Dit artikel is afkomstig van Hakai Magazine, een online publicatie over wetenschap en maatschappij in kustecosystemen. Lees meer van dit soort verhalen op hakaimagazine.com.
Het Great Barrier Reef van Australië kan geen pauze nemen: bovenop de strijd tegen vervuiling, orkanen en back-to-back aanvallen van koraalverbleking, wordt 's werelds meest iconische rif levend opgegeten door miljoenen stekelige, giftige zeesterren bekend als doornenkroon zeester (COTS). Maar in een matchup die past bij een sciencefictionfilm, hebben wetenschappers een nieuwe robot ontwikkeld om deze zeesterren te jagen en te doden - een moorddadig, autonoom onderwatervoertuig genaamd RangerBot.
Sinds 2010 groeit de populatie van inheemse, koraaletende COTS en de uitbraak treft het 2.300 kilometer lange Great Barrier Reef. RangerBot wordt deze week geïntroduceerd in het rif - en in zeesterrennachtmerries - gedeeltelijk om te helpen met voortdurende inspanningen om COTS te beheersen. Deze autonome premiejager is het resultaat van meer dan tien jaar aan onderzoek en ontwikkeling door Matthew Dunbabin, robotica van Queensland University of Technology (QUT), ondersteund door een subsidie van US $ 750.000 van de non-profitarm van Google.
COTS-uitbraken zijn een belangrijke oorzaak van koraalsterfte voor het worstelende Great Barrier Reef. De booms lijken te worden veroorzaakt door meerdere factoren: de zeesterren zijn productief en snelgroeiend, de afvoer van landbouwproducten verhoogt het voedsel voor hun larven en mensen hebben de enkele roofdieren die bereid zijn om de giftige speldenkussens te eten overbevist. Onderzoek suggereert dat het onder controle krijgen van deze zeesterrenexplosie en het voorkomen van toekomstige pieken zou kunnen helpen koraaldalingen op het Great Barrier Reef om te keren.
Hier zag Dunbabin een kans om zijn onderzoek in robotvisie toe te passen. In 2005 ontwikkelde Dunbabin een geautomatiseerd systeem dat COTS kon identificeren met een nauwkeurigheid van ongeveer 67 procent. Maar het was een grote uitdaging om de volgende stap te zetten en het systeem aan te passen om een zeester daadwerkelijk uit te roeien zodra deze werd opgemerkt. Het doden van een COTS zou een injectie van een giftige oplossing in elk van de ongeveer 20 armen van een zeester vereisen. Mis een paar en het dier kon overleven en regenereren. "Dat is een grote taak, zelfs voor een mens en het was onmogelijk voor een robotsysteem", zegt Dunbabin.
Maar in 2014 kwam een oplossing voor dat specifieke probleem: de ontdekking dat een enkel shot van een derivaat van gal (het zure spijsverteringssap van galblaas, meestal van koeien of schapen) COTS snel en volledig kon verzenden. Deze galzouten veroorzaken weefselschade en een krachtige immuunreactie die de zeester in minder dan 20 uur doodt. Dunbabin ging aan de slag met het bouwen van een robot rond dit nieuwe eenmalige injectiesysteem. Het resultaat was een torpedo-achtige robot genaamd COTSbot. Door de vooruitgang in robotvisie en kunstmatige intelligentie kon de COTSbot 99, 4 procent van de tijd COTS herkennen.
Doornenkroon zeester eet koraal en hun bloeiende populatie veroorzaakt grote problemen in het Great Barrier Reef in Australië. (Tarasovs / iStock) Hoewel COTSbot een succesvol proof of concept was, had het vele beperkingen waardoor het niet op grote schaal op het rif kon worden gebruikt. De robot was groot en duur en kon alleen door een expert worden ingezet. Dunbabin en zijn team hadden een goedkopere, kleinere robot voor ogen die veelzijdiger en gemakkelijker te gebruiken was - een visie die ze met RangerBot realiseerden.
“Het doel was om het heel intuïtief te maken, zoals hoe drones tegenwoordig zijn. Je pakt een tablet, plant een beetje een missie en drukt op play ', zegt Dunbabin. Om in deze fase te komen, moesten de controles worden getest en verfijnd met veel potentiële gebruikers, waaronder studenten van meer dan een dozijn regionale middelbare scholen. Ze hebben ook de RangerBot-set verder uitgewerkt, waardoor deze sensoren van waterkwaliteit, verlichting, verwijderbare batterijen en een extra boegschroef hebben zodat het watermonsters kan verzamelen, 's nachts en voor langere periodes kan werken en in alle richtingen kan manoeuvreren.
Russ Babcock, die COTS-management bestudeert bij de Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation van Australië, is optimistisch over het potentieel van RangerBot om de inspanningen van zeestercontroles uit te breiden naar diepere, minder toegankelijke wateren en hoogwaardige gegevens over koralen en zeesterren te verzamelen om het huidige management te informeren. “Ik geloof dat deze dingen een plaats hebben in de gereedschapskist van mariene ecologen, en we komen steeds dichter bij de dag dat alleen mariene ecologen zoals ik er een kunnen bedienen zonder een robotjockey mee te nemen. Kom maar op, 'zegt hij.
Op een dag kunnen vloten van RangerBots autonome grote delen van het Great Barrier Reef monitoren, zegt Babcock, als aanvulling op huidige monitoringsystemen en bewapende rifbeheerders met betere gegevens.
Julia Davies, een van Dunbabin's collega's bij QUT, hielp bij het testen van de gebruikersinterface tijdens de ontwikkeling van RangerBot. Ze vergelijkt het potentieel van RangerBot met dat van een systeem van verkeerscamera's op de snelweg, die snel ongevallen en vertragingen kunnen melden.
Meer direct hoopt Dunbabin dat zijn vijf operationele RangerBots vroege waarschuwingssignalen kunnen geven voor COTS-uitbraken in het Great Barrier Reef. Hij blijft echter realistisch over de beperkingen van de RangerBots. “Ze moeten hulpmiddelen zijn om onze managementprogramma's uit te breiden, ” niet vervangen, zegt hij.
Verwante verhalen van Hakai Magazine:
- Een schot van limoen
- Wat gebeurt er als een koraalrif sterft?
