Robots in the World: Underwater Bots Advancing Marine Research

Our Robots in the World series guarda i grandi e piccoli modi robotica, automazione e intelligenza artificiale stanno cambiando le nostre vite. Abbiamo già visto come gli umani stanno collaborando con i robot per rendere le visite ospedaliere più sicure e meno spaventose.

L’oceano è un luogo ideale per iniziare a conoscere lo sviluppo della tecnologia robotica. I robot svolgono una serie di compiti, dall’allevamento di pesci all’analisi dei naufragi, e stanno aiutando biologi marini, ingegneri idrici, sviluppatori di paesaggi e persino la polizia a fare meglio il loro lavoro.

Continua a leggere per conoscere tutti i modi in cui i robot aiutano nella ricerca e nell’esplorazione marina.

Perché la ricerca marina è importante?

Considerando che l’oceano è stato parte della vita umana dall’inizio dei tempi, sappiamo sorprendentemente poco delle sue maree, dell’ambiente e delle forme di vita che supporta. Nel 2013, lo Schmidt Ocean Institute ha riferito che non abbiamo nemmeno mappato completamente il fondo marino della terra. Solo tra il cinque e il 15 per cento del fondo dell’oceano è stato mappato con tecniche tradizionali.

“Sappiamo ancora maggiori dettagli sulla superficie di Marte”, scrive il giornalista ambientale Starre Vartan a Mother Nature Network. “Il pianeta rosso è stato accuratamente mappato dai satelliti orbitanti negli ultimi 15 anni; la sua risoluzione della mappa è di 20 metri (66 piedi). Ma la risoluzione dell’oceano is è al massimo di circa 5 chilometri (o 3,1 miglia).”

Comprendere l’oceano è un compito monumentale, e anche i ricercatori che lavorano più duramente non possono intaccare le nostre lacune di conoscenza. Questo è il motivo per cui si rivolgono ai robot per aiutare a raccogliere dati. E man mano che i dati raccolti aumentano, i ricercatori possono quindi trasformarsi in risolutori di problemi per mantenere sani i nostri oceani e risolvere i problemi della società.

I robot sirena facilitano la ricerca sui coralli

Gli informatici dell’Università di Stanford hanno recentemente sviluppato OceanOne, un robot subacqueo umanoide che viaggia verso relitti e barriere coralline troppo profonde per gli umani.

Il robot è stato creato per colmare il divario tra i subacquei umani e le navi in acque profonde, Bjorn Carey della Stanford University riporta. I sottomarini esistenti non hanno l’abilità dei subacquei umani; non possono raccogliere delicatamente campioni e sono difficili da manovrare a meno che tu non abbia familiarità con i loro joystick. È quasi più facile rompere gli artefatti con i sottomarini che raccoglierli. Carey dice OceanOne è più simile a un robo-sirena, con le mani umani-like e un volto, ma una coda con batterie e propulsori.

“Mentre un subacqueo umano è costretto da cose fastidiose come l’aria e la pressione quando fa ricerche subacquee o scavi, un robot può rimanere sott’acqua per molto più tempo, raccogliendo campioni in ambienti subacquei ostili”, scrive Mary Beth Griggs di Popular Science.

Riferisce che gli scienziati possono sentire esattamente ciò che il robot sta facendo, il che significa che possono capire se ha la presa giusta su un artefatto o se sta lottando per gestire gli oggetti. Gli scienziati si sentono come se fossero in immersione e in possesso di oggetti, anche quando sono centinaia di metri sopra il relitto.

Robo-Fish Protegge i porti marittimi e controlla le infrastrutture

Gli umanoidi non sono gli unici robot creati per l’esplorazione subacquea. Gli animali robot stanno aiutando gli esseri umani a proteggere i porti occupati e catturare i criminali. Ad esempio, Boston Engineering ha sviluppato un BIOSwimmer, un robot a forma di tonno che agisce come un vero pesce e si fonde con la vita marina mentre esplora porti, moli e navi.

Questo robo-tonno può nuotare fino a 46 mph e viene utilizzato per rilevare merci di contrabbando, spesso immagazzinate negli scafi delle navi. Uniti. La Guardia costiera e la dogana e la protezione delle frontiere saprebbero esattamente quali navi cercare e dove. Il robo-tuna può essere armato con ordigni esplosivi utilizzati per prevenire attacchi terroristici o minacce militari sottomarine.

Molti sviluppatori utilizzano robot a forma di pesce per condurre ricerche. Il team di Envirotech ha riferito su un altro robo-pesce destinato a combattere l’inquinamento delle acque. I sensori chimici rilevano l’inquinamento, inviando le informazioni ai ricercatori. Invece di avere gli esseri umani raccogliere centinaia di campioni, il robo-pesce può fare migliaia di record e dipingere un quadro migliore della salute dell’acqua.

Curiosi robot Esplorano nuove forme di vita o interessanti caratteristiche oceaniche

Una delle differenze fondamentali tra robot e umani è la curiosità. Un robot potrebbe controllare campioni d’acqua o alcune popolazioni animali, ma gli esseri umani noterebbero uno strano nuovo organismo o esplorerebbero al di fuori delle loro mansioni lavorative. Questo sta iniziando a cambiare.

Uno dei team di ricerca della Woods Hole Oceanographic Institution ha iniziato a utilizzare robot “curiosi” che si immergono con i ricercatori e scattano foto di cose che trovano interessanti. Un robot ha inviato di nuovo le foto che sembravano fuzz rosso in una zona a basso contenuto di ossigeno, spingendo i ricercatori a inviare il robot di nuovo per saperne di più. Gli scienziati hanno scoperto che erano uno sciame di granchi, qualcosa che gli umani avrebbero potuto perdere senza l’aiuto robotico.

Man mano che i robot diventano più liberi di pensare e in grado di esplorare anomalie curiose, i ricercatori saranno in grado di inviarli in missioni più remote. Ad esempio, il Monterey Bay Aquarium Research Institute ha una flotta di robot drone che non si stancano mai e sopravvivono morsi di squalo mentre vagano per i mari raccogliendo dati.

Oltre a tracciare punti dati come salinità, temperatura e livelli di ossigeno, questi droni mappano anche il fondo dell’oceano mentre viaggiano.

Le navi da ricerca autonome possono raccogliere dati tutto l’anno

Insieme a robot di ricerca autonomi su piccola scala, gli sviluppatori di ricerca stanno lavorando per creare navi autonome per raccogliere dati e inviarli ai ricercatori. La nave di ricerca autonoma Mayflower è solo un esempio di questo. Sviluppata nel Regno Unito, la nave è prevista per il lancio nel 2020 come prima nave autonoma a energia pulita al mondo.

Allo stesso modo in cui i subacquei umani sono limitati, gli esseri umani sulle navi da ricerca creano una propria serie di restrizioni:

• Occupano spazio con biancheria da letto, cucine e servizi igienici.
• Limitano ciò che può essere studiato in base al focus della ricerca.
• Sono limitati a quanto tempo possono rimanere su una nave prima di dover tornare a casa dalla loro organizzazione e dalle loro famiglie.

Con una nave autonoma, i punti dati illimitati possono essere raccolti costantemente e condivisi con i ricercatori di tutto il mondo.

“Mentre i progressi tecnologici hanno spinto il trasporto terrestre e aereo a nuovi livelli di autonomia intelligente, è stata una storia diversa sul mare”, afferma Brett Phaneuf, amministratore delegato di MSubs, a Shuttleworth Design, un produttore di yacht elettrici che lavora in collaborazione con MSubs e Plymouth University.

” Se possiamo mettere un rover su Marte e farlo condurre autonomamente ricerche, perché non possiamo navigare una nave senza equipaggio attraverso l’Oceano Atlantico e, in definitiva, in tutto il mondo?”

Robotic Plancton Mimic Ocean Life

I ricercatori della Scripps Institution of Oceanography presso UC San Diego hanno sviluppato robot subacquei che si comportano come il plancton. L’obiettivo era simulare i movimenti del plancton in laboratorio per comprendere meglio le correnti oceaniche (e come il plancton viene spinto in giro) insieme al comportamento di questi affascinanti organismi.

Lo Scripps Institute ha schierato uno sciame di 16 robot di dimensioni di pompelmo nell’oceano con l’obiettivo di monitorare come si muovono e reagiscono l’uno all’altro.

“Ora che sono stati costruiti e testati, questi sensori brulicanti potrebbero essere utilizzati per tutti i tipi di usi”, scrive la scrittrice scientifica Amina Khan del LA Times. “Dal monitoraggio delle fuoriuscite di petrolio e delle maree rosse all’esplorazione del comportamento di altre creature marine, ad esempio ascoltando i richiami delle balene o rintracciando animali che iniziano come larve su o vicino alle coste e i cui complessi cicli di vita li costringono a muoversi attraverso l’oceano in modi che i ricercatori non comprendono ancora pienamente.”

L’energia delle onde offre fonti di energia pulite e disponibili

Circa il 70% del mondo è coperto dall’acqua. Se potessimo trovare un modo per sfruttare l’energia delle onde, la nostra dipendenza complessiva dai combustibili fossili e da altre risorse dannose per l’ambiente diminuirebbe significativamente.

Il team di Liquid Robotics ha recentemente sviluppato l’aliante a onde, che sembra un po ‘ come un paddleboard o una zattera. Questo robot utilizza energia sulla superficie dell’oceano e pannelli solari per alimentare il suo sistema di propulsione e elica. È mobile e può navigare in condizioni oceaniche tra cui uragani, correnti elevate e stasi.

Questa zattera è un altro esempio di nave da ricerca autonoma su piccola scala. I sensori raccolgono dati su vari fattori oceanici e li inviano agli scienziati per comprendere meglio le condizioni e le informazioni oceaniche.

Il Wave Glider non è l’unico strumento che utilizza principalmente la potenza delle onde. Il vice redattore di Business Green Madeleine Cuff scrive che le startup vogliono sviluppare coralli artificiali in grado di raccogliere le onde dell’oceano abbattendo le onde potenzialmente distruttive.

“Convincere le comunità insulari e costiere a correre il rischio di pilotare un nuovo costoso pezzo di tecnologia energetica marina – in particolare quando il solare può essere distribuito a costi sempre decrescenti – è un compito arduo”, afferma. “Ma con il co-beneficio della protezione costiera, inizia ad avere senso.”

Considerando che le correnti oceaniche hanno una densità di energia 800 volte maggiore del vento, il potenziale per sfruttare l’energia delle onde, sia per alimentare i robot di ricerca o aiutare l’ambiente, è enorme.

La tecnologia dell’acquacoltura alimenta le popolazioni senza drenare i mari

Molti ricercatori ambientali sono preoccupati di nutrire le future popolazioni in modo sostenibile, il che ha portato allo sviluppo dell’acquacoltura. Secondo Brian Wang a Next Big Future, i ricercatori dell’UCLA stimano che ci siano oltre 11 milioni di km quadrati in tutto il mondo adatti all’acquacoltura di pesci o bivalvi. Se ogni piede quadrato di questo è stato sviluppato per gli allevamenti ittici, il mondo potrebbe produrre 15 miliardi di tonnellate di pesce all’anno, più di 100 volte l’attuale consumo globale di pesce.

Naturalmente, questo è improbabile perché non ogni centimetro dell’oceano può essere trasformato in una fattoria acquatica. Tuttavia, se anche il tre per cento viene utilizzato per allevare pesci, potrebbe aiutare le comunità che dipendono dagli oceani a sopravvivere.

L’ascesa dell’acquacoltura ha attirato l’attenzione degli esperti di tecnologia e dei biologi. Kampachi Farms sta lavorando per spostare l’acquacoltura ulteriormente in mare aperto e l’agricoltura in mare aperto, rendendolo più sicuro per gli esseri umani e le popolazioni ittiche locali.

L’organizzazione ha sviluppato il Velella Beta, un aquapod di 132 metri cubi collegato a una goletta di 65 piedi. Mentre l’aquapod potrebbe sembrare il progetto geometrico di tuo figlio con i pesci che galleggiano in esso, i risultati sono promettenti. Dopo la prima prova, c’era un tasso di sopravvivenza percentuale 98 con il pesce che raggiungeva la maturità in circa la metà del tempo previsto.

La maggior parte dei ricercatori marini e degli esperti di robotica credono che siamo solo sulla punta dell’uso robotico nell’oceano. Nei prossimi anni, l’uso della tecnologia robotica rivoluzionerà ciò che sappiamo sugli ecosistemi sottomarini e aiuterà gli ambientalisti a proteggere gli organismi che vivono lì.