Denne artikkelen er fra Hakai Magazine, en online publikasjon om vitenskap og samfunn i kystøkosystemer. Les flere historier som dette på hakaimagazine.com.
Australias Great Barrier Reef kan ikke ta seg en pause: på toppen av å kjempe med forurensning, orkaner og rygg mot rygg av korallbleking, blir verdens mest ikoniske rev spist levende av millioner av stikkende, giftige sjøstjerner kjent som tornekronestjerner (COTS). Men i en matchup som passer til en sci-fi-film, har forskere utviklet en ny robot for å jakte og drepe disse havstjernene - et morderisk, autonomt undervannsfarkost kalt RangerBot.
Siden 2010 har befolkningen i innfødte, korallspisende COTS hatt en stor blomstring, og utbruddet plager det 2300 kilometer lange Great Barrier Reef. RangerBot blir introdusert for revet - og sjøstjerner mareritt - denne uken, delvis for å hjelpe til med pågående arbeid med å kontrollere COTS. Denne autonome dusørjegeren er resultatet av mer enn ti års forskning og utvikling verdt av Queensland University of Technology (QUT) -robotist Matthew Dunbabin, støttet av en bevilgning på USD 750 000 fra Googles non-profit-arm.
Barnesenger-utbrudd har vært en viktig årsak til koraldød for det kjempende Great Barrier Reef. Bommene ser ut til å være forårsaket av flere faktorer: havstjernene er fruktbare og raskt voksende, avrenning fra landbruket øker maten til larvene sine, og mennesker har overfisket de få rovdyrene som er villige til å spise de giftige nissene. Forskning antyder at å få eksplosjonen av sjøstjernen under kontroll og forhindre fremtidige pigger kan bidra til å reversere korallnedgang på Great Barrier Reef.
Det var her Dunbabin så en sjanse til å bruke forskningen sin i robotvisjon. Tilbake i 2005 utviklet Dunbabin et datastyrt system som kunne identifisere COTS med omtrent 67 prosent nøyaktighet. Men å ta det neste trinnet og tilpasse systemet til å faktisk utrydde en sjøstjerne når det ble oppdaget, var en stor utfordring. Å drepe en barneseng ville ha krevd å injisere en giftig løsning i hver eneste sjøstjerners omtrent 20 armer. Savnet noen få, og dyret kunne overleve og regenerere seg. "Det er en stor oppgave selv for et menneske, og det var umulig for et robotsystem, " sier Dunbabin.
Men i 2014 kom en løsning på det spesielle problemet: oppdagelsen av at et enkelt skudd av et derivat av galle (den sure fordøyelsessaften fra galleblærene, oftest fra kuer eller sauer) kunne sende COTS raskt og fullstendig. Disse gallesaltene forårsaker vevsskader og en kraftig immunrespons som dreper havstjernen på under 20 timer. Dunbabin måtte jobbe med å bygge en robot basert på dette nye injeksjonssystemet med ett skudd. Resultatet ble en torpedolignende robot kalt COTSbot. Fremskritt innen robotvisjon og kunstig intelligens mente COTSbot kunne kjenne igjen COTS 99, 4 prosent av tiden.
Tørstjerner fra søster spiser koraller, og deres blomstrende befolkning forårsaker store problemer i Australias Great Barrier Reef. (Tarasovs / iStock) Mens COTSbot var et vellykket bevis på konsept, hadde det mange begrensninger som forhindret dens utbredte bruk på skjæret. Roboten var stor og dyr og kunne bare distribueres av en ekspert. Dunbabin og teamet hans så for seg en billigere, mindre robot som var mer allsidig og enklere å bruke - en visjon de realiserte med RangerBot.
“Målet var å gjøre det veldig intuitivt, som hvordan droner er i dag. Du henter et nettbrett, planlegger litt av et oppdrag og trykker på play, sier Dunbabin. Å komme til dette stadiet innebar å teste og foredle kontrollene med mange potensielle brukere, inkludert elever på mer enn et dusin regionale videregående skoler. De kjøpte også ut RangerBots sett, og ga det sensorer av vannkvalitet, lys, flyttbare batterier og en ekstra thruster slik at den kunne samle vannprøver, operere om natten og i lengre perioder og manøvrere i alle retninger.
Russ Babcock, som studerer COTS-ledelse ved Australias Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization, er optimistisk med hensyn til RangerBots potensial for å utvide sjøstjernekontrollinnsatsene i dypere, mindre tilgjengelige farvann og samle data av høy kvalitet om koraller og havstjerner for å informere dagens ledelse. "Jeg tror at disse tingene har en plass i verktøykassen for marine økologer, og vi kommer nærmere og nærmere dagen der bare marine økologer som meg selv kan operere en uten å få en robotikkjockey til å komme med. Ta det videre, sier han.
En dag kan flåter av RangerBots autonomt overvåke store områder av Great Barrier Reef, sier Babcock, og kompletterer nåværende overvåkningssystemer og bevæpner revledere med bedre data.
Julia Davies, en av Dunbabins kolleger ved QUT, hjalp til med å teste brukergrensesnittet under RangerBots utvikling. Hun sammenligner RangerBots potensiale med potensialet for et system med trafikkameraer for motorveier, som kan gi raskt beskjed om ulykker og nedgangstider.
Mer umiddelbart håper Dunbabin at hans fem operative RangerBots kan gi tidlige advarselssignaler for COTS-utbrudd over Great Barrier Reef. Han forblir imidlertid realistisk om RangerBots 'begrensninger. "De burde være verktøy for å utvide lederprogrammene våre, " ikke erstatte dem, sier han.
Relaterte historier fra Hakai Magazine:
- Et skudd av kalk
- Hva skjer når et korallrev dør?
