Крайстчёрч, 29 мая: искусственный интеллект проникает в морские глубины благодаря разработке новозеландских инженеров — умного морского дрона для аквакультурной отрасли.
«Чтобы расширить наш сектор аквакультуры, нам нужна эта технология», — говорит руководитель проекта профессор Ричард Грин из Кентерберийского университета.
«Естественным шагом является выяснение того, как мы можем улучшить продовольственную безопасность в мире. Позволив автоматизировать уже существующее фермерство, мы могли бы расширить его масштабы без непомерно высоких затрат».
Океан — это место постоянных волн, течений и движения живых существ в трёх измерениях. Это сложное пространство для человека, чтобы посещать его и собирать данные. Искусственный интеллект (ИИ) сделал значительный шаг в этой области благодаря инновациям, таким как ReefCloud, для сбора и анализа изображений рифов, упрощая и ускоряя отчётность о состоянии рифов.
Теперь инженеры Кентерберийского университета разрабатывают подводный беспилотный аппарат (AUV) с поддержкой ИИ, который может появиться на рыбных фермах и причалах по всему Тасману, а технология потенциально найдёт применение во всём мире.
Аквакультура Новой Зеландии
Аквакультура Новой Зеландии оценивается в 600 миллионов долларов (650 миллионов новозеландских долларов), а морепродукты экспортируются в 81 страну. Основное внимание уделяется местным мидиям-гребешкам (Perna canaliculus) и двум завезённым видам: тихоокеанской устрице (Crassostrea gigas) и королевскому или чавыче (Oncorhynchus tshawytscha).
Морская аквакультура является дорогостоящей и сталкивается с такими проблемами, как биообрастание (чрезрастание сетей и раковин моллюсков морскими организмами), которое может влиять на качество воды и усложняет мониторинг роста, особенно у моллюсков. Потенциально нежелательные виды на сетях и верёвках для моллюсков включают местных чёрных мидий и потенциально вредных инвазивных грязевых червей.
Дрон Poseidon
«Мы работали с широким кругом представителей аквакультурной отрасли, что было очень полезно для понимания их потребностей и сбора большего количества данных», — говорит Грин.
«Самые сложные проблемы связаны с тонкими линиями мидий. В настоящее время производители мидий используют медленное многомиллионное судно с большим краном, поднимают линии, чтобы попытаться получить оценку и взять пробу».
Эту работу мог бы взять на себя дрон с поддержкой ИИ.
Бортовой ИИ приблизит AUV к верёвкам с мидиями или рыболовным сетям, которые движутся в трёх измерениях, часто в районах с быстрым течением. Камеры на дроне делают десятки фотографий с разных ракурсов для последующего создания 3D-изображения. Также разрабатывается выдвижная клешня для взятия образцов на анализ.
Ричард Грин рассказал Cosmos: «Можно просто взять пару человек на очень быстрой лодке, бросить AUV за борт. Он просто сканирует верёвки с мидиями вверх и вниз и в течение нескольких минут выдаёт все размеры, подсчёт и даже приносит образцы».
Проект является результатом 10 лет исследований.
Навигация дрона в постоянно движущейся среде
Технология, подобная «Доплеровскому логу скорости», сделала это возможным, говорит Грин. Лог использует «эффект Доплера» — частоты звуковых волн меняются в зависимости от относительного положения источника волны и наблюдателя.
Представьте себе скорую помощь, приближающуюся сзади; высота тона сирены меняется, когда она проезжает мимо. Это происходит из-за эффекта Доплера. AUV от UC отражает звуковые волны от морского дна, а бортовые датчики дрона фиксируют изменение частоты, которое прямо пропорционально скорости аппарата.
Также есть GPS, акселерометры и гироскопы, которые сообщают AUV его местоположение в трёхмерном пространстве. «Насколько сильно вы меняете угол или насколько сильно вы двигаетесь, если вы ускоряетесь. Это помогает стабилизировать», — говорит Грин.
«Вы не обязательно хотите сидеть там, как камень относительно морского дна. Море толкает, вы тратите впустую столько энергии, и вам нужно отслеживать мидийную ферму. Но также нужно учитывать, что делает вода, потому что мидийная ферма и вода не обязательно движутся в одном направлении», — говорит аспирант Тим Ренсен, который разрабатывает AUV и программное обеспечение для своей кандидатской работы по искусственному интеллекту и компьютерному зрению.
«Нам нужно объединить все эти датчики вместе с различными весами в зависимости от того, что мы делаем», — говорит Грин. Всё это координируется «роботизированным мозгом» — процессором NVIDIA, добавляет Ренсен.
ИИ также позволил команде предсказывать трёхмерное расположение верёвок с мидиями примерно на секунду вперёд, решая проблему постоянного движения.
«Крайне недооценивают, насколько трудными на самом деле являются роботы в дикой природе».
«В этом разница между заводским роботом и роботом в дикой природе. Заводские роботы просто выполняют движения по заранее запрограммированному пути, тогда как робот в дикой природе должен адаптироваться. У него должна быть intelligence, чтобы реагировать, он должен учиться, потому что среда меняется», — говорит он.
«Все эти работы объединились в нужный момент, потому что нам нужны были высококачественные алгоритмы ИИ; действительно быстрая обработка, чтобы сделать это быстрее и дешевле; улучшенная технология камер; и светодиодное освещение. 10 лет назад это было бы невозможно», — говорит Грин.
Дрон с поддержкой ИИ находится на стадии рабочего прототипа. Последняя версия называется Poseidon, в честь греческого бога моря.