és jobb képet festhetnek a víz egészségéről.

kíváncsi robotok új élet vagy érdekes óceáni jellemzők felfedezésére

a robotok és az emberek közötti alapvető különbségek egyike a kíváncsiság. Lehet, hogy egy robot ellenőrzi a vízmintákat vagy bizonyos állatpopulációkat, de az emberek észrevesznek egy furcsa új szervezetet, vagy felfedezik a munkakörükön kívül. Ez kezd megváltozni.

a Woods Hole Oceanográfiai Intézet egyik kutatócsoportja “kíváncsi” robotokat kezdett használni, amelyek együtt merülnek a kutatókkal, és fényképeket készítenek az érdekesnek talált dolgokról. Az egyik robot olyan fotókat küldött vissza, amelyek vörös fuzz-nak tűntek egy alacsony oxigéntartalmú zónában, arra ösztönözve a kutatókat, hogy küldjék vissza a robotot, hogy többet megtudjanak. A tudósok felfedezték, hogy rákok Rajai voltak, amit az emberek robot segítség nélkül hiányolhattak volna.

ahogy a robotok szabadabb gondolkodásúvá válnak, és képesek lesznek felfedezni a furcsa anomáliákat, a kutatók képesek lesznek távoli küldetésekre küldeni őket. Például a Monterey Bay Aquarium Research Institute egy olyan drone robotokból álló flottával rendelkezik, amelyek soha nem fáradnak és túlélik a cápaharapásokat, miközben a tengereket gyűjtik.

a követési adatpontok mellett, mint például a sótartalom, a hőmérséklet és az oxigénszint, ezek a drónok az óceán fenekét is feltérképezik utazás közben.

az autonóm kutatóhajók egész évben gyűjthetnek adatokat

a kis méretű autonóm kutatórobotokkal együtt a kutatásfejlesztők autonóm hajók létrehozásán dolgoznak, hogy adatokat gyűjtsenek és azokat visszaküldjék a kutatóknak. A Mayflower autonóm kutatóhajó csak egy példa erre. Az Egyesült Királyságban kifejlesztett hajó a tervek szerint 2020-ban indul, mint a világ első önálló, tiszta energiájú hajója.

ugyanúgy, ahogy az emberi búvárok korlátozottak, a kutatóhajókon lévő emberek saját korlátozásokat hoznak létre:

• helyet foglalnak ágyneművel, konyhával és WC-vel.
• korlátozzák, hogy mit lehet tanulmányozni a kutatás középpontjában.
• korlátozottak abban, hogy mennyi ideig maradhatnak egy hajón, mielőtt haza kell térniük szervezetükhöz és családjukhoz.

egy autonóm hajóval korlátlan adatpontok gyűjthetők folyamatosan, és megoszthatók a kutatókkal szerte a világon.

“míg a technológia fejlődése a szárazföldi és légi közlekedést az intelligens autonómia új szintjeire hajtotta, a tengeren más történet volt” – mondja Brett Phaneuf, az MSubs ügyvezető igazgatója a Shuttleworth Design-nál, amely az MSubs és a Plymouth Egyetem partnerségében dolgozik.

” ha fel tudunk tenni egy rovert a Marsra, és önállóan kutathatunk vele, miért nem hajózhatunk át egy pilóta nélküli hajóval az Atlanti-óceánon, végül pedig a Föld körül?”

Robot Plankton utánozza az óceáni életet

az UC San Diego Scripps Oceanográfiai Intézetének kutatói víz alatti robotokat fejlesztettek ki, amelyek planktonként viselkednek. A cél az volt, hogy szimulálják a planktonok mozgását a laborban, hogy jobban megértsék az óceáni áramlatokat (és azt, hogy a planktonok hogyan kerülnek körbe), valamint ezeknek a lenyűgöző organizmusoknak a viselkedését.

a Scripps Intézet 16 grapefruit méretű robotot telepített az óceánba azzal a céllal, hogy nyomon kövesse, hogyan mozognak és reagálnak egymásra.

” most, hogy megépítették és tesztelték őket, ezeket a rajzásérzékelőket mindenféle felhasználásra fel lehet használni” – írja Amina Khan, az LA Times tudományos írója. “Az olajszennyezések és a vörös árapály megfigyelésétől kezdve más tengeri élőlények viselkedésének feltárásáig – például a bálnák hívásainak meghallgatásával, vagy olyan állatok nyomon követésével, amelyek lárvaként indulnak a partokon vagy azok közelében, és amelyek összetett életciklusai arra kényszerítik őket, hogy olyan módon mozogjanak az óceánon, amelyet a kutatók még nem teljesen értenek.”

a Wave Energy tiszta és rendelkezésre álló energiaforrásokat kínál

a világ mintegy 70 százalékát víz borítja. Ha megtalálnánk a módját a hullámenergia hasznosításának, akkor a fosszilis tüzelőanyagoktól és más környezetkárosító erőforrásoktól való általános függőségünk jelentősen csökkenne.

a Liquid Robotics csapata nemrégiben kifejlesztette a Wave Glider-t, amely úgy néz ki, mint egy paddleboard vagy tutaj. Ez a robot az óceán felszínén lévő energiát és a napelemeket használja a propeller és a meghajtórendszer táplálására. Mobil és képes navigálni az óceáni körülmények között, beleértve a hurrikánokat, a nagy áramlatokat és a doldrumokat.

ez a tutaj egy másik példa egy kis méretű autonóm kutatóhajóra. Az érzékelők adatokat gyűjtenek a különböző óceáni tényezőkről, és visszaküldik a tudósoknak, hogy jobban megértsék az óceán körülményeit és információit.

a Wave Glider nem az egyetlen eszköz, amely elsősorban hullámerőt használ. Madeleine Cuff, A Business Green szerkesztőhelyettese azt írja, hogy az induló vállalkozások olyan mesterséges korallokat akarnak kifejleszteni, amelyek képesek betakarítani az óceán hullámait, miközben lebontják a potenciálisan pusztító hullámokat.

” meggyőzni a szigeteket és a part menti közösségeket, hogy próbáljanak ki egy drága új tengeri energiatechnológiát – különösen akkor, ha a napenergiát egyre csökkenő költségekkel lehet telepíteni – nagy feladat ” – mondja. “De a part menti védelem együttes előnyeivel kezd értelme lenni.”

figyelembe véve, hogy az óceáni áramlatok energiasűrűsége 800-szor nagyobb, mint a szélé, óriási a potenciál a hullámenergia kiaknázására, akár kutatórobotok táplálására, akár a környezet támogatására.

az akvakultúra-technológia táplálja a populációkat a tengerek lecsapolása nélkül

sok környezeti kutató aggódik a jövőbeli populációk fenntartható táplálása miatt, ami az akvakultúra fejlődéséhez vezetett. Brian Wang szerint a Next Big Future-nél, az UCLA kutatói becslése szerint világszerte több mint 11 millió négyzetkilométer alkalmas halakra vagy kéthéjú akvakultúrára. Ha ennek minden négyzetméterét halgazdaságok számára fejlesztenék ki, a világ évente 15 milliárd tonna halat tudna előállítani, ami több mint 100-szorosa a jelenlegi globális tenger gyümölcseinek.

természetesen ez nem valószínű, mert az óceán minden centiméterét nem lehet vízi farmká alakítani. Ha azonban akár három százalékot is felhasználnak halak tenyésztésére, az segíthet az óceánoktól függő közösségek túlélésében.

az akvakultúra növekedése felkeltette a technológiai szakértők és a biológusok figyelmét. A Kampachi Farms azon dolgozik, hogy az akvakultúrát tovább mozdítsa a nyílt tengeren és a nyílt óceánon történő gazdálkodást, biztonságosabbá téve az emberek és a helyi halpopulációk számára.

a szervezet kifejlesztette a Velella Beta-t, egy 132 köbméteres aquapodot, amely egy 65 méteres szkúnerhez kapcsolódik. Bár az aquapod úgy néz ki, mint a gyermek geometriai projektje, amelyben halak lebegnek, az eredmények ígéretesek. Az első kísérlet után 98 százalékos túlélési arány volt, a halak nagyjából a várt idő felében érik el az érettséget.

a legtöbb tengeri kutató és robotikai szakértő úgy véli, hogy az óceánban a robothasználat csúcsán vagyunk. A következő néhány évben a robottechnológia használata forradalmasítani fogja azt, amit a víz alatti ökoszisztémákról tudunk, és segít a környezetvédőknek megvédeni az ott élő organizmusokat.