Horizon 2020

Roboter unter Wasser

Weit sind die Ozeane, tief und geheimnisvoll. Tatsache, sie zählen nach wie vor zu den am wenigsten erforschten Gebieten unseres Planeten – und sind doch in allen Belangen vom Klima über Biodiversität bis hin zur Ernährung der Menschheit essentiell. Nun sind die Ozeane aber auch Umgebungen, die sich so leicht nicht erforschen lassen. Auch nicht mittels Sensoren, die unter Wasser eingesetzt werden. Da ist der Druck, da ist die Korrosion und um die Sichtverhältnisse ist es auch nicht gerade zum besten bestellt.

Biologische und...                                                                                   

Biologische und...                                                                                   

Aber jetzt ersinnen Forschungseinrichtungen neue Wege, den Meeren ihre Daten zu entlocken. Die submarine Forschung wird Robotern übertragen.

In Nature Communications publizierte dieser Tage Jules Joffe von der University of California San Diego seine Entwicklung eines blumentopfgroßen Tauchroboters.

Nicht die Größe des Roboters ist es, die ihn interessant macht, es ist seine Fähigkeit in Schwärmen eingesetzt zu werden. So dass der Schwarm den Meeresströmungen folgt, Teil des Ozeans wird und Daten von Geschwindigkeit, Richtung bis hin zur Konzentration an Plankton sammelt und weiterleitet.

Im Grunde genommen ganz einfach.

Somit erweitert der Mensch ganz nebenbei die Lebensformen der Ozeane. Zugegeben, um künstliche. Aber immerhin.

Dennoch, das Bild hat etwas für sich: Roboter in Muschelform, die sich am Meeresboden festsetzen und dann und wann in Schwärmen den Ort wechseln; Roboter in Fischform, die in die Tiefe des Meeres abtauchen; Roboter in Seerosenform, die an der Meeresoberfläche treiben – und das alles im koordinierten kommunikativen Zusammenspiel. Eine Gesellschaft künstlicher Intelligenz, die autonom Umweltdaten erhebt, Informationen zu den Einflüssen von Industrie, Tourismus, Verkehr und Bewohnern auf die Wasserwelt.

In der Lagune von Venedig wird exakt dieses übrigens schon umgesetzt. Dort nutzen aMussels Strömungen, um sich von einer Messung zur nächsten fortzubewegen während die wendigen und schnelle aFish als Informationsbrücke zwischen den artifiziellen Muscheln und den aPads, den ebenso artifiziellen Seerosen (die Solarenergie speichern), dienen. Alles in allem ein einzigartig engmaschiges Unterwasser-Monitoring-System, mit dessen Hilfe die vielfältigen Wechselwirkungen innerhalb der Lagune aufgezeigt werden, und die dabei helfen, künftige Schäden zu vermeiden.

.... künstliche Lebensformen.                                       

.... künstliche Lebensformen.                                       

Unterwassergebiete in Hinblick auf ihre Wasserqualität, Bodenbeschaffenheit und Umwelteinflüsse zu überwachen wird immer wichtiger, gleichzeitig handelt es sich dabei um eine ebenso aufwändige wie kostenintensive Aufgabe. Zumal in Gegenden, die wie die Lagune von Venedig so vielen verschiedenen und intensiven externen Einflüssen ausgesetzt sind.

Der autonome Roboterschwarm vereint nun mehrere Vorteile: Schwarmsysteme sind widerstandfähig, preiswert und extrem anpassungsfähig. Die Kommunikation zwischen den artifiziellen Muscheln, Fischen und Seerosen basiert auf einem Algorithmus, der aus der Kommunikation zwischen sozialen Insekten, Fischen und Schleimpilzen abgeleitet wurde. Eingesetzt werden WLAN, Bluetooth, elektrische Felder und Blinksignale im Nahfeld, aus der Distanz sind es mobile Datenübermittlung und Hydro-Akustik. 

Zudem funktionieren diese Systeme ohne zentrale Steuereinheit, wodurch sie auch dann Aufgaben lösen können, sollten einzelne Einheiten ausfallen. Und: Da der einzelne Roboter im Schwarm über weniger Fähigkeiten verfügen können muss, ist die Produktion der schwärmenden künstlichen Intelligenz günstiger. In den Gewässern rund um Venedig kommen seit Herbst 2016 insgesamt 120 autonome Roboter zu Einsatz. Im Rahmen des über „Horizon 2020“ finanzierte EU-Forschungsprojekts „subColTron“ werden mehr Umweltdaten als zuvor an den verschiedensten Plätzen in der vielseitigen Unterwasserwelt der Lagune gesammelt werden. Einem Schwarm gleicht auch die Mischung europäischer Forschungseinrichtungen, die an diesem Projekt beteiligt ist. Das Artificial Life Lab der Karl-Franzens-Universität in Graz hat die Koordination über, kooperiert wird italienischen, kroatischen, belgischen, französischen und deutschen Instituten. (fvk)

Photos: ©Lance Anderson/Unsplash//© subcoltron/Karl-Franzens-Universität Graz