Jaunais jaunais

Vai slepkavas roboti var palīdzēt izglābt Lielo Barjerrifu?

Pētnieki Austrālijā izmanto autonomas tehnoloģijas, lai apkarotu bēdīgi grūti iznīcināmo kaitēkli

Ilustrācija: Dereks Ercolano

Es to pamanu skaidrā septembra rītā, peldoties cauri remdeniem ūdeņiem ap Lielo Barjerrifu. Pārsteidzošā jūras zvaigzne, cabernet krāsa un sportiska vairāk nekā ducis ieroču, apskauj koraļļu maigi izliekto kores pusi. Tas izskatās jauki un bīstami, un ne tikai tāpēc, ka es zinu, ka garie muguriņas, kas to pārklāj, ir lakoti ar inde.

Šī būtne, kas atrodas divu stundu braucienā ar laivu no Taunsvilas, pie Austrālijas ziemeļaustrumu piekrastes, ir pazīstama kā jūras zvaigzne. Lai arī tas ir pirmais, ko jebkad esmu redzējis, tas nebūt nav tikai viens. Kopš 2010. gada mēra miljoniem cilvēku, kas skaitās kaut kur miljonos, metodiski patērē Lielo barjerrifu, pārstāvot vēl vienu eksistenciālu draudu sēriju koraļļu rifu sistēmai, kuru jau ir ievainojušas intensīvas viesuļvētras un vājinājušas ārkārtīgi siltu ūdeņu uzliesmojumi. .

Šis nav arī pirmais uzliesmojums. Kopš 1962. gada to populācijas ir palielinājušās līdz “uzliesmojuma” stāvoklim rifā aptuveni ik pēc 17 gadiem, sākot no ziemeļiem no Kērnsas un izplatoties uz dienvidiem viļņos - brīvi peldošās kāpurus, ko ved straumes. Pēc apmešanās uz rifa viņi pārvēršas par sīkām zvaigznēm, kuras nav iespējams pamanīt. Viņi nesāk ēst koraļļus, pirms nav sasnieguši vismaz sešus mēnešus, lai arī tie ir mazāki par santīmu.

Autores foto.

Bet no turienes viņi sāk nopietni augt un ēst, drīz vien atgādinot viņu Bībeles vārdadienu. Jūras zvaigzne kļūst par armiju, kas soļo uz kuņģiem, kas izspiesti no viņu mutēm, sagremot plānu dzīvu koraļļu kārtu zem tiem, dodot priekšroku ātrāk augošiem koraļļiem, kurus vissmagāk skar balināšana, ko izraisa paaugstināta jūras temperatūra.

Tas viss ir veids, kā teikt: Skaidrs, ka šai manai radībai ir jāmirst. Bet divi zemūdens nirēji, kuru uzdevums ir nogalināt ērkšķus no šī rifa, nekur nav redzami. Pirms neilga laika īgnais, pekainais nelietis ir pazudis. Šeit nonāk slepkavas roboti.

Divas dienas iepriekš es stāvēju spoži apgaismotā laboratorijā Brisbenā, 800 jūdzes lejpus piekrastes, turot Samsung planšetdatoru un plānojot mērķtiecīgu nogalināšanu. Man priekšā bija pieci zemūdens roboti, katrs aptuveni 2,5 pēdu garš un 1,5 pēdu plats. Tie bija dzeltenā un melnā krāsā, piemēram, horneti, un nāca ar dūrienu, lai tie sakristu: katrs spēj atrast un nonāvēt ērkšķu jūras zvaigzni bez cilvēka iejaukšanās. "Šis ir RangerBot," saka Metjū Dunbabins, jautrs robotiķis no Kvīnslendas Tehniskās universitātes.

Ideja RangerBot radās 2005. gadā, kad Dunbabins un students izveidoja algoritmu, kas varētu atpazīt kaitēkļus. Kaut arī viņu sistēma pareizi identificēja jūras zvaigzni apmēram 67 procentus laika - tolaik uzskatīja par vismodernāko, - Dunbabinu nomoka daudz praktiskāks izaicinājums: mehānisms, kā tos faktiski nogalināt.

Fotoattēls: Kvīnslendas Tehnoloģiju universitāte.

Agrāk cilvēki bija izmēģinājuši daudzus veidus, kā nogalināt ērkšķus: manuāli novilkot tos no rifiem iznīcināšanai uz sauszemes; piegādāt elektrošoku; viņu ķermeņa sasmalcināšana (tikai, lai viņi atjaunotos); vai injicējot viņu ķermeņus un 20 ieročus augšup ar toksiskām vai skābām ķīmiskām vielām - metode, kuru iecienījuši neliels skaits ūdenslīdēju, kas tajā laikā strādā, lai iznīdētu jūras zvaigznīšu populācijas populārajās tūristu vietās.

Dunbabina programma varēja atpazīt jūras zvaigzni, taču viņam nebija tālu no tehnoloģijas, lai tos nogalinātu. Par laimi viņam nevajadzēja. 2014. gadā pētnieki atklāja, ka šķīdums, kas iegūts no sāls un žults, izraisīja galēju un nāvējošu imūnreakciju ērkšķos, izspiežot visus, izņemot lielākās jūras zvaigzni, ar vienu 10 mililitru šāvienu.

"Tas bija spēles mainītājs," sacīja Dunbabins. "To dzirdot, mēs domājām:" Labi, mēs varam to vēlreiz apmeklēt. ""

Viņš un viņa kolēģi sāka būvēt RangerBot priekšteci - dzeltenu, torpēdu līdzīgu autonomu transportlīdzekli ar nosaukumu COTSbot (COTS ir akronīms zvaigžņu ērkšķu vainagam). Zem ķermeņa tika piestiprināta pneimatiskā saliekamā roka, kas aprīkota ar šļirci, lai ievadītu žults-sāls šķīdumu. Tas pārvadāja divus litrus šķīduma, pietiekami 200 injekcijām vienā braucienā.

Lai apkopotu attēlus, lai apmācītu COTSbot atklāšanas sistēmu (un palīdzētu izdomāt labākos leņķus un vietu injekciju veikšanai), Dunbabins iesprauda GoPro kameras uz ūdenslīdēju injekcijas pistolēm, kas ķemmē rifu jūras zvaigznei. Pēc tam Dunbabinas komanda ievadīja šos un citus attēlus - kopā vairāk nekā 100 000 - dziļās mācīšanās modelī, kas ar Dunbabinas kolēģes Feras Dayoub palīdzību iemācījās atšķirt daudzpusīgi bruņotu zvaigžņoto zvaigzni no, piemēram, zarojoša staghorn koraļļu.

Autores foto.

Autonomā slepkavas robota izstrāde nebija bez izaicinājumiem. Attēli no interneta, kas tika izmantoti robota redzes agrīnā attīstībā, bieži vien bija tā, ko Dunbabins sauca par “šarmu šāvieniem”, perfekti ierāmētiem un apgaismotiem, nevis pusnoslēptām jūras zvaigznītēm, kas satītas ap koraļļiem, kuras robots varēja sastapt vairāk. Tajā pašā laikā robotikas komanda vēlējās izvairīties no aprīkojuma iestrēgšanas rifā, pakaļdzinoties tiem slēptajiem kritiķiem, un nolēma koncentrēties uz jūras zvaigznēm, kuras viņi uzskatīja par samērā pieejamām - tas ir, vismaz 40 procentiem no ķermeņa rādot.

COTSbot izstrādāja spēju identificēt šīs jūras zvaigznītes ar 99,4 procentu precizitāti un, pēc Dunbabina teiktā, divu gadu robota dzīves laikā piegādāja injekcijas vairāk nekā 200 zvaigznēm. Bet COTSbot, kura garums bija vairāk nekā četras pēdas un 66 mārciņas, un maksāja desmitiem tūkstošu dolāru, bija koncepcijas pierādījums, nevis galīgs rīks. Bija pienācis laiks pilnīgai pārprojektēšanai.

Precīzs iemesls ērkšķu uzliesmojumu uzliesmojumiem nav skaidrs, taču, šķiet, ir zināmi vairāki faktori. Pirmkārt, jūras zvaigzne ātri aug un bagātīgi vairojas. Viena mātīte gadā var izdalīt līdz 65 miljoniem olu. Otrkārt, barības vielas, kas izskalo tādus avotus kā cukurniedru fermas, appludina piekrastes ūdeņus, nodrošinot bagātīgu barību fitoplanktonam, ko patērē jūras zvaigznīšu kāpuri. Visbeidzot, cilvēki ir pārmērīgi nozvejojuši plēsoņas, kas ēd šos bezmugurkaulniekus, katrā līmenī. Šādos apstākļos parādās ērkšķu jūras zvaigznītes uzplaukums. Lielais Barjerrifs, mazāk.

Tomēr Austrālijas valdība līdz nesenam laikam izskatījās lēna, lai pievērstos koraļļu ēšanas jūras zvaigžņu uzplaukumam, jo ​​vispārējās koraļļu perspektīvas kļuva arvien drausmīgākas. “Valdības plaša mēroga kontroles programma sākās 2012. gadā, tāpēc ir pagājuši divi gadi pēc šī pašreizējā slimības uzliesmojuma,” saka Marija Bonina, Lielā barjerrifa jūras parka pārvaldes programmas ērkšķu jūras zvaigznītes pārvaldības programmas direktora vietniece, galvenā vadītāja. rifu pārvaldošā aģentūra.

Autores foto.

Laika posmā no 2012. gada līdz 2017. gadam valdības kontrolējamā ērkšķu kontroles programma sastāvēja no viena speciāla kuģa un bez visaptverošas stratēģijas, par kuru būtu jārunā. Tas darbojās ziemeļu, smagajā tūristu reģionā, kur apmācīti ūdenslīdēji tūkstošiem iepludināja un nogalināja jūras zvaigzni. Valdība pievienoja otro laivu 2017. gada janvārī, un šogad to kopskaits būs astoņi.

Iedvesmojoties no plaši izplatītajiem lidojošajiem droniem, Dunbabins prātoja: “Vai mēs varam izveidot jūras dronu?”

Nesen Kvīnslendas federālās aģentūras un universitātes, štatā, kas robežojas ar Lielo Barjerrifu, ir izveidojušas tik ļoti nepieciešamo stratēģiju gan vadības programmas vadīšanai, gan prioritāšu noteikšanai pētījumiem, kas to informē. Ekologs Deivids Vestkots palīdz vadīt šos centienus, kā viņš saka: “Tā, ka mēs katru gadu netērējam tikai miljonus dolāru, lai nogalinātu lietas.”

Galvenais izaicināšanas programmas izaicinājums ir tas, ka ūdenslīdējiem atkal un atkal ir jāpārskata viens un tas pats rifs - kaut ko Bonins salīdzina ar “dārza ravēšanu” -, jo ērkšķu vainagus bieži slēpj klinšu un koraļļu labirintos un viņi ir aktīvāki nakts. “Pat dodoties uz vietu, kurā ir daudz ērkšķu vainagu, jūs varētu nogalināt katru redzēto, bet jūs tos neredzat,” saka Morgans Pratčets, rifu ekologs, kurš pēta šīs jūras zvaigznītes. "Tā ir lielā problēma."

Iedvesmojoties no plaši izplatītajiem lidojošajiem droniem, Dunbabins prātoja: “Vai mēs varam izveidot jūras dronu?” 2016. gadā viņa komanda universitātē sadarbojās ar Lielo barjerrifu fondu un pieteicās (un ieguva) USD 750 000 finansējumu no Google filantropiskā roka. Pārsniedzot slepkavas robota ideju, viņi ierosināja izstrādāt lētu, viegli lietojamu Šveices armijas nažu rifu uzraudzībai un pārvaldībai - kaut ko tādu, kas varētu administrēt nāvējošas injekcijas jūras zvaigznei, kā to darīja COTSbot, bet arī rīkoties ar šādiem uzdevumiem. kā koraļļu uzmērīšana, ūdens paraugu ņemšana un okeāna dibena kartēšana.

Divus gadus vēlāk dzimis RangerBot. Šis robots, kas ir aptuveni puse no COTSbot lieluma un svara un astotdaļas no izmaksām, balstās uz trim robotu redzamības sistēmām: vienu ērkšķu vainaga identificēšanai, vienu navigācijai un vienu attēlu ierakstīšanai un novērošanai. Tas “redz”, izmantojot vienu uz priekšu un vienu leju stereo kameru, katrai no tām apdzenot gaismas lukturu pāri, padarot nakts misijas tagad iespējamas. Pārvietošanās no pieciem līdz sešiem virzītājiem ļauj labāk manevrēt ap delikāto koraļļu kompleksiem un precīzāku novietojumu virs jūras zvaigznēm - lielas grūtības COTSbot, kurai nebija sānu vadības. Sistēma, ko kontrolē, izmantojot planšetdatoru, ir ļoti ērti lietojama, un tai ir nepieciešami tikai formāli treniņi. Noņemamas baterijas, kas var veikt misijas līdz astoņām stundām, piešķir vēl lielāku elastību.

Fotoattēls: Kvīnslendas Tehnoloģiju universitāte.

"Mēs nekad nepārspīlēsim cilvēku ar viņu veiklību, spēju izskatīties zem koraļļiem," saka Dunbabins no RangerBot zvaigznīšu atrašanas un nogalināšanas spējām, "taču mēs varam viņiem piedāvāt rīkus, kas var palīdzēt viņiem izcelties. . ”

RangerBot joprojām ir izmēģinājuma stadijā, taču šis funkciju komplekts varētu padarīt to par ideālu apsekojumiem, nodrošinot ātru izpēti par vietām, kur zvaigznītes ir koncentrētas visvairāk, un palīdzot kontroles komandām optimizēt centienus. Eksperti arī paredz robotu nosūtīšanu dziļākos vai bīstamākos ūdeņos, lai izvairītos no tādiem riskiem ūdenslīdējiem kā paaugstināts spiediens, haizivis un krokodili. Šobrīd “RangerBot, iespējams, ir visefektīvākais kā novērošanas mašīna, nevis kā vadības iekārta,” saka Vestkots, kurš tomēr galu galā paredz integrēt to pārvaldības programmā. "Paies ilgs laiks, pirms mums rifā būs tūkstošiem šo lietu, kas nogalinās ērkšķu jūras zvaigzni."

Pašlaik Dunbabīnam ir pieci roboti, darbos ir vēl pieci. Viņš ir saņēmis interesi par tik daudzveidīgiem pieteikumiem kā jūras zālāju apsekojumi un pietauvošanās pārbaudes. Oktobrī viņš un līdzstrādnieks ieguva apmēram 225 000 ASV dolāru par koraļļu atjaunošanas projektu, kas ietvers RangerBot pielāgošanu sēklu bojātiem rifiem ar koraļļu kāpuriem.

"Es domāju, ka man vajadzēs metienus metienos, lai izveidotu slepkavas robotu," atzina Dunbabins. Tā vietā kritiķi domā, vai tas ir pietiekami slepkava.

Jūras parka administrācija oktobra beigās novēroja pilnu RangerBot demonstrāciju, kas, pēc Dunbabina teiktā, nākamajos mēnešos radīs vēl vairāk funkciju un jaunu lietojumu. "Cilvēkiem rodas iespaids, ka šobrīd šī lieta nogalina jūras zvaigzni," saka Bonins, kurš cer turpināt uzzināt par tā potenciālu. “Mēs vēl neesam tur, bet tā ir aizraujoša tehnoloģija.”

Dienu, kad es pavadīju snorkelēšanu netālu no Taunsvilas, divi ūdenslīdēji nometa tikai aptuveni 70 jūras zvaigznītes. Bet viens ūdenslīdējs Vorens Hīdons, cilvēks, kurš izskatās laimīgs laika apstākļu dēļ no piecām niršanas desmitgadēm, saka, ka līdzīgi centieni, piemēram, janvārī, deva apmēram 700 ērkšķu vainagus. Viņiem beigsies laiks un ķīmiskās vielas, lai nogalinātu visas jūras zvaigznītes, viņš sacīja. Kad es redzēju šo rifu, apmēram 65 procenti tā koraļļu bija bojāti, galvenokārt ar ērkšķu vainagu palīdzību.

Tā kā koraļļi saskaras ar tik daudziem draudiem, atgūšana netiek garantēta, taču viena draudu noņemšana varētu palielināt viņu iespējas. “Koraļļi aug lēnāk,” saka Pratčets. "Bet es joprojām ceru, ka notiks atveseļošanās."

Tomēr daži apšauba, vai vispār ir jārisina problēma. Neviens neizliekas, ka izkaušanas programma izbeigs pašreizējo uzliesmojumu, un globālā sasilšana ir liela virs Lielā Barjerrifa nākotnes. Bet vairāki eksperti saka, ka, risinot jūras zvaigznītes problēmu, jūtas kaut kas, ko viņi var un vajadzētu darīt. Kā teica Pratchett: "Nav nepatīk, ja kāds mirst no vēža, jūs neārstējat viņa infekciju."

Rohans Kilbijs, tāpat kā Haidons, divus gadus ir nozāģējis jūras zvaigzni vietējā tūrisma firmā. Viņš šaubās, vai robots varētu pareizi ievadīt jūras zvaigzni īstajā vietā un nogalināt. “Esmu ļoti, ļoti skeptisks, ka robots to spēs,” saka Kilbijs. Bonins izvirzīja to pašu jautājumu.

"Es domāju, ka man vajadzēs metienus metienos, lai izveidotu slepkavas robotu," atzina Dunbabins. Tā vietā kritiķi domā, vai tas ir pietiekami slepkava.

Rifā es redzēju tuvu to, kas nepieciešams, lai nogalinātu šīs jūras zvaigznītes, kuru vietējās populācijas kādu dienu sabruks pašas un, ja nekas nemainīsies, sāks ciklu no jauna. Peldēdamies tieši virs bāla zelta koraļļu plaukta, es redzēju, kā Haidons noturējās pats, kad viņš divreiz ievietoja injekcijas pistoli drēgnajā zilajā un sarkanajā jūras zvaigznī. Atšķirīgā jūras zvaigzne, kas bija vairāk nekā pēda pāri, neizraisīja acīmredzamu reakciju, un es vēroju, kā Haidons izmantoja metāla āķi, lai to novilktu no rifa un ļautu radībai maigi pielīst līdz tās nāvei.