Tento článek je z časopisu Hakai, online publikace o vědě a společnosti v pobřežních ekosystémech. Přečtěte si více podobných příběhů na hakaimagazine.com.
Australský Velký bariérový útes nemůže chytit pauzu: kromě zápasů se znečištěním, hurikány a back-to-back-to-back záchvaty korálového bělení, je nejznámějším útesem na světě živí miliony pichlavých, jedovatých mořské hvězdy známé jako hvězdice hvězdice (COTS). Ale v zápase, který se hodí pro sci-fi film, vědci vyvinuli nový robot, který loví a zabíjí tyto mořské hvězdy - vražedné, autonomní podvodní vozidlo zvané RangerBot.
Od roku 2010 se populace domorodých, korálových jídel COTS rozvíjí a ohnisko trápí 2 300 kilometrů dlouhý Velký bariérový útes. RangerBot je představen tento útes - a noční můry mořských hvězd - částečně proto, aby pomohl s pokračujícím úsilím o kontrolu COTS. Tento autonomní lovec odměn je výsledkem více než desetileté výzkumné a vývojové činnosti robotického odborníka Queensland University of Technology (QUT) Matthew Dunbabina, podpořeného grantem 750 000 USD z neziskové organizace Google.
Ohniska COTS byla hlavní příčinou smrti korálů pro bojující Velký bariérový útes. Zdá se, že rozmach je způsoben mnoha faktory: mořské hvězdy jsou plodné a rychle rostou, zemědělský odtok posiluje jídlo pro jejich larvy a lidé nadměrně lovili několik predátorů ochotných jíst jedovaté jehelníčky. Výzkum naznačuje, že jakmile bude tato exploze mořských hvězd pod kontrolou a bude bránit budoucím hrotům, může to pomoci zvrátit pokles korálů na Velkém bariérovém útesu.
To je místo, kde Dunbabin viděl šanci uplatnit svůj výzkum v robotickém vidění. V roce 2005 vyvinula společnost Dunbabin počítačový systém, který dokáže identifikovat COTS s přesností přibližně 67 procent. Ale učinit další krok a přizpůsobit systém skutečnému vyhubení mořské hvězdy, jakmile bude spatřena, byla velká výzva. Zabití COTS by vyžadovalo injekci toxického roztoku do každé z asi 20 ramen mořské hvězdy. Chybí vám pár a zvíře může přežít a regenerovat. "To je velký úkol i pro člověka a pro robotický systém to nebylo možné, " říká Dunbabin.
V roce 2014 však došlo k řešení tohoto konkrétního problému: zjištění, že jediný výstřel derivátu žluči (kyselé trávicí šťávy ze žlučníků, nejčastěji od krav nebo ovcí) by mohl COTS rychle a úplně odeslat. Tyto žlučové soli způsobují poškození tkáně a silnou imunitní reakci, která zabije mořskou hvězdu za méně než 20 hodin. Dunbabin začal pracovat na stavbě robota založeného na tomto novém jednorázovém injekčním systému. Výsledkem byl robot typu torpéda zvaný COTSbot. Pokroky v robotickém vidění a umělé inteligenci znamenaly, že COTSbot dokázal rozpoznat COTS 99, 4 procent času.
Hvězdice z trní koruny jedí korály a jejich vzkvétající populace způsobuje velké problémy v australském Velkém bariérovém útesu. (Tarasov / iStock) Zatímco COTSbot byl úspěšným důkazem konceptu, měl mnoho omezení, která brání jeho rozšířenému použití na útesu. Robot byl velký a drahý a mohl být nasazen pouze odborníkem. Dunbabin a jeho tým si představili levnějšího, menšího robota, který byl univerzálnější a snadněji použitelný - vizi, kterou realizovali u RangerBot.
"Cílem bylo, aby bylo velmi intuitivní, jako jsou dnes drony." Zvednete tablet, naplánujete trochu mise a stisknete tlačítko play, “říká Dunbabin. Do této fáze se zapojilo testování a zdokonalení kontrol se spoustou potenciálních uživatelů, včetně studentů na více než tuctu regionálních středních škol. Vyvinuli také sadu RangerBot, která jí dodala senzory kvality vody, světla, vyjímatelné baterie a extra pohon, takže mohl shromažďovat vzorky vody, pracovat v noci a po delší dobu a manévrovat ve všech směrech.
Russ Babcock, který studuje správu COTS v Australské organizaci pro vědecký a průmyslový výzkum v Austrálii, je optimistický, pokud jde o potenciál RangerBot rozšířit úsilí o kontrolu mořských hvězd do hlubších, méně přístupných vod a shromažďovat vysoce kvalitní údaje o korálů a mořských hvězdách, aby informoval současný management. "Věřím, že tyto věci mají své místo v sadě nástrojů mořských ekologů, a my se přibližujeme a přibližujeme ke dni, kdy je možné provozovat pouze mořští ekologové, jako jsem já, aniž bychom museli přijít s robotickým žokejem." Přineste to, “říká.
Jednoho dne mohou flotily RangerBots autonomně monitorovat rozsáhlé oblasti Velkého bariérového útesu, říká Babcock, doplňující současné monitorovací systémy a manažery ozbrojených útesů lepšími daty.
Julia Davies, jedna z kolegů Dunbabina na QUT, pomohla otestovat uživatelské rozhraní během vývoje RangerBot. Srovnává potenciál RangerBot s potenciálem systému dálničních dopravních kamer, které mohou rychle upozornit na nehody a zpomalení.
Dunbabin doufá, že jeho pět operačních Rangerbots může poskytnout včasné varovné signály o propuknutí COTS na Velkém bariérovém útesu. Ohledně omezení RangerBots však zůstává realistický. „Měly by být nástroji pro rozšíření našich programů řízení, “ říká.
Související příběhy z časopisu Hakai:
- Záběr vápna
- Co se stane, když zemře korálový útes?
