Naujasis naujas

Ar žudikai robotai gali padėti išsaugoti Didįjį barjerinį rifą?

Tyrėjai Australijoje naudoja autonomines technologijas, kad kovotų su garsiai žinomu sunkiai naikinamu kenkėju

Iliustracija: Derekas Ercolano

Vieną pastebiu aiškų rugsėjo rytą, plaukdamas drungnais vandenimis aplink Didįjį barjerinį rifą. Ryški žvaigždė, kaberneto spalvos ir sportuojanti daugiau nei tuzinas ginklų, apkabina švelniai lenktą koralų keteros šoną. Tai atrodo miela ir pavojinga, ir ne tik todėl, kad žinau, kad ilgos sruogos, dengiančios ją, yra lakuotos nuodais.

Šis padaras, esantis dviejų valandų kelione laivu nuo Taunsvilio, esančio netoli Australijos šiaurės rytų kranto, yra žinomas kaip erškėčių vainikėlis. Nors jis yra pirmasis, kurį aš kada nors mačiau, jis toli gražu ne vienas. Nuo 2010 m. Jų maras, suskaičiuotas iš milijonų, metodiškai sunaudoja Didįjį barjerinį rifą, reprezentuodamas dar vieną egzistencinių grėsmių seriją koralinių rifų sistemai, kurią jau sužeidė intensyvūs uraganai ir susilpnino ypač šiltų vandenų bangos. .

Tai taip pat nėra pirmasis protrūkis. Nuo 1962 m. Maždaug kas 17 metų jų populiacija padidėjo iki rifo „protrūkio“ statuso, pradedant nuo šiaurės nuo Kernso ir plinta į pietus bangomis - laisvai plūduriuojančiomis lervomis, kurias nešioja srovės. Įsikūrę ant rifo, jie virsta mažytėmis žvaigždėmis, kurių neįmanoma pastebėti. Jie nepradeda valgyti koralų, kol nėra sulaukę bent šešių mėnesių, būdami mažesni už bulvarinį.

Autorės nuotr.

Bet nuo tada jie pradeda augti ir valgyti nuoširdžiai, netrukus panašūs į savo Biblijos vardo burtą. Jūrų žvaigždės tampa armija, žygiuojančia iš jų burnos išspaustais skrandžiais, suvirškindama ploną gyvųjų koralų sluoksnį po jais, teikdama pirmenybę sparčiau augančiams koralams, kuriuos labiausiai paveikė balinimas, kurį sukelia kylanti jūros temperatūra.

Visa tai yra būdas pasakyti: Aišku, šis padaras prieš mane turi mirti. Du nardytojai, kurių užduotis yra užmušti erškėčių vainiklapius palei šį rifą, niekur nekyla. Ilgai trukus dygliuotas, peckiškas piktadarys dingo. Štai kur patenka žudikai robotai.

Dvi dienas anksčiau aš stovėjau ryškiai apšviestoje laboratorijoje Brisbene, 800 mylių žemyn nuo kranto, laikydamas „Samsung“ planšetinį kompiuterį ir planuodamas tikslinį nužudymą. Priešais mane buvo penki povandeniniai robotai, kurių kiekvienas buvo maždaug 2,5 pėdų ilgio ir 1,5 pėdų pločio. Jie buvo geltonos ir juodos spalvos, pavyzdžiui, kaip raguoliai, ir su dydžiu buvo suderinti: kiekvienas iš jų be žmogaus įsikišimo galėjo surasti ir užmušti jūrinių žvaigždžių vainiklapius. „Tai„ RangerBot “, - sako Matthew Dunbabinas, linksmas robotikas iš Kvinslando technologijos universiteto.

„RangerBot“ idėja kilo 2005 m., Kai Dunbabinas ir studentas sukūrė algoritmą, galintį atpažinti kenkėjus. Nors jų sistema teisingai atpažino jūrų žvaigždes maždaug 67 procentais laiko, laikomų tuometiniu pažangiausiu metodu, Dunbabinui kliudė daug praktiškesnis iššūkis: jų nužudymo mechanika.

Nuotrauka sutiko su Kvinslando technologijos universitetu.

Anksčiau žmonės bandė daugybę būdų, kaip sunaikinti erškėčių vainikėlius: rankiniu būdu ištraukdami juos iš rifų, kad būtų galima sunaikinti sausumoje; elektros smūgio suteikimas; kapoti savo kūną (tik norint, kad jie atsinaujintų); arba įpurškiant jų kūnus ir virš 20 ginklų toksiškomis ar rūgščiomis cheminėmis medžiagomis - metodas, kurį palaiko nedaugelis narų, tuo metu dirbančių paprastųjų jūrinių žvaigždžių populiacijai išnaikinti populiariose turizmo vietose.

Dunbabino programa galėjo atpažinti jūrinius žvaigždelius, tačiau jis toli gražu neturėjo technologijos, leidžiančio juos nužudyti. Laimei, jam to nereikėjo. 2014 m. Tyrėjai nustatė, kad tirpalas, gautas iš druskos ir tulžies, sukėlė erškėčių vainikėlyje ekstremalią ir mirtiną imuninę reakciją, išmušdamas visas, išskyrus pačias didžiausias žvaigždes, vienu 10 mililitrų kadru.

„Tai buvo žaidimo keitiklis“, - teigė Dunbabinas. „Tai išgirdę, pamanėme:„ Gerai, galime dar kartą apsilankyti “.“

Jis su kolegomis pradėjo kurti „RangerBot“ pirmtaką - geltoną, į torpedą panašų autonominį automobilį, vadinamą COTSbot (COTS yra žydinčių žvaigždžių vainiklapių akronimas). Po kūnu buvo pritvirtinta pneumatinė lankstymo rankena, turinti švirkštą, kad būtų galima suleisti tulžies druskos tirpalą. Jame buvo du litrai tirpalo, pakanka 200 injekcijų per kelionę.

Norėdami surinkti vaizdus, ​​kad išmokytų COTSbot aptikimo sistemos (ir padėtų išsiaiškinti, koks yra geriausias injekcijų atlikimo kampas ir vieta), Dunbabinas pritvirtino „GoPro“ kameras ant narų, šukuojančių rifą už jūrinių žvaigždžių, įpurškimo pistoletus. Tada Dunbabino komanda padėjo šiuos ir kitus įvaizdžius - iš viso daugiau nei 100 000 - į gilaus mokymosi modelį, kuris, padedamas Dunbabino kolegos Feras Dayoub, išmoko atskirti daugybę ginkluotų jūrinių žvaigždžių vainikėlių nuo, pavyzdžiui, išsišakojusio. staghorn koralas.

Autorės nuotr.

Sukurti autonominį žudymo robotą nebuvo be iššūkių. Internetiniai vaizdai, naudojami ankstyvame roboto vizijos vystyme, buvo dažnai Dunbabino vadinami „efektingi kadrai“, puikiai įrėminti ir apšviesti, o ne pusiau paslėpti žvaigždės, suvyniotos aplink koralą, kurį labiau tiko robotas. Tuo pačiu metu robotikos komanda norėjo išvengti įstrigusios įrangos rife, kol vijosi tuos paslėptus kritikus ir nusprendė sutelkti dėmesį į jūrinius žvaigždelius, kurie, jų manymu, buvo gana prieinami - tai yra, kai bent 40 procentų jo kūno yra aprodomi.

„COTSbot“ sukūrė galimybę atpažinti šias jūrines žvaigždes 99,4 proc. Tikslumu ir, anot Dunbabino, per dvejų metų roboto gyvavimo laiką suleido injekcijas daugiau nei 200 jūrų žvaigždžių. Bet daugiau nei keturių pėdų ilgio ir 66 svarų sterlingų kainuojantis dešimtys tūkstančių dolerių „COTSbot“, kuriam taip pat reikėjo eksperto, buvo koncepcijos įrodymas, o ne galutinis įrankis. Atėjo laikas visiškam perprojektavimui.

Tiksli priežastis, dėl kurios kilo erškėčių protrūkis, nėra aiški, tačiau panašu, kad svarbūs keli veiksniai. Pirmiausia, jūrų žvaigždė greitai auga ir gausiai dauginasi. Viena patelė gali išleisti iki 65 milijonų kiaušinių per metus. Antra, šaltiniai, tokie kaip cukranendrių fermos, nuplauna maistines medžiagas, užtvindydami pakrančių vandenis, teikdami gausų maistą fitoplanktonui, kurį sunaudoja jūrinių žvaigždžių lervos. Galiausiai žmonės kiekviename lygmenyje perpildė plėšrūnus, kurie valgo šiuos bestuburius. Esant tokioms sąlygoms, jūrų erškėčių vainikėlis gali klestėti. Didysis barjerinis rifas, mažiau.

Tačiau atrodė, kad Australijos vyriausybė lėtai atkreipė dėmesį į koralų valgančių jūrų žvaigždžių augimą, nes bendra koralų perspektyva tapo vis baisesnė. „Vyriausybės plataus masto kontrolės programa buvo pradėta 2012 m., Taigi praėjus dvejiems metams nuo šio dabartinio protrūkio pradžios“, - sako Mary Bonin, Didžiojo barjerinių rifų jūrų parko direkcijos vadinamosios jūrinių jūrų vainikinių vainikėlių vadybos programos direktoriaus pavaduotoja Mary Bonin. rifą tvarkanti agentūra.

Autorės nuotr.

Nuo 2012 m. Iki 2017 m. Vyriausybės erškėčių vainikėlio kontrolės programą sudarė vienas skirtas laivas ir jokios išsamios strategijos, apie kurią reikėtų kalbėti. Jis veikė šiauriniame, sunkiai turistams priklausančiame regione, kur apmokyti narai suleido tūkstančius tūkstančių jūrų žvaigždžių. Vyriausybė pridėjo antrą valtį 2017 m. Sausio mėn., O šiais metais jų skaičius išaugs iki aštuonių.

Įkvėptas plačiai paplitusio skraidančio drono, Dunbabinas susimąstė: „Ar galime sukurti jūros droną?“

Neseniai Kvinslando federalinės agentūros ir universitetai, valstijos, besiribojančios su Didžiuoju barjeriniu rifu, kuria tą labai reikalingą strategiją, kaip vadovauti kontrolės programai, ir kaip nustatyti prioritetus tyrimams, informuojantiems apie tai. Ekologas Davidas Westcotas padeda vadovauti šioms pastangoms, kaip jis sako: „Kad mes ne tik išleistume milijonus dolerių kiekvienais metais žudydami daiktus“.

Svarbus iššūkis išnaikinimo programai yra tas, kad narai turi vėl ir vėl iš naujo aplankyti tą patį rifą - tai kažkas Bonino prilygsta „sodo ravėjimui“, nes erškėčių vainikėliai dažnai slepiami uolų ir koralų labirintuose ir yra aktyvesni naktis. „Net ir eidami į svetainę, kurioje yra daug erškėčių vainiklapių, galite užmušti kiekvieną, ką matote, bet nematote jų visų“, - sako Morganas Pratchettas, rifų ekologas, tiriantis šias jūrines žvaigždes. „Tai yra didelė problema.“

Įkvėptas plačiai paplitusio skraidančių dronų, Dunbabinas pasidomėjo: „Ar galime sukurti jūros droną?“ 2016 m. Jo komanda universitete bendradarbiauja su Didžiojo barjerinio rifo fondu ir pateikė paraišką (ir laimėjo) 750 000 AUD finansavimą iš „Google“ filantropinė ranka. Plėtodami žudymo roboto idėją, jie pasiūlė sukurti nebrangų, lengvai naudojamą šveicarų armijos rūšių peilį rifų stebėjimui ir valdymui - tai galėtų padėti sušvirkšti mirtinas injekcijas į jūrinius žvaigždelius, kaip tai darė COTSbot, tačiau taip pat galėtų atlikti tokias užduotis. kaip koralų žvalgymas, vandens mėginių rinkimas ir vandenyno dugno žemėlapių sudarymas.

Po dvejų metų gimė „RangerBot“. Šis robotas, apytiksliai perpus mažesnis už „COTSbot“ dydį ir svorį bei aštuntąją dalį, remiasi trimis roboto matymo sistemomis: viena skirta erškėčių vainikams atpažinti, viena - navigacijai, kita - vaizdo įrašymui ir stebėjimui. Jis „mato“ naudodamas vieną priekinę ir vieną žemyn nukreiptą stereo kamerą, kiekviena iš jų esančių pora šviesų, todėl naktinės misijos yra įmanomos. Pasukimas nuo penkių iki šešių stūmoklių leidžia geriau manevruoti aplink subtilių koralų kompleksus ir tiksliau išdėstyti padėtį virš žvaigždžių - tai yra didžiausias sunkumas COTSbot, kuris neturėjo šoninio valdymo. Sistema, valdoma planšetiniais kompiuteriais, yra nepaprastai lengva naudotis, reikalaujant oficialių mokymų. Išimamos baterijos, kurios gali atlikti užduotis iki aštuonių valandų, suteikia dar daugiau lankstumo.

Nuotrauka sutiko su Kvinslando technologijos universitetu.

„Mes niekada nekonkuruosime su žmonėmis dėl jų miklumo, sugebėjimo atrodyti koraluose“, - sako Dunbabinas iš „RangerBot“ žvaigždžių radimo ir žudymo galimybių. „Bet ką mes galėtume padaryti, tai suteikti jiems įrankius, galinčius padėti jiems išsiugdyti . “

„RangerBot“ vis dar yra bandymo stadijoje, tačiau šis funkcijų rinkinys gali būti idealus tyrimams, užtikrinant greitą paiešką ten, kur labiausiai susikaupia jūrinių žvaigždžių, ir padedant kontrolės komandoms optimizuoti pastangas. Ekspertai taip pat numato nusiųsti robotus į gilesnius ar pavojingesnius vandenis, kad būtų išvengta narų keliamos rizikos, tokios kaip didesnis slėgis, rykliai ir krokodilai. Šiuo metu „RangerBot“ yra turbūt efektyviausias kaip stebėjimo, o ne kaip valdymo aparatas “, - sako Westcott, kuris vis dėlto tikisi integruoti jį į valdymo programą. „Dar praeis daug laiko, kol tūkstančius šių dalykų išmesime ant rifo, žudydami jūrinių jūrų žvaigždžių vainikėlius“.

Šiuo metu „Dunbabinas“ turi penkis robotus, dar penki - darbuose. Jis susidomėjo įvairiomis paraiškomis, tokiomis kaip jūržolių tyrimai ir švartavimosi patikrinimai. Spalį jis su bendradarbiu laimėjo maždaug 225 000 USD už koralų atkūrimo projektą, kurio metu bus pritaikytas „RangerBot“ sėklų pažeistiems rifams su koralų lervomis.

„Aš maniau, kad ruošiuosi plakti žmonėms, kad pastatyčiau žudiklius robotus“, - prisipažino Dunbabinas. Vietoj to, kritikai domisi, ar tai pakankamai žudikas.

Jūrų parko administracija spalio pabaigoje stebėjo visą „RangerBot“ demonstraciją, kuri, pasak Dunbabino, artimiausiais mėnesiais sukels dar daugiau funkcijų ir naujų programų. „Žmonėms susidaro įspūdis, kad šiuo metu viskas ten žudo jūrų žvaigždes“, - sako Boninas, kuris tikisi ir toliau sužinoti apie jo galimybes. „Mes dar ne ten, bet tai įdomi technologija“.

Dieną, kai praleidau snorkeluodamas netoli Taunsvilio, du narai nardė tik apie 70 jūrų žvaigždžių. Bet vienas naras Warrenas Haydonas, vyras, kuris atrodo laimingai atlaikytas nuo penkerių nardymo dešimtmečių, sako, kad panašios pastangos, kaip ir sausio mėnesį, davė maždaug 700 erškėčių. Jam pasibaigs laikas ir chemikalai, kad sunaikintų visas jūrines žvaigždes. Kai pamačiau tą rifą, maždaug 65 procentai jo koralų buvo pažeisti, daugiausia dėl erškėčių vainiko.

Koralams susiduriant su tiek daug grėsmių, atkūrimas nėra garantuojamas, tačiau pašalinus vieną grėsmę padidės jų tikimybė. „Koralai auga lėčiau“, - sako Pratchett. „Tačiau aš vis dar tikiuosi, kad pasveikimas įvyks“.

Vis dėlto kai kurie abejoja, ar apskritai verta spręsti šią problemą. Niekas nemano, kad skerdimo programa užbaigs dabartinį protrūkį, ir visuotinis atšilimas yra didžiulis Didžiojo barjerinio rifo ateityje. Tačiau keli ekspertai sako, kad spręsdami jūrinių žvaigždžių problemą jaučiasi tarsi ką nors, ką galėtų ir turėtų padaryti. Kaip sakė Pratchettas, „nepatinka, jei kas nors mirs nuo vėžio, jūs negydote jo infekcijos“.

Rohanas Kilby, kaip ir Haydonas, jau dvejus metus gaudo jūrų žvaigždes su vietine kelionių kompanija. Jis abejoja, ar robotas galėtų tinkamai įšvirkšti jūrų žvaigždes į reikiamą vietą ir ją užmušti. „Aš labai, labai skeptiškas, robotas sugebės tai padaryti“, - sako Kilby. Boninas iškėlė tą patį klausimą.

„Aš maniau, kad ruošiuosi plakti žmonėms, kad pastatyčiau žudiklius robotus“, - prisipažino Dunbabinas. Vietoj to, kritikai domisi, ar tai pakankamai žudikas.

Ant rifo iš arti pamačiau, ko reikia norint nužudyti šias jūrines žvaigždes, kurių vietinės populiacijos vieną dieną žlugs pačios ir, jei niekas nepasikeis, pradės ciklą iš naujo. Plūduriuodamas tiesiai virš šviesiai aukso koralų lentynos, aš stebėjau, kaip Haydonas pastovėjo, kai jis du kartus įkišo injekcinį pistoletą į tamsiai mėlyną ir raudoną jūrinį jūrinį žvaigždutę. Skiriamasis jūrinis jūra, daugiau nei pėda skersai, nesudarė jokios akivaizdžios reakcijos, ir aš stebėjau, kaip Haydonas panaudojo metalinį kabliuką, kad nutemptų jį nuo rifo ir leistų būtybei švelniai miegoti iki mirties.