Ta članek je revije Hakai Magazine, spletne publikacije o znanosti in družbi v obalnih ekosistemih. Preberite več takšnih zgodb na hakaimagazine.com.
Avstralski veliki pregradni greben se ne more prebiti: poleg spopadov z onesnaževanjem, orkani in napadi beljenja koral od hrbta do hrbta najmočnejši ikonski greben na svetu požirajo milijoni trpinčenih, strupenih morske zvezde, znane kot morske zvezde (COTS). Toda v tekmo, ki ustreza znanstvenemu filmu, so znanstveniki razvili novega robota za lov in ubijanje teh morskih zvezd - morilsko, avtonomno podvodno vozilo z imenom RangerBot.
Od leta 2010 populacija avtohtonih COTS-jev, ki jedo koral, razcveti, izbruh pa zapade 2.300 kilometrov dolg Veliki pregradni greben. RangerBot se ta teden predstavlja na grebenu in nočnih morskih morjih, kar bo deloma pomagalo pri stalnih prizadevanjih za nadzor nad COTS. Ta avtonomni lovec na nagrade je rezultat več kot desetletja vrednega raziskovanja in razvoja robotičnega univerza Queensland University of Technology (QUT) Matthewa Dunbabina, ki ga je podprlo 750.000 ameriških dolarjev iz Googlove neprofitne veje.
Izbruhi COTS so bili glavni vzrok smrti koral za borbeni Veliki Barrier Greben. Zdi se, da bohove povzroča več dejavnikov: morske zvezde so plodne in hitro rastoče, kmetijski odtok poveča hrano za njihove ličinke, človek pa je prehitel nekaj plenilcev, ki so bili pripravljeni pojesti strupene trne. Raziskave kažejo, da bi lahko pod nadzorom eksplozije morske zvezde in preprečevanjem prihodnjih trnov pomagalo obrnjeno koralno propadanje Velikega pregradnega grebena.
Tu je Dunbabin videl priložnost, da svoje raziskave uporabi v robotskem vidu. Dunbabin je že leta 2005 razvil računalniško podprt sistem, ki je lahko identificiral COTS s približno 67-odstotno natančnostjo. Toda naslednji korak in prilagajanje sistema dejanskemu iztrebljanju morske zvezde je bil velik izziv. Če bi ubil COTS, bi bilo potrebno vbrizgati strupeno raztopino v vsako približno 20 krakov morske zvezde. Pogrešajte nekaj in žival bi lahko preživela in se obnovila. "To je za človeka velika naloga in robotski sistem je bil nemogoč, " pravi Dunbabin.
Toda leta 2014 je prišlo do rešitve tega posebnega problema: odkritje, da bi lahko en sam odsek derivata žolča (kislega prebavnega soka iz žolčnika, najpogosteje iz krav ali ovc) hitro in v celoti odposlal COTS. Te žolčne soli povzročajo poškodbe tkiv in močan imunski odziv, ki morsko zvezdo ubije v manj kot 20 urah. Dunbabin se je lotil izdelave robota, ki temelji na tem novem sistemu za vbrizg z enim strelom. Rezultat je bil torpedo podoben robot z imenom COTSbot. Napredek robotskega vida in umetne inteligence je pomenil, da lahko COTSbot prepozna COTS 99, 4 odstotka časa.
Morske morske zvezde jedo koral, njihova cvetoča populacija pa povzroča velike težave v avstralskem Velikem pregradnem grebenu. (Tarasovs / iStock) Čeprav je bil COTSbot uspešen dokaz koncepta, je imel številne omejitve, ki so preprečevale njegovo široko uporabo na grebenu. Robot je bil velik in drag in ga je lahko namestil samo strokovnjak. Dunbabin in njegova ekipa so si zamislili cenejšega, manjšega robota, ki je bil bolj vsestranski in enostavnejši za uporabo - vizijo, ki so jo realizirali pri RangerBot-u.
"Cilj je bil zelo intuitiven, kot so danes droni. Vzameš tablico, načrtuješ malo misije in pritisneš na igro, «pravi Dunbabin. Pride do te faze je vključevalo testiranje in izpopolnjevanje kontrol z veliko potencialnimi uporabniki, vključno s študenti na več kot ducatu regionalnih srednjih šol. Izdelali so tudi komplet RangerBot, ki so mu dali senzorje kakovosti vode, luči, odstranljive baterije in dodaten potisk, tako da je lahko zbiral vzorce vode, deloval ponoči in dlje časa ter manevriral v vseh smereh.
Russ Babcock, ki študira upravljanje COTS pri avstralski Organizaciji za znanstvene in industrijske raziskave Commonwealth, je optimističen glede možnosti RangerBota za širitev prizadevanj za nadzor nad morskimi zvezdami v globlje, manj dostopne vode in zbiranje kakovostnih podatkov o koralah in morskih zvezdah za obveščanje o trenutnem upravljanju. "Verjamem, da imajo te stvari mesto v zbirki orodij morskih ekologov, in vedno bolj smo bližje dnevu, ko lahko zgolj morski ekologi, kot sem jaz, upravljajo z njimi, ne da bi prišli do robotskega džokera. Priložite ga, "pravi.
Nekega dne lahko flote RangerBots avtonomno spremljajo velika območja Velikega pregradnega grebena, pravi Babcock, ki dopolnjuje sedanje sisteme spremljanja in oborožuje upravljavce grebenov z boljšimi podatki.
Julia Davies, ena izmed Dunbabinovih kolegov na QUT-u, je pomagala preizkusiti uporabniški vmesnik med razvojem RangerBota. Primerja potencial RangerBota s potencialom sistema avtocestnih prometnih kamer, ki lahko hitro opozorijo na nesreče in upočasnitve.
Dunbabin upa, da lahko pet njegovih operativnih RangerBots zagotovi zgodnje opozorilne znake izbruhov COTS čez Veliki Barrier Greben. Vendar ostaja realističen glede omejitev RangerBotsa. "To bi morali biti orodja za razširitev naših programov upravljanja, " ne pa jih nadomestiti, pravi.
Sorodne zgodbe iz revije Hakai:
- Posnetek apna
- Kaj se zgodi, ko koralni greben umre?
