roboții din lume: roboții subacvatici avansează cercetarea marină

roboții noștri din seria mondială analizează modurile mari și mici în care robotica, automatizarea și inteligența artificială ne schimbă viața. Am analizat deja modul în care oamenii colaborează cu roboții pentru a face vizitele la spital mai sigure și mai puțin înfricoșătoare.

oceanul este un loc minunat pentru a începe să învățați despre dezvoltarea tehnologiei robotizate. Roboții îndeplinesc o varietate de sarcini, de la creșterea peștilor până la analizarea naufragiilor și ajută biologii marini, inginerii de apă, dezvoltatorii de peisaje și chiar poliția să-și facă treaba mai bine.

continuați să citiți pentru a afla despre toate modurile în care roboții ajută la cercetarea și explorarea marină.

de ce este importantă cercetarea marină?

având în vedere că oceanul a făcut parte din viața umană de la începutul timpului, știm surprinzător de puțin despre mareele, mediul și formele de viață pe care le susține. În 2013, Schmidt Ocean Institute a raportat că nici măcar nu am cartografiat complet fundul mării pământului. Doar între cinci și 15% din fundul oceanului a fost cartografiat prin tehnici tradiționale.

“încă știm mai multe detalii despre suprafața planetei Marte”, scrie jurnalistul de mediu Starre Vartan la rețeaua Mother Nature. “Planeta Roșie a fost cartografiată cu atenție de sateliți care orbitează în ultimii 15 ani; rezoluția hărții sale este de 20 de metri (66 de picioare). Dar rezoluția oceanului … este în cel mai bun caz de aproximativ 5 kilometri (sau 3, 1 mile).”

înțelegerea oceanului este o sarcină monumentală și chiar și cei mai muncitori cercetători nu pot face o adâncitură în lacunele noastre de cunoștințe. Acesta este motivul pentru care apelează la roboți pentru a ajuta la colectarea datelor. Și pe măsură ce datele colectate cresc, cercetătorii se pot transforma apoi în rezolvatori de probleme pentru a ne menține oceanele sănătoase și pentru a rezolva problemele societale.

roboții de sirenă facilitează cercetarea coralilor

informaticienii de la Universitatea Stanford au dezvoltat recent OceanOne, un robot umanoid de scufundări care călătorește la epave și recife de corali prea adânci pentru oameni.

robotul a fost creat pentru a reduce decalajul dintre scafandrii umani și vasele de adâncime, relatează Bjorn Carey de la Universitatea Stanford. Submarinele existente nu au abilitatea scafandrilor umani; nu pot colecta delicat probe și sunt greu de manevrat decât dacă sunteți familiarizați cu joystick-urile lor. Este aproape mai ușor să spargi artefacte cu submarine decât să le colectezi. Carey spune că OceanOne seamănă mai mult cu o robo-sirenă, cu mâini și față asemănătoare omului, dar o coadă cu baterii și propulsoare.

“în timp ce un scafandru uman este constrâns de lucruri plictisitoare precum aerul și presiunea atunci când face cercetări subacvatice sau săpături, un robot poate rămâne sub apă mult mai mult timp, colectând probe în medii subacvatice ostile”, scrie Mary Beth Griggs la Popular Science.

ea raportează că oamenii de știință pot simți exact ceea ce face robotul, ceea ce înseamnă că pot înțelege dacă are aderența corectă asupra unui artefact sau dacă se luptă să manipuleze obiecte. Oamenii de știință simt că sunt într-o scufundare și țin obiecte, chiar și atunci când sunt la sute de metri deasupra epavei.

Robo-Fish protejează porturile maritime și verifică infrastructura

umanoizii nu sunt singurii roboți creați pentru explorarea subacvatică. Animalele Robot ajută oamenii să protejeze porturile aglomerate și să prindă criminali. De exemplu, Boston Engineering a dezvoltat un BIOSwimmer, un robot în formă de ton care acționează ca un pește adevărat și se amestecă cu viața marină în timp ce explorează porturi, diguri și Nave.

acest robo-ton poate înota până la 46 mph și este folosit pentru a detecta mărfurile de contrabandă, adesea depozitate în corpurile navelor. SUA. Paza de coastă și Vama și protecția frontierelor ar ști exact ce Nave să caute și unde. Robo-tonul poate fi înarmat cu dispozitive explozive utilizate pentru a preveni atacurile teroriste sau amenințările militare subacvatice.

mulți dezvoltatori folosesc roboți în formă de pește pentru a efectua cercetări. Echipa de la Envirotech a raportat un alt robo-pește menit să combată poluarea apei. Senzorii chimici detectează poluarea, trimițând informațiile cercetătorilor. În loc ca oamenii să colecteze sute de mostre, robo-peștii pot face mii de înregistrări și pot picta o imagine mai bună a sănătății apei.

roboții curioși explorează viață nouă sau caracteristici oceanice interesante

una dintre diferențele fundamentale dintre roboți și oameni este curiozitatea. Un robot ar putea verifica probe de apă sau anumite populații de animale, dar oamenii ar observa un organism nou ciudat sau ar explora în afara sarcinilor lor de serviciu. Acest lucru începe să se schimbe.

una dintre echipele de cercetare de la Woods Hole Oceanographic Institution a început să folosească roboți “curioși” care se scufundă cu cercetători și fac fotografii cu lucruri pe care le consideră interesante. Un robot a trimis înapoi fotografii care arătau ca puf roșu într-o zonă cu oxigen scăzut, determinându-i pe cercetători să trimită robotul înapoi pentru a afla mai multe. Oamenii de știință au descoperit că erau un roi de crabi, lucru pe care oamenii l-ar fi putut pierde fără ajutorul roboților.

pe măsură ce roboții devin mai liberi și capabili să exploreze anomalii curioase, cercetătorii îi vor putea trimite în misiuni mai îndepărtate. De exemplu, Monterey Bay Aquarium Research Institute are o flotă de roboți drone care nu obosesc niciodată și supraviețuiesc mușcăturilor de rechin în timp ce cutreieră mările colectând date.

împreună cu puncte de date de urmărire, cum ar fi salinitatea, temperatura și nivelurile de oxigen, aceste drone cartografiază și fundul oceanului în timp ce călătoresc.

navele de cercetare autonome pot colecta date pe tot parcursul anului

împreună cu roboți de cercetare autonomi la scară mică, dezvoltatorii de cercetare lucrează pentru a crea Nave autonome pentru a colecta date și a le trimite înapoi cercetătorilor. Nava Autonomă de cercetare Mayflower este doar un exemplu în acest sens. Dezvoltat în Marea Britanie, nava este programată să fie lansată în 2020 ca prima navă autonomă, cu energie curată din lume.

în același mod în care scafandrii umani sunt limitați, oamenii de pe navele de cercetare își creează propriul set de restricții:

• ocupă spațiu cu lenjerie de pat, bucătării și toalete.
• limitează ceea ce poate fi studiat pe baza focalizării cercetării.
• sunt limitați la cât timp pot sta pe o navă înainte de a trebui să se întoarcă acasă la organizația și familiile lor.

cu o navă autonomă, punctele de date nelimitate pot fi colectate în mod constant și partajate cu cercetători din întreaga lume.

“în timp ce progresele tehnologice au propulsat transportul terestru și aerian la noi niveluri de autonomie inteligentă, a fost o poveste diferită pe mare”, spune Brett Phaneuf, directorul general al MSubs, la Shuttleworth Design, un producător de iahturi electrice care lucrează în parteneriat atât cu MSubs, cât și cu Universitatea Plymouth.

“dacă putem pune un rover pe Marte și îl putem face să efectueze cercetări în mod autonom, de ce nu putem naviga cu o navă fără pilot peste Oceanul Atlantic și, în cele din urmă, în întreaga lume?”

planctonul robotizat imită viața oceanică

cercetătorii de la Scripps Institution of Oceanography de la UC San Diego au dezvoltat roboți subacvatici care acționează ca planctonul. Scopul a fost de a simula mișcările planctonului în laborator pentru a înțelege mai bine curenții oceanici (și modul în care planctonul este împins) împreună cu comportamentul acestor organisme fascinante.

Institutul Scripps a desfășurat un roi de 16 Roboți de dimensiunea grapefruitului în ocean, cu scopul de a urmări modul în care se mișcă și reacționează unul la celălalt.

“acum că au fost construiți și testați, acești senzori de roire ar putea fi folosiți la tot felul de utilizări”, scrie scriitoarea științifică Amina Khan de la LA Times. “De la monitorizarea scurgerilor de petrol și a mareelor roșii până la explorarea comportamentului altor creaturi marine – de exemplu, ascultând apelurile balenelor sau urmărind animalele care încep ca larve pe sau lângă țărmuri și ale căror cicluri de viață complexe le obligă să se deplaseze prin ocean în moduri pe care cercetătorii nu le înțeleg încă pe deplin.”

energia valurilor oferă surse de energie curate și disponibile

aproximativ 70% din lume este acoperită de apă. Dacă am putea găsi o modalitate de a valorifica energia valurilor, atunci dependența noastră generală de combustibilii fosili și alte resurse dăunătoare mediului ar scădea semnificativ.

echipa de la Liquid Robotics a dezvoltat recent wave Glider, care arată ca un fel de paddleboard sau plută. Acest robot folosește energie la suprafața oceanului și panouri solare pentru a-și alimenta elicea și sistemul de propulsie. Este mobil și poate naviga în condiții oceanice, inclusiv uragane, curenți mari și deprimat.

această plută este un alt exemplu de navă de cercetare autonomă la scară mică. Senzorii colectează date despre diverși factori oceanici și le trimit înapoi oamenilor de știință pentru a înțelege mai bine Condițiile și informațiile oceanice.

planorul de undă nu este singurul instrument care folosește în primul rând puterea undelor. Editorul adjunct al Business Green, Madeleine Cuff, scrie că startup-urile doresc să dezvolte corali artificiali care pot recolta valuri oceanice în timp ce descompun valuri potențial distructive.

“convingerea comunităților insulare și de coastă să riște să piloteze o nouă tehnologie scumpă de energie marină – în special atunci când energia solară poate fi implementată la costuri în continuă scădere – este un ordin înalt”, spune ea. “Dar, odată cu co-beneficiul protecției costiere, începe să aibă sens.”

având în vedere că curenții oceanici au o densitate de energie de 800 de ori mai mare decât vântul, potențialul de a atinge energia valurilor, fie pentru a alimenta roboții de cercetare, fie pentru a ajuta mediul, este enorm.

tehnologia acvaculturii hrănește populațiile fără a seca mările

mulți cercetători de mediu sunt preocupați de hrănirea durabilă a viitoarelor populații, ceea ce a dus la dezvoltarea acvaculturii. Potrivit lui Brian Wang de la Next Big Future, cercetătorii UCLA estimează că există peste 11 milioane de km pătrați pe tot globul potriviți pentru pești sau acvacultură bivalvă. Dacă fiecare metru pătrat ar fi dezvoltat pentru fermele piscicole, lumea ar putea produce 15 miliarde de tone de pește pe an, de peste 100 de ori mai mult decât consumul global actual de fructe de mare.

desigur, acest lucru este puțin probabil, deoarece nu fiecare centimetru al oceanului poate fi transformat într-o fermă acvatică. Cu toate acestea, dacă chiar și trei procente sunt folosite pentru a cultiva pește, ar putea ajuta comunitățile dependente de oceane să supraviețuiască.

creșterea acvaculturii a atras atenția experților în tehnologie, precum și a biologilor. Fermele Kampachi lucrează pentru a muta acvacultura mai departe în larg și agricultura în oceanul deschis, făcând-o mai sigură pentru oameni și populațiile locale de pești.

organizația a dezvoltat Velella Beta, un aquapod de 132 de metri cubi conectat la o goeletă de 65 de picioare. În timp ce aquapodul ar putea arăta ca proiectul de geometrie al copilului dvs. cu pești care plutesc în el, rezultatele sunt promițătoare. După primul studiu, a existat o rată de supraviețuire de 98%, peștele ajungând la maturitate în aproximativ jumătate din timpul așteptat.

majoritatea cercetătorilor marini și experților în robotică cred că suntem doar la vârful utilizării robotice în ocean. În următorii câțiva ani, utilizarea tehnologiei robotizate va revoluționa ceea ce știm despre ecosistemele subacvatice și va ajuta ecologiștii să protejeze organismele care trăiesc acolo.