Новото ново

Могат ли роботите-убийци да помогнат за спасяването на Големия бариерен риф?

Изследователите в Австралия използват автономна технология за борба с печално трудно убиемия вредител

Илюстрация: Дерек Ерколано

Забелязвам такава в ясна септемврийска сутрин, докато плувам през хладните води около Големия бариерен риф. Впечатляваща морска звезда, цветът на каберне и спортни повече от дузина ръце, прегръща отстрани на леко извиващ се гребен от корали. Изглежда прекрасно и опасно и не само защото знам, че дългите шипове, които го покриват, са лакирани с отрова.

Това същество, разположено на двучасова разходка с лодка от Таунсвил, край североизточния бряг на Австралия, е известно като морска корона от корона. Въпреки че е първото, което съм виждал, далеч не е сам. От 2010 г. чума от тях, наброяваща някъде милиони, методично поглъща Големия бариерен риф, представляващ поредната поредица от екзистенциални заплахи за система от коралови рифове, вече ранен от силни урагани и отслабен от пристъпи на изключително топли води ,

Нито това е първото огнище. От 1962 г. популациите им изскочиха до статуса на „огнище“ на рифа приблизително на всеки 17 години, започвайки на север от Кернс и се разпространява на юг във вълните, свободно плаващите ларви, пренасяни от течения. След като се настаняват на риф, те се превръщат в мънички звезди, невъзможни за забелязване. Те не започват да ядат корали, докато не достигнат поне шест месеца, докато са все още по-малки от стотинка.

Снимка от автор.

Но от там те започват да растат и да се хранят сериозно, скоро приличат на библейския си съименник. Звездните риби се превръщат в армия, която върви по стомаси, екструдирани от устата им, усвоявайки тънкия слой жив корал под тях, благоприятствайки по-бързорастящите корали, най-силно засегнатите от избелването, породени от повишаващите се температури на морето.

Всичко това е начин да се каже: Ясно е, че това същество преди мен трябва да умре. Но двамата водолази, чиято задача е да убиват корона от тръни по този риф, никъде не се виждат. Преди дълго бодливият, пекин злодей е изчезнал. Тук влизат роботите убийци.

Два дни по-рано стоях в ярко осветена лаборатория в Бризбейн, на 800 мили по крайбрежието, държах таблет на Samsung и планирах целенасочено убийство. Пред мен бяха пет подводни робота, всеки с дължина приблизително 2,5 фута и ширина 1,5 фута. Те бяха оцветени в жълто и черно, като стършели, и дойдоха с жило, което можеше да съвпадне: всеки можеше да намери и убие звездоносните риби без намеса на човек. „Това е RangerBot“, казва Матю Дънбабин, весел робот от Техническия университет в Куинсланд.

Идеята за RangerBot започва през 2005 г., когато Дънбабин и студент създават алгоритъм, който може да разпознае вредителите. Докато тяхната система правилно идентифицира морската звезда около 67 процента от времето - считано за най-модерното тогава - Дънбабин беше възпрепятстван от много по-практично предизвикателство: механиката на действителното им убиване.

С любезното съдействие на технологичния университет в Куинсланд.

В миналото хората са опитвали много начини да убият корона от тръни: ръчно да ги изтеглят от рифове за изхвърляне на сушата; подаване на токов удар; нарязване на телата им (само за да се регенерират); или инжектиране на телата им и на повече от 20 оръжия с токсични или киселинни химикали - методът, предпочитан от малкия брой водолази, работещи по това време, за да отбият популациите от морски звезди в популярни туристически обекти.

Програмата на Дънбабин можеше да разпознае морските звезди, но той далеч не разполагаше с технологията да ги убие. За щастие, нямаше нужда. През 2014 г. изследователите откриха, че разтвор, извлечен от сол и жлъчка, предизвиква екстремна и смъртоносна имунна реакция в корона от тръни, избивайки всички, освен най-големите морски звезди, с един 10-милилитров изстрел.

"Това беше смяната на играта", каза Дънбабин. „Когато чухме това, си помислихме:„ Добре, можем да прегледаме това. “

Той и колегите му започнаха да строят предшественика на RangerBot, жълто автоподобно превозно средство, наречено COTSbot (COTS е съкращението за звездата на корона от тръни). Под тялото му беше прикрепена пневматична сгъваема ръка, снабдена със спринцовка, за да се инжектира жлъчно-солевия разтвор. Носеше два литра разтвор, достатъчен за 200 инжекции на пътуване.

За да събере изображения, за да обучи системата за откриване на COTSbot (и да помогне да разберем най-добрите ъгли и място за доставяне на инжекциите), Dunbabin закачи GoPro камери върху пистолетите за инжектиране на водолазите, които комбинират рифа за морска звезда. След това екипът на Дънбабин подаде тези и други изображения - общо над 100 000 - в модел на задълбочено обучение, който с помощта на колегата на Дънбабин Ферас Дейуб се научи да различава много въоръжена звезда от корона от тръни, например от разклоняване стагхорн корал.

Снимка от автор.

Разработването на автономен робот-убиец не остана без предизвикателства. Изображенията от интернет, използвани в началото на развитието на визията на робота, често са това, което Дънбабин нарича „снимки на блясъци“, перфектно рамкирани и осветени, а не наполовина скрита морска звезда, навита около корал, с който роботът е по-вероятно да срещне. В същото време екипът по роботика искаше да избегне забиването на оборудване в риф, докато гони онези скрити същества и реши да се съсредоточи върху морските звезди, които считат за сравнително достъпни - тоест с поне 40 процента от тялото си.

COTSbot разработи способността за идентифициране на тези морски звезди с точност от 99,4 процента и според Dunbabin достави инжекции на повече от 200 морски звезди в рамките на двугодишния си роботизиран живот. Но с дължина над четири фута и 66 паунда и струваща десетки хиляди долари, COTSbot - който също изискваше експерт за работа - беше доказателство за концепция, а не за окончателен инструмент. Беше време за цялостно препроектиране.

Точната причина за избухванията на корона от тръни е неясна, но изглежда са налице няколко фактора. Първо, морските звезди растат бързо и се размножават изобилно. Една женска може да отдели до 65 милиона яйца годишно. Второ, хранителните вещества, отмиващи източници като фермите за захарна тръстика, заливат крайбрежните води, осигурявайки изобилна храна за фитопланктона, който консумират ларвите морски звезди. И накрая, хората са преизпълнили хищниците, които ядат тези безгръбначни, на всяко ниво. При тези условия изглежда, че морската звезда се разцъфтява. Големият бариерен риф, не толкова.

Въпреки това австралийското правителство изглеждаше бавно да се справи с бума на морските морски звезди доскоро, тъй като общите перспективи за коралите стават все по-ужасни. „Правителствената широкомащабна програма за контрол стартира през 2012 г., така че това е две години след началото на настоящото огнище“, казва Мери Бонин, помощник-директор на програмата за управление на морските звезди на Корона от тръни на Великия бариерен риф, Морския парк агенция, управляваща рифа.

Снимка от автор.

Между 2012 и 2017 г. правителствената програма за контрол на корона от тръни се състоеше от един специален кораб и няма всеобхватна стратегия, за която да се говори. Той е действал в северния, тежко туристически регион, където обучени водолази инжектирали и убивали морски звезди. Правителството добави втора лодка през януари 2017 г. и тази година ще доведе общо до осем.

Вдъхновен от широкото приемане на летящи дронове, Дънбабин се запита: „Можем ли да създадем дрон на морето?“

Наскоро федералните агенции и университетите в Куинсланд, държавата, граничеща с Големия бариерен риф, създават толкова необходимата стратегия, как да ръководят програмата за контрол и как да поставят приоритет на изследванията, които я информират. Екологът Дейвид Уесткот помага да ръководи тези усилия, както той казва: „Така че не просто харчим милиони долари всяка година за убиване на неща.“

Основно предизвикателство за програмата за отбиване е, че водолазите трябва да преразгледат един и същ риф отново и отново - нещо, което Бонин сравнява с „плевене на градина“ - защото корона от тръни често се крие в лабиринти от скали и корали и е по-активна при нощта. „Дори когато отидете на сайт с много тръни, можете да убиете всеки, който видите, но не виждате всички“, казва Морган Пратчет, рифов еколог, изучаващ тези морски звезди. "Това е големият проблем."

Вдъхновен от широкото приемане на летящи дронове, Дънбабин се запита: „Можем ли да създадем дрон на морето?“ През 2016 г. неговият екип в университета си партнира с фондацията „Големият бариерен риф“ и кандидатства (и спечели) финансиране от 750 000 долара от Филантропска ръка на Google. Излизайки отвъд идеята за робот-убиец, те предложиха разработването на евтин, лесен за използване швейцарски армейски нож от сортове за мониторинг и управление на рифовете, нещо, което би могло да администрира смъртоносни инжекции на морски звезди, като COTSbot, но и да се справя със задачи като като проучване на корали, събиране на проби от вода и картографиране на океанското дъно.

Две години по-късно се роди RangerBot. Този робот, приблизително наполовина на размера и теглото на COTSbot и една осма от разходите, разчита на три системи за зрение на робота: една за идентифициране на корона от тръни, една за навигация и една за запис и наблюдение на изображения. Той „вижда“, използвайки една напред и една надолу стерео камера, всяка от които е с двойка светлини, което прави нощните мисии вече възможни. Преминаването от пет до шест тласкача позволява по-добро маневриране около комплекси от деликатен корал и по-прецизно позициониране над морските звезди - голяма трудност за COTSbot, който нямаше страничен контрол. Системата, управлявана чрез таблет, е забележително лесна за използване, изискваща малко формално обучение. Подвижните батерии, които могат да захранват мисии с продължителност до осем часа, добавят още повече гъвкавост.

С любезното съдействие на технологичния университет в Куинсланд.

„Никога няма да надвием човек по отношение на тяхната сръчност, способността им да търсят под корали“, казва Дънбабин от RangerBot за откриване и убиване на морски звезди, „но това, което бихме могли да направим, е да им предоставим инструментите, които могат да им помогнат да увеличат мащабите си. . "

RangerBot все още е в пробен етап, но този набор от функции би могъл да го направи идеален за проучвания, осигурявайки бърза разузнавателна информация къде са най-концентрирани морските звезди и помага на контролните екипи да оптимизират усилията си. Експертите също предвиждат изпращането на роботи в по-дълбоки или опасни води, за да се избегнат рискове за водолази като по-високо налягане, акули и крокодили. В момента „RangerBot вероятно е най-ефективен като машина за наблюдение, а не като контролна машина“, казва Уесткот, който въпреки това в крайна сметка очаква да го интегрира в програмата за управление. "Ще мине доста време, преди да излезем хиляди такива неща на рифа, убиващ звездна риба на короната."

В момента Dunbabin има пет робота, с още пет в работата. Той е получил интерес за заявления, различни от проучвания на морски треви и проверки за акостиране. През октомври той и сътрудник спечелиха приблизително 225 000 долара за проект за възстановяване на корали, който ще включва адаптиране на RangerBot към семената на повредени рифове с коралови ларви.

„Мислех, че ще ме набият хора заради изграждането на робот-убиец“, призна Дънбабин. Вместо това критиците се питат дали това е достатъчно убийствено

Органът на морския парк наблюдава пълна демонстрация на RangerBot в края на октомври, която според Дънбабин ще доведе до още функции и нови приложения през следващите месеци. „Хората остават с впечатлението, че това нещо е там, което убива морски звезди в момента“, казва Бонин, който с нетърпение очаква да продължи да научава за потенциала му. "Още не сме там, но това е вълнуваща технология."

В деня, в който прекарах шнорхел в близост до Таунсвил, двама водолази набраха само около 70 морски звезди. Но един водолаз, Уорън Хайдън, мъж, който изглежда щастливо изморен от пет десетилетия гмуркане, казва, че подобни усилия през януари дадоха около 700 корона от тръни. Биха изчерпали време и химикали, за да убият всички морски звезди, каза той. Когато видях този риф, около 65 процента от коралите му бяха повредени, най-вече от трънската корона.

С коралите, изправени пред толкова много заплахи, възстановяването не е гарантирано, но премахването на една заплаха може да увеличи шансовете им. „Коралите растат по-бавно“, казва Прачет. "Но все още се надявам, че ще има възстановяване."

Все пак някои въобще поставят под въпрос стойността на разрешаването на проблема. Никой не се преструва, че програмата за унищожаване ще сложи край на сегашната епидемия и глобалното затопляне се очертава голямо за бъдещето на Големия бариерен риф. Но няколко експерти казват, че справянето с проблема със звездите се чувства като нещо, което могат и трябва да направят. Както казва Пратчет, "Не е като ако някой ще умре от рак, не лекувайте тяхната инфекция."

Рохан Килби, подобно на Хайдън, отглежда две звезди от две години с местна турска компания. Съмнява се, че робот може правилно да инжектира морска звезда на точното място и да я убие. „Аз съм много, много скептичен, робот ще успее да го направи“, казва Килби. Бонин повдигна същия въпрос.

„Мислех, че ще ме набият хора заради изграждането на робот-убиец“, призна Дънбабин. Вместо това критиците се питат дали това е достатъчно убийствено

На рифа видях отблизо какво е необходимо, за да се убият тези морски звезди, чиито местни популации един ден ще се сринат сами и ако нищо не се промени, ще започнат цикъла отново. Плаващ точно над рафт от бледо златен корал, аз станах свидетел, че Хайдън се държи стабилно, докато вкарваше инжекционния пистолет два пъти в тъмна синя и червена морска звезда. Отличителната морска риба, повече от крак напречно, не направи никаква очевидна реакция и гледах как Хайдън използва метална кука, за да я издърпа от рифа и да остави съществото меко да се срути до смъртта си.