Susipažinkite su WHOI robotais, kurie nemato banginių

robotic buoy floating in ocean

Maždaug 20 mylių nuo kranto nuo Martos vynuogyno geltonas robotas plūduras sukasi vietoje tiesiai virš bangų. Kaip ir dauguma duomenų rinkimo plūdurų, šis švartuotas robotas klausosi pasaulio po bangomis. Tačiau skirtingai nuo daugelio plūdurų, kurie veikia kaip plūduriuojančios meteorologinės stotys, šis iš Woods Hole okeanografijos instituto (WHOI) realiu laiku klauso banginių šioje srityje. Tik šią savaitę jis aptiko sei banginio ir peleko banginio buvimą.

Šis plūduras yra vienas iš daugelio robotų, kuriuos WHOI dislokavo JAV rytinėje ir vakarinėje pakrantėje. Šie plūdurai yra autonominės platformos, suderintos su įvairių banginių melodijomis: sei banginiai, plaukuokliniai banginiai, mėlynieji banginiai, kuprotieji banginiai, bet ypač tinkami banginiai, kuriems gresia didelis pavojus.

Dešieji banginiai atlieka gyvybiškai svarbų vaidmenį vandenyno maisto tinkle. Kaip ir kiti filtrų tiektuvai, jie valgo zooplanktoną ir mažyčius vėžiagyvius, o tada, kai kakas, perdirba ir perskirsto maistines medžiagas, pvz., geležį, atgal į vandenyną. Banginiai taip pat veikia kaip vertingos anglies saugyklos, o kai jie miršta ir nuskęsta, jų lavonai virsta iššokančiomis būtybių buveinėmis vandenyno dugne. Tačiau maždaug nuo 2010 m. jų skaičius vėl mažėjo, nepaisant nedidelio gyventojų skaičiaus padidėjimo 2000-ųjų pradžioje. Apskaičiuota, kad šiuo metu yra likę tik 360 gyvūnų. Dažniausios dešiniųjų banginių mirties priežastys yra žvejybos įrankių įsipainiojimas ir laivų smūgiai, nors įtariama, kad klimato kaita taip pat gali tapti grėsme. Kita žmogaus veikla vandenyne, galinti turėti įtakos jų elgesiui, yra garsus, neįprastas triukšmas, pvz., statybos ar sonaras.

Tačiau kai kurie mokslininkai mano, kad naudojant jūroje plaukiančius robotus, galinčius aptikti banginių buvimą, žmonės galėtų atidžiau naršyti aplink juos. Kovo mėnesį WHOI paskelbė, kad bendradarbiauja su Prancūzijos laivybos kompanija, siekdama išsiaiškinti, kaip įtraukti informaciją iš robotų į savo verslo operacijas.

Markas Baumgartneris, WHOI jūrų ekologas, kurio laboratorija eksploatuoja šiuos plūdurus ir robotus sklandytuvus, galinčius judėti per jūrą, kad išsiaiškintų, kur yra banginiai, sako, kad jie taip pat bendradarbiauja su vėjo energijos įmonėmis, NOAA, JAV kariniu jūrų laivynu, valstija. agentūras ir Kanados mokslininkus apie būdus, kaip panaudoti šias priemones siekiant sumažinti žalos gyvūnams riziką.

Vakarinėje pakrantėje šie plūdurai padeda stebėti šių didelių jūrų žinduolių veiklą kaip Whale Safe sistemos, kuri fiksuoja banginių ir laivų judėjimą prie Kalifornijos krantų, dalį.

[Related: Whale ‘roadkill’ is on the rise off California. A new detection system could help.]

Kaip veikia robotai

WHOI mokslininkai šiuo metu naudoja 7 plūdurus ir 4 sklandytuvus, kad padėtų išspręsti šią problemą. Ir plūdurai, ir sklandytuvai turi tuos pačius pagrindinius instrumentus ir programinę įrangą. Tiksliau sakant, Baumgartneris parašė programinę įrangą, skirtą banginių garsams identifikuoti ir „garso takeliams“, kurie siunčiami jo laboratorijos tyrinėtojams.

Programinė įranga yra konceptualiai paprasta ir geriausiai paaiškinama naudojant analogiją. „Įsivaizduokite, kad sėdite ir grojate kažką fortepijonu, o ant fortepijono yra stebuklinga dėžutė, kuri klausosi to, ką groji, ir išspjauna viso to, ką grojote, natas“, – sako Baumgartneris. „Galite nunešti tas natas muzikantui, o muzikantas gali perskaityti natų natas ir pasakyti, kad grojate „Mary had a Little Lamb“. Muzikantas neturėjo girdėti, ką groji. Jie tiesiog turi perskaityti užrašus.

Ši sistema veikia panašiai. Iš esmės jis identifikuoja garsus ir sukuria kompaktiškus garso atvaizdus iš spektrogramos arba „aukšto garso takelius“, kurie yra analogiški natų natams, ir lygina juos su garso garso takeliais esamoje banginių skambučių bibliotekoje. Tada robotai siunčia garso klipus su banginių garsais, kurie greičiausiai buvo aptikti, į tam skirtą serverį krante. Naudodami juos laboratorijoje dirbantys žmonių analitikai galutinai pasiteirauja, ar banginiai buvo aptikti, ar ne, ir pateikia pastabas apie garsą ir kokias rūšis jį sukėlė.

„Daugelis banginių garsų skiriasi pagal rūšis. Šiaurės Atlanto dešinieji banginiai skleis kitokius garsus nei pelekų banginiai “, – sako Baumgartneris. „Kiekvienos rūšies pėdsakai yra saviti.“

[Related: Birders behold: Cornell’s Merlin app is now a one-stop shop for bird identification]

Klausymosi sistemos techninės įrangos komponentai yra kompiuteris kiekvieno sklandytuvo ir plūduro viduje bei povandeninis mikrofonas. Šie robotai taip pat turi dalelių judesio jutiklius, kurie gali padėti jiems nustatyti garso sklidimo kryptį arba kryptį. Kompiuteriai siunčia duomenis atgal į laboratoriją per iridžio palydovinę sistemą. Iš palydovo jis apdorojamas ir įtraukiamas į centrinę svetainę, kurioje jis rodomas viešai. Duomenys taip pat dalijami su Nacionaline okeanografijos ir atmosferos administracija.

Slocom sklandytuvas gali veikti nuo trijų iki keturių mėnesių su ličio jonų akumuliatoriumi, o plūduras veikia su šūsniu šarminių baterijų, kurios veikia metus. Prišvartuotas plūduras WHOI buvo sukurtas taip, kad būtų labai tylus, kad laive esantys instrumentai galėtų efektyviai klausytis vandenyno garsų.

Tiek plūdurai, tiek sklandytuvai gali palaikyti abipusį ryšį. Sklandytuvai kas dvi valandas „skambina namo“ prie kompiuterio Baumgartnerio laboratorijoje Woods Hole mieste, Masačusetso valstijoje. Jis siunčia ne tik žingsnio trasos duomenis, bet ir visą informaciją apie tai, kaip sklandytuvui sekasi, kur jis yra ir kur, jo manymu, eina. Tyrėjai gali nurodyti, kad jis eitų kur nors kitur, arba pašalins iškilusias problemas.

„Priežastis, kodėl pasirinkome skirtingas platformas šiai technologijai įdiegti, yra ta, kad kartais norisi stebėti gana mažame plote ilgą laiką. Plūdurai tam puikiai tinka “, – sako Baumgartner. „Autonominės transporto priemonės yra gerai, jei norite atlikti daug didesnį plotą.

Kaip egzistuoja šiandien, abu robotai veikia kaip mirksinčios lemputės priešais pradinę mokyklą, įspėjančios automobilius sulėtinti greitį. Šie robotai vieną dieną galėtų liepti laivams ar galbūt žvejams būti atsargiems, kai šalia yra banginiai el. paštu, žinutėmis, įspėjimo programėle, vyriausybine programine įranga ar galbūt kita komunikacijos forma.

Beveik realiojo laiko aptikimas

Baumgartneris daugiau nei dešimtmetį tyrinėjo banginius ir vandenynų akustiką. Dar 2005 m. jis ir jo bendradarbiai dislokavo sklandytuvus su pasyviomis akustinio stebėjimo galimybėmis. Tačiau netrukus jie suprato, kad nors po kelių mėnesių rinkti garsus ir juos analizuoti buvo naudinga mokslui, tai nebuvo naudinga nei išsaugojimui, nei tvarkymui. Tada jie pradėjo keisti sistemą, kad atliktų daugiau aptikimų realiuoju laiku. Nuo 2012 m. jie važinėjo per dvi vandenyno robotų versijas, tačiau programinė įranga išliko beveik tokia pati.

[Related: Why ocean researchers want to create a global library of undersea sounds]

JAV NOAA sukūrė programą, vadinamą lėtomis zonomis, kuri sukuria dėžutę aplink vietas, kuriose banginiai buvo aptikti vizualiai arba akustiškai. Jame jūrininkų prašoma sulėtinti greitį iki dešimties mazgų ar mažiau arba visai vengti tos vietos. „Ši programa gyvuoja maždaug dvejus metus. Ir per praėjusią žiemą rytinėje pakrantėje buvo daug lėtųjų zonų, kurios suveikė dėl mūsų plūdurų ir sklandytuvų “, – sako Baumgartneris. „Žinome, kad kai laivai plaukia lėčiau, mažesnė tikimybė, kad jie atsitrenks ir užmuš banginius.

Kita vertus, Kanada uždraudė žvejybos rajonus ir nustato privalomus greičio apribojimus, kai yra banginių.

Be šios sistemos, būdas pastebėti keliaujančius banginius yra apžiūrėti vandenyną iš lėktuvo, drono ar laivo. Šie metodai yra naudingi norint vizualiai pamatyti banginius, o iš nuotraukų galite pasakyti, ar jie yra įsipainioję, sužeisti, serga ar mirė. Tačiau skraidyti instrumentus dažnai trukdo oro ir vėjo sąlygos. Jei vandenyne yra per daug baltųjų kepurėlių, būtų neįmanoma atskirti banginio. Tuo tarpu robotai, ypač prišvartuotas plūduras, gali klausytis visą laiką.

Ir nors ši technologija yra naudinga, ypač siekiant sumažinti riziką tose srityse, kur tinkami banginiai nėra labai dažni, ji negali išspręsti šios problemos viena. „Šios sistemos yra tik nuolatinis priminimas. Tačiau neužtenka žmonėms pranešti, kad jie yra. Remiantis šia informacija, labai svarbu toliau propaguoti stipresnę teisingų banginių apsaugą “, – sako Baumgartner. „Yra daug kitų sprendimų, į kuriuos turime atkreipti dėmesį.“

Vien robotai banginių neišgelbės

Kanada šiuo metu taiko privalomus greičio apribojimus zonose, kuriose gyvena banginiai, o tai, Baumgartner teigimu, yra veiksmingiausias būdas. „Tas savanoriškas prieš privalomumą [distinction] yra tikrai svarbu, nes privalomų laivų greičio apribojimų laikymasis iš tikrųjų yra gana geras. Savanoriško lėtėjimo laikymasis yra gana blogas “, – sako Baumgartneris.

Viena problema, kurią jie vis dar bando išspręsti, yra tai, kam gauti šią informaciją. Laivas nori laiku išplaukti į krantą iškrauti, turėti ilgamečius ir sunkvežimius, pasiruošusius priimti konteinerius. „Tai verslo problema, kurios kapitonas vienas neišspręs. Kam teikiate šią informaciją? sako Baumgartneris. „Ar jūs pateikiate kapitonui, ar teikiate locmanams, įmonei, planuotojams ir verslo planuotojams, ar žmonėms, kurie uoste organizuoja logistiką krante, pakrančių apsaugos tarnybai, kad jie galėtų pranešti apie laivus? Jų projektas su Prancūzijos laivybos kompanija CMA CGM Group yra skirtas rasti atsakymą į šį klausimą.

Tuo tarpu jūros vėjo įmonės, finansuojančios kai kurių Baumgartnerio plūdurų operacijas, taip pat domisi, ar robotai gali informuoti apie statybų grafikus ir laivų, plaukiančių pirmyn ir atgal prižiūrėti vėjo jėgaines, praktiką.

[Related: These free-floating robots can monitor the health of our oceans]

Robotai nėra holistinis sprendimas visoms pramonės šakoms, veikiančioms šalia banginių jūroje. Pavyzdžiui, jie gali būti nepraktiški siekiant užkirsti kelią dešiniesiems banginiams įsipainioti į žvejybos įrankius JAV. Žvejyba Kanadoje veikia kitaip nei JAV. „Jie žvejoja [in Canada] su daug mažesne įranga. Pas juos būna sezonai, kai vaikinai žvejoja, o pasibaigus sezonui turi susirinkti visus įrankius ir grįžti namo“, – priduria jis. „Amerikietiška žvejyba visai ne tokia, o žvejyba vyksta ištisus metus, tad vaikinai tiesiog neturi technikos susirinkti įrankius ir parsinešti namo.

Be banginiams skirtų robotų, „Baumgartner“ ieško būdų, kaip mokslininkai ir gamintojai galėtų diegti bevielės žvejybos naujoves, kad žvejams būtų pigiau ir lengviau įsitraukti į savo verslą, o reguliavimo institucijos neuždarytų ištisų teritorijų, nes netoliese buvo aptiktas banginis.

„Mes nenutrauksime laivybos, nenutrauksime žvejybos. Turime rasti būdą, kaip šios pramonės šakos būtų tvarios, o ne daryti poveikį vandenynui ir jame gyvenantiems gyvūnams“, – sako Baumgartneris. „Vienas iš galimų būdų sumažinti šią riziką, kurią keliame gyvūnams, yra pakeisti pramonės praktiką, kai žinome, kad esame šalia.

Parašykite komentarą

El. pašto adresas nebus skelbiamas.