28/06/2024
Door Ad Spijkers
Noorse onderzoekers bemonsteren met drie robots de aanwezige zoöplankton voor de kust.
In de eerste week van de zomer begon een dynamisch team van robots, onderzoekers, studenten en ingenieurs van het Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet (Noorse Natuurwetenschappelijke Universiteit, NTNU) in Trondheim aan een missie om zoöplankton te bemonsteren voor de kust van Mausund, zo'n 100 km noordwestelijker.
Ze waren echter niet allemaal fysiek aanwezig op de locatie. Terwijl drie robots en drie ingenieurs de open oceaan voor de kust, opereerde het merendeel van het team op afstand vanuit een controlekamer bij het NTNU Trondheim Biological Station (TBS), letterlijk achter de horizon.
Adaptieve bemonstering
Het antwoord ligt in een ingewikkeld virtueel netwerk, geavanceerde satellietcommunicatie en de naadloze samenwerking van autonome robotsystemen zowel op als onder het oceaanoppervlak. Gecombineerd met de expertise van onderzoekers op gebieden als robotica, adaptieve bemonstering, onderwaterakoestiek en deeltjesbeeldvorming was de campagne een demonstratie van de allernieuwste technologie in de mariene wetenschap. De robots, ondersteund door hun operators en onderzoekers, vormden een geïntegreerd systeem voor het detecteren en analyseren van zoöplankton-aggregaties.
Communicerende robots
De Grethe (rechts op de foto) en AutoNaut gedoopte robots brachten het gebied in kaart met dieptemeters en gebruikten een neuraal netwerk om de locaties en diepten van zoöplanktonlagen te bepalen. Deze cruciale informatie werd vervolgens doorgegeven aan de derde robot, Thor, die de diepte in dook om deeltjesbeelden met een hoge vergroting vast te leggen en de individuele zoöplanktondeeltjes te kwantificeren.
Met behulp van echoloodgegevens van Grethe, deeltjesbeelden en adaptieve bemonsteringsstrategieën zou Thor zich kunnen gedragen als een speurhond, gericht op de meest veelbelovende zoöplankton-hotspots. Deze gerichte aanpak verbeterde niet alleen de efficiëntie van het bemonsteringsproces, maar zorgde er ook voor dat de verzamelde gegevens van de hoogste kwaliteit waren. De vaartuigen werden voorbereid en ingezet door de ingenieurs op zee.
Bediening op afstand
Het hightech zenuwcentrum aan land bood een uitgebreid overzicht van de campagne. Op een groot aantal schermen werden videostreams van de werkboot, videogesprekken met de ingenieurs op zee, AIS-plots, zeekaarten en voertuigsporen weergegeven. Een supervisor werkte het operatieschema in real-time bij, waardoor de coördinatie werd gegarandeerd. De voortgang en gegevens van de missie werden vastgelegd op een interactieve ArcGIS-kaart, waardoor de coördinatie en tracking werden verbeterd. Deze campagne is een voorbeeld van de toekomst van de detectie van zoöplankton met onderwaterrobots die voorbij de horizon opereren.
De externe operators en onderzoekers konden hun code debuggen, operaties voorbereiden, plannen en opnieuw plannen zonder de ongemakken van zeeziekte, zonnebrand, natte toetsenborden en onbetrouwbaar internet. Ze hoefden zonder hun basis in Trondheim niet te verlaten. Deze opzet verbetert niet alleen de arbeidsomstandigheden voor de onderzoekers. Deze verlaagt ook de kosten, bespaart tijd, vermindert menselijke risico's en zorgt ervoor dat robots efficiënter en in de toekomst: blijvend kunnen opereren.
Poort naar de toekomst
Dankzij geavanceerde robotica en operaties op afstand bereikte het onderzoeksteam resultaten die voorheen ondenkbaar waren. De mogelijkheid om ingewikkelde en gerichte bemonsteringsmissies uit te voeren, waarbij gebruik wordt gemaakt van de sterke punten van elke modaliteit van robots, zorgt voor een frequentere en efficiëntere gegevensverzameling.
Deze efficiëntie is cruciaal voor tijdige en nauwkeurige bewaking van zoöplanktonpopulaties. Deze spelen een cruciale rol in mariene ecosystemen en zouden een belangrijke eiwitbron kunnen zijn voor de groeiende wereldbevolking. Bovendien benadrukt de tijdens deze campagne gedemonstreerde coöperatieve werking van meerdere autonome systemen het potentieel voor nog complexere en ambitieuzere missies in de toekomst.
Foto: Martin Ludvigsen, NTNU