Denne artikel er fra Hakai Magazine, en online-publikation om videnskab og samfund i kystøkosystemer. Læs flere historier som dette på hakaimagazine.com.
Australiens Great Barrier Reef kan ikke få en pause: på toppen af at kæmpe med forurening, orkaner og back-to-back-to-back bouts af koralblegning, verdens mest ikoniske rev spises levende af millioner af stikkende, giftige havstjerner kendt som krone-af-torner-søstjerner (COTS). Men i en matchup, der passer til en sci-fi-film, har forskere udviklet en ny robot til at jage og dræbe disse søstjerner - et morderisk, autonomt undervandsfarkost kaldet RangerBot.
Siden 2010 er befolkningen i indfødte, koraller-spiser COTS blomstrende, og udbruddet plager det 2.300 kilometer lange Great Barrier Reef. RangerBot introduceres til revet - og til søstjerner mareridt - denne uge, delvis for at hjælpe med den løbende indsats for at kontrollere COTS. Denne autonome dusørjæger er resultatet af mere end et tiårs værdi af forskning og udvikling af Queensland University of Technology (QUT) -robotist Matthew Dunbabin, støttet af en bevilgning på USD 750.000 fra Googles non-profit-arm.
COTS-udbrud har været en vigtig årsag til koraldød for det kæmpende Great Barrier Reef. Bommerne ser ud til at være forårsaget af flere faktorer: havstjernerne er produktive og hurtigt voksende, landbruget afstrømning øger fødevarer til deres larver, og mennesker har overfisket de få rovdyr, der er villige til at spise de giftige hønsehud. Undersøgelser antyder, at det at få denne havstjerneeksplosion under kontrol og forhindre fremtidige pigge kan hjælpe med at vende koralfald på Great Barrier Reef.
Det var her Dunbabin så en chance for at anvende sin forskning inden for robotvision. Tilbage i 2005 udviklede Dunbabin et edb-system, der kunne identificere COTS med ca. 67 procent nøjagtighed. Men at tage det næste skridt og tilpasse systemet til faktisk at udrydde en søstjerne, når det blev opdaget, var en stor udfordring. At dræbe en COTS ville have krævet indsprøjtning af en giftig opløsning i hver eneste af en havstjernens ca. 20 arme. Gå glip af et par stykker, og dyret kunne overleve og regenerere sig. ”Det er en stor opgave selv for et menneske, og det var umuligt for et robotsystem, ” siger Dunbabin.
Men i 2014 kom en løsning på det særlige problem: opdagelsen af, at et enkelt skud af en afledt galde (den sure fordøjelsessaft fra galdeblære, oftest fra køer eller får) kunne sende COTS hurtigt og fuldstændigt. Disse galdesalte forårsager vævsskade og en kraftig immunrespons, der dræber havstjernen på mindre end 20 timer. Dunbabin begyndte at arbejde på at bygge en robot baseret på dette nye injektionssystem med et skud. Resultatet blev en torpedolignende robot kaldet COTSbot. Fremskridt inden for robotvision og kunstig intelligens betød, at COTSbot kunne genkende COTS 99, 4 procent af tiden.
Tørnekronens søstjerner spiser koraller, og deres blomstrende befolkning skaber store problemer i Australiens Great Barrier Reef. (Tarasovs / iStock) Mens COTSbot var et vellykket bevis på koncept, havde det mange begrænsninger, der forhindrede dens udbredte anvendelse på revet. Robotten var stor og dyr og kunne kun bruges af en ekspert. Dunbabin og hans team forestillede sig en billigere, mindre robot, der var mere alsidig og lettere at bruge - en vision, de realiserede med RangerBot.
”Målet var at gøre det meget intuitivt, ligesom hvordan droner er i dag. Du henter en tablet, planlægger lidt af en mission og trykker på play, ”siger Dunbabin. At komme til dette trin involverede testning og forfining af kontrollerne med masser af potentielle brugere, inklusive studerende på mere end et dusin regionale gymnasier. De udplacerede også RangerBots sæt, hvilket gav det sensorer af vandkvalitet, lys, aftagelige batterier og en ekstra thruster, så det kunne samle vandprøver, arbejde om natten og i længere perioder og manøvrere i alle retninger.
Russ Babcock, der studerer COTS-ledelse ved Australiens Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation, er optimistisk med hensyn til RangerBots potentiale til at udvide søstjernekontrolindsatsen i dybere, mindre tilgængelige farvande og indsamle data af høj kvalitet om koraller og søstjerner for at informere den nuværende forvaltning. ”Jeg tror, at disse ting har et sted i værktøjskassen for marine økologer, og vi kommer nærmere og tættere på den dag, hvor blotte marineøkologer som mig selv kan betjene en uden at få en robotjockey til at komme med. Bring det videre, ”siger han.
En dag kan flåde af RangerBots autonomt overvåge store områder af Great Barrier Reef, siger Babcock, komplementerer nuværende overvågningssystemer og bevæbner revledere med bedre data.
Julia Davies, en af Dunbabins kolleger hos QUT, var med til at teste brugergrænsefladen under RangerBots udvikling. Hun sammenligner RangerBots potentiale med et system med motorvejskameraer, der kan give hurtig meddelelse om ulykker og afmatning.
Mere straks håber Dunbabin, at hans fem operationelle RangerBots kan give tidlige advarselsskilte om COTS-udbrud over Great Barrier Reef. Han forbliver imidlertid realistisk omkring RangerBots 'begrænsninger. ”De burde være værktøjer til at udvide vores forvaltningsprogrammer, ” ikke erstatte dem, siger han.
Relaterede historier fra Hakai Magazine:
- Et skud af kalk
- Hvad sker der, når et koralrev dør?
