Tik su 15 metų, Evanas BudzasStudentas iš Dandaso, Ontarijo, sukūrė povandeninį robotinį vėžlį, galintį 96 % tikslumu aptikti taršą ir aplinkos grėsmes. Jo išradimas, pavadintas „Bionic Underwater Robotic Turtle“ (BURT), užsitarnavo vietą viename prestižiškiausių Europos jaunimo mokslo konkursų ir sukėlė mokslininkų bendruomenės susidomėjimą dėl savo praktiško ir nebrangaus požiūrio.
Toli gražu ne paprastas mokyklos projektas, BURT apjungia biomimiką, robotiką ir dirbtinį intelektą autonominiame įrenginyje, kuris tyliai juda po vandeniu. Įkvėptas Didžiųjų ežerų vėžlių elgesio, Budzas ieškojo alternatyvos tradiciniams povandeniniams dronams, kurie dažnai naudoja triukšmingus sraigtus, galinčius pakenkti ekosistemoms, kurias jie skirti tirti.
Gamtos įkvėptas robotinis vėžlys
Dauguma Komerciniai povandeniniai dronai naudoja sraigtus Judėdami jie kelia triukšmą, keičia žuvų ir kitų rūšių elgesį ir netgi gali pažeisti trapias buveines, tokias kaip koraliniai rifai ar gėlo vandens telkiniai. Stebėdamas, kaip vėžliai judėjo visiškai nepastebimai Didžiuosiuose ežeruose, Evanas Budzas sugalvojo paprastą, bet veiksmingą idėją: nukopijuoti jų plaukimo stilių.
Rezultatas – BURT – robotas, kuris naudoja lanksti pelekų sistema vietoj sraigtinių varikliųŠie pelekai atkartoja tikrų vėžlių judėjimo modelius, todėl jie juda sklandžiai ir tyliai. Šis skirtumas, kuris gali atrodyti nedidelis, yra labai svarbus moksliniam darbui, nes leidžia tyrėjams tyrinėti povandeninę aplinką netrikdant faunos ir nekeičiant norimų matuoti parametrų.
Dėl šio biomimetinio metodo BURT gali judėti tiek koraliniai rifai, kaip ir gėlavandenės buveinėskirsti jautrias zonas nesukeliant per didelio turbulencijos ar mechaninio triukšmo. Dėl to tai ypač įdomi priemonė jūrų apsaugos projektams ir pažeidžiamų ekosistemų stebėjimui.
Kitas svarbus dizaino aspektas yra tai, kad robotas buvo sumanytas veikti autonominis ir stabilus po vandeniuvengiant staigių ar nenuspėjamų judesių. Šis navigacijos stabilumas yra būtinas, kai siekiama surinkti kokybiškus duomenis ir laikui bėgant gauti palyginamus vaizdus ar matavimus.
Dirbtinis intelektas stebės taršą realiuoju laiku
Jei BURT išorė stulbinanti dėl savo panašumo į vėžlį, Tikrasis technologinis šuolis slypi viduje.Jaunasis kanadietis integravo mašininio mokymosi sistemą tiesiai į robotą, kad šis galėtų apdoroti duomenis nepriklausydamas nuo išorinių serverių ar nuolatinių antžeminių ryšių.
Šis dirbtinio intelekto modelis buvo apmokytas Atpažinkite plastiko atliekas, invazines rūšis ir šiluminio streso požymiuspavyzdžiui, koralų balinimas. Robotui judant, jis fiksuoja vaizdus ir aplinkos parametrus, kuriuos dirbtinis intelektas analizuoja realiuoju laiku, sukurdamas realaus laiko žemėlapį, kuriame vaizduojamos stebimoje teritorijoje esančios grėsmės.
Su sistema atlikti bandymai rodo, 96 % tikslumas nustatant šiuos rizikos veiksnius, rodiklis, kuris prototipą prilygsta ir netgi pranoksta daugelį profesionalių sprendimų, kuriems atlikti žmonių komandos turi peržiūrėti duomenis, kai tik jie jau yra visiškai integruoti.
Ši integruota analitinė galimybė leidžia tyrėjai ir technikai gauna praktiškai momentinius įspėjimus Kalbant apie vandens kokybės pokyčius, atliekų buvimą ar probleminių rūšių plitimą, situacijose, kai reagavimo laikas yra labai svarbus, pavyzdžiui, netikėtų išsiliejimų ar karščio streso epizodų atveju, naujausia informacija yra lemiamas veiksnys, ar žala bus sušvelninta, ar bus pavėluota.
Be to, kadangi jam nereikia nuolatinio ryšio su galingais paviršiniais serveriais, BURT sumažina priklausomybę nuo brangios ir sudėtingos infrastruktūrosTai atveria duris kelių įrenginių lygiagrečiam dislokavimui, siekiant aprėpti didesnius plotus, o tai galėtų būti ypač naudinga dideliuose uostuose, jūrų rezervatuose ir Europos pakrančių zonose, kurioms tenka didelis žmonių veiklos spaudimas.
Pigios technologijos pasaulinei problemai spręsti
Vienas iš bruožų, labiausiai patraukusių mokslo bendruomenės dėmesį, yra tas, kad Robotas buvo pagamintas iš įprastų medžiagų ir nebrangi įranga„Budz“ neturėjo didelės universiteto laboratorijos ar milijono dolerių biudžeto, o veikiau prieinamus komponentus, kuriuos kiekvienas galėjo rasti rinkoje.
Šis požiūris rodo, kad Aplinkosaugos robotikos inovacijos nebūtinai turi būti išskirtinės dideliems tyrimų centramsJei vidurinės mokyklos mokinys gali tokiu dideliu tikslumu patvirtinti sistemą naudodamas ribotus išteklius, pagrįstai galima manyti, kad daugelis piliečių ar švietimo projektų galėtų eiti panašiu keliu.
Derinys prieinamos kainos komponentai su integruotu dirbtiniu intelektu Tai atveria įdomų scenarijų vadinamajam piliečių mokslui. Aplinkosaugos asociacijos, nardymo grupės, institutai ar net vietos administracijos ateityje galėtų turėti panašias priemones upėms, rezervuarams, pakrantėms ir saugomoms jūrų teritorijoms stebėti, ne visada pasikliaujant retkarčiais vykdomomis matavimo kampanijomis.
Europos kontekste, kur vandens kokybė ir jūrų biologinės įvairovės apsauga Šios technologijos, kurios yra ES teisės aktuose nustatyti prioritetai, puikiai dera su Briuselio propaguojamomis nuolatinio stebėjimo strategijomis. Autonominės ir ekonomiškos sistemos leistų sustiprinti stebėjimą sunkiai pasiekiamose arba ribotus išteklius turinčiose vietovėse.
Be konkretaus BURT atvejo, projektas kursto vis didėjančias diskusijas: Kokį vaidmenį dirbtinis intelektas turėtų atlikti planetos išsaugojime?Priešingai nei diskusijose, kuriose daugiausia dėmesio skiriama profesinei rizikai ar komerciniam dirbtinio intelekto naudojimui, tokios iniciatyvos kaip ši nurodo taikymus, turinčius tiesioginį poveikį aplinkos apsaugai.
Nuo garažo iki Europos mokslo vitrinos
Evano Budzo kūryba neapsiriboja jo vietine aplinka. Burtas buvo pasirinktas atstovauti Kanadai Europos Sąjungos jaunųjų mokslininkų konkurse (EUCYS) – viename pripažintų jaunimo konkursų mokslo ir technologijų srityje.
Šis konkursas kasmet suburia Europą studentų sukurti projektaiŠios įmonės pristato novatoriškus sprendimus tokiose srityse kaip inžinerija, biomedicina, fizika ir tvarumas. Tai, kad paauglio sukurtas povandeninis robotas sulaukė tokio pripažinimo, rodo jo, kaip didelio masto aplinkos stebėjimo įrankio, potencialą.
Jūrų apsaugos tyrėjų bendruomenei toks įrenginys Tai reaguoja į labai konkretų poreikį.turėti sistemas, galinčias aptikti staigius ekosistemų pokyčius tuo metu, kai jie įvyksta, o ne praėjus kelioms dienoms ar savaitėms po to, kai apdorojami tyrimų laivo ar vienkartinės kampanijos surinkti duomenys.
Tas galimybių langas gali būti labai svarbus įsikišant, kol grėsmė netapo negrįžtama. Jei BURT įkvėptos technologijos bus sistemingai taikomos Europos pakrančių zonos, jūrų rezervatai arba saugomos teritorijosBūtų galima sustiprinti ankstyvojo perspėjimo mechanizmus, numatytus Europos Sąjungos aplinkosaugos politikoje.
Projekto tarptautinis pripažinimas taip pat siunčia žinutę Europos švietimo įstaigoms ir mokslo įstaigoms: remti jaunimo iniciatyvas robotikos srityje Tai ne tik skatina profesijas, bet ir gali būti naudingais sprendimais realioms problemoms, tokioms kaip jūrų tarša ar biologinės įvairovės nykimas.
Langas į ekologinio monitoringo ateitį
Yra dar vienas projekto aspektas, kuris nelieka nepastebėtas: galimybė plėsti šio tipo technologijasJei BURT įrodė, kad efektyvų robotą galima sukurti naudojant ribotus išteklius, patobulintose versijose galėtų būti įtraukti papildomi jutikliai, skirti matuoti tokius parametrus kaip pH, druskingumas, maistinių medžiagų koncentracija arba sunkiųjų metalų buvimas.
Europoje, kur diegiama jūrų ir pakrančių stebėjimo tinklaiŠio robotinio vėžlio įkvėptas įrenginių parkas galėtų papildyti esamus plūdurus, palydovus ir pakrantės stotis. Šios mobilios platformos suteiktų išsamesnį vaizdą apie tai, kas vyksta po paviršiumi, ypač tose vietose, kur šiuo metu trūksta duomenų.
Be to, tai, kad dirbtinis intelektas yra integruotas į patį robotą, leidžia lengviau įsivaizduoti scenarijus, kuriuose keli įrenginiai bendradarbiauja tarpusavyjeautomatiškai dalytis informacija ir koordinuoti žvalgymo maršrutus. Toks robotų bendradarbiavimas leistų jiems įveikti didesnius atstumus, žymiai nepadidinant eksploatavimo išlaidų.
Švietimo lygmeniu tokie projektai kaip „Budz“ rodo, kad Povandeninė robotika ir dirbtinis intelektas gali tapti edukacinėmis priemonėmis galingas. Europos institutuose ir universitetuose panašių prototipų kūrimas galėtų padėti studentams labai praktiškai išmokti programavimo, elektronikos, mechanikos ir net aplinkos duomenų valdymo.
Šiuo metu, kai vyksta klimato kaita, teršiamos jūros ir upės bei sparčiai nyksta rūšys, turėti autonomines akis ir ausis po vandeniu Tai nebėra technologinis smalsumas, o būtinybė tiems, kurie bando priimti pagrįstus sprendimus dėl ekosistemų valdymo.
Tai, kas prasidėjo nuo paauglio, stebinčio vėžlius, plaukiojančius Didžiuosiuose ežeruose, tapo... priminimas, kaip toli gali mus nuvesti smalsumo, prieinamų technologijų ir dirbtinio intelekto derinysRobotinis vėžlys BURT ne tik žymi pažangą povandeninio stebėjimo srityje, bet ir atveria kelią naujoms piliečių mokslo formoms bei ateities robotų kartoms, kurios galėtų tyliai stebėti vandenų sveikatą Kanadoje, Europoje ir už jos ribų.
