Норвегия — крупнейший в мире производитель атлантического лосося, выращенного на фермах, и ведущий экспортёр морепродуктов. Согласно данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации, Соединённые Штаты остаются крупнейшим импортёром этих продуктов.
Два студента MIT недавно посетили Тронхейм, Норвегия, чтобы изучить передовые технологии, разрабатываемые и внедряемые в морской аквакультуре.
Беккет Дево, старший студент в области искусственного интеллекта и принятия решений, и Тони Тан, младший студент в области машиностроения, впервые работали с MIT Sea Grant в рамках Программы возможностей для научных исследований для студентов (UROP). Они участвовали в проектах, посвящённых разработке генераторов волн и применению машинного обучения для анализа здоровья личинок устриц в инкубаториях.
Хотя прибрежная аквакультура является хорошо налаженной отраслью в Массачусетсе и Соединённых Штатах, фермерство в открытом океане здесь всё ещё находится в зачаточном состоянии, сталкиваясь с уникальными и сложными проблемами.
Чтобы лучше понять эту развивающуюся отрасль, MIT Sea Grant совместно с программой National Sea Grant College Program создали совместную инициативу AquaCulture Shock, получив финансирование от гранта на образовательные путешествия в области аквакультурных технологий. В сотрудничестве с программой MIT-Scandinavia MISTI (MIT International Science and Technology Initiatives) MIT Sea Grant организовал для Дево и Тана летнюю стажировку в SINTEF Ocean, одном из крупнейших исследовательских институтов в Европе.
«Возможность работать над этим практическим проектом в области аквакультуры под эгидой всемирно известного исследовательского института в регионе мира, известном своими инновациями в области морских технологий, — вот что такое MISTI», — говорит Мадлен Смит, управляющий директор MIT-Scandinavia. «Студенты не только получают ценный опыт в своих областях обучения, но и развивают культурное понимание и навыки, которые помогут им стать будущими мировыми лидерами».
Оба студента работали в лаборатории робототехники и автономных систем в области аквакультуры (ACE-Robotic Lab) в SINTEF Ocean, учреждении, предназначенном для разработки и тестирования новых технологий в области аквакультуры.
«В Норвегии уникальная география с фьордами, — говорит Свейнгонг Орем, научный руководитель группы робототехники и автоматизации в SINTEF Ocean. — У вас много защищённых вод, что делает эту территорию идеальной для морской аквакультуры».
Он считает, что вдоль побережья Норвегии насчитывается около тысячи рыбных ферм, и рассказывает о некоторых инструментах, используемых в отрасли: системах принятия решений для сбора и визуализации данных для фермеров и операторов; роботах для инспекции и очистки; датчиках окружающей среды для измерения кислорода, температуры и течений; эхолотах, которые посылают акустические сигналы для отслеживания местонахождения рыбы; и камерах для оценки биомассы и настройки кормления.
«Кормление — это огромная проблема, — отмечает он. — Корм — это самая большая статья расходов, и оптимизация кормления приводит к значительному снижению затрат».
Во время стажировки Дево сосредоточился на проекте, в котором используется искусственный интеллект для оптимизации кормления рыбы. «Я пытаюсь учитывать различные особенности фермы — например, размер рыбы или температуру воды… и использую это, чтобы попытаться дать фермерам оптимальное количество корма для достижения наилучших результатов, одновременно экономя деньги на корме», — объясняет он.
В той же лаборатории Тан работал над моделированием подводной системы манипулирования транспортными средствами для навигации по фермам и устранения повреждений на сетчатых сетях с помощью роботизированной руки. Орем говорит, что сегодня в Норвегии работают тысячи аквакультурных роботов. «Масштаб огромен, — говорит он. — Невозможно, чтобы 8 тысяч человек управляли 8 тысячами роботов — это экономически и практически нецелесообразно. Поэтому уровень автономности у всех этих роботов необходимо повышать».
Сотрудничество между MIT и SINTEF Ocean началось в 2023 году, когда MIT Sea Grant принял у себя Элени Келасиди, приглашённого научного сотрудника из ACE-Robotic Lab. Келасиди сотрудничала с директором MIT Sea Grant Майклом Триантафиллоу и профессором машиностроения Фемистоклисом Сапсом над разработкой контроллеров, моделей и подводных аппаратов для аквакультуры, а также исследовала взаимодействие человека и рыбы.
«У нас было долгое и плодотворное сотрудничество с Норвежским университетом науки и технологий (NTNU) и SINTEF, которое продолжается благодаря важным усилиям, таким как проект по аквакультуре с доктором Келасиди», — говорит Триантафиллоу. «Норвегия находится в авангарде морской аквакультуры, и MIT Sea Grant инвестирует в эту область, поэтому мы ожидаем отличных результатов от сотрудничества».
Келасиди, которая сейчас является профессором NTNU, также возглавляет лабораторию полевых роботов, занимаясь разработкой устойчивых роботизированных систем для работы в очень сложных и суровых условиях. «Аквакультура — одна из самых сложных областей для демонстрации автономных решений, потому что всё находится в движении», — говорит она.
Келасиди описывает аквакультуру как глубоко междисциплинарную область, требующую большего количества студентов, имеющих опыт как в биологии, так и в технологиях. «Мы не можем разрабатывать технологии, которые применяются в отраслях, где у нас нет биологических компонентов, а затем применять их где-нибудь, где у нас есть живая рыба или другие живые организмы», — объясняет она.
Орем подтверждает, что обеспечение благополучия рыб является основным стимулом для исследователей и компаний, работающих в аквакультуре, особенно по мере роста отрасли. «Так что главный вопрос в том, — говорит он, — как этого добиться?»
MIT Sea Grant и программа MIT-Scandinavia MISTI в настоящее время набирают новую группу из четырёх студентов MIT для стажировки в Норвегии этим летом в институтах, продвигающих технологии морского фермерства, включая лабораторию полевых роботов NTNU в Тронхейме. Студентам, заинтересованным в автономности, глубокому обучению, имитационному моделированию, подводным роботизированным системам и другим областям, связанным с аквакультурой, предлагается связаться с Лили Кейз (Lily Keyes) в MIT Sea Grant по адресу электронной почты keyes@mit.edu.
1. Какие технологии и инновации в области морской аквакультуры изучают студенты MIT в Норвегии?
Студенты MIT изучают передовые технологии в морской аквакультуре, включая разработку генераторов волн и применение машинного обучения для анализа здоровья личинок устриц в инкубаториях. Они также работают над проектами, связанными с оптимизацией кормления рыбы с помощью искусственного интеллекта и моделированием подводной системы манипулирования транспортными средствами для навигации по фермам и устранения повреждений на сетчатых сетях.
2. Какие проблемы и вызовы стоят перед отраслью морской аквакультуры в Норвегии?
В Норвегии уникальная география с фьордами, что делает эту территорию идеальной для морской аквакультуры. Однако отрасль сталкивается с уникальными и сложными проблемами, такими как необходимость повышения уровня автономности роботов, оптимизация кормления рыбы и обеспечение благополучия рыб.
3. Какие инструменты и технологии используются в морской аквакультуре для сбора и анализа данных, инспекции и очистки, а также для мониторинга окружающей среды?
В морской аквакультуре используются системы принятия решений для сбора и визуализации данных, роботы для инспекции и очистки, датчики окружающей среды для измерения кислорода, температуры и течений, эхолоты для отслеживания местонахождения рыбы и камеры для оценки биомассы и настройки кормления.
4. Какие перспективы сотрудничества между MIT и исследовательскими институтами в Норвегии в области морской аквакультуры?
Сотрудничество между MIT и SINTEF Ocean началось в 2023 году, и MIT Sea Grant инвестирует в эту область. Ожидается, что сотрудничество приведёт к отличным результатам и развитию технологий в морской аквакультуре. MIT Sea Grant и программа MIT-Scandinavia MISTI набирают новую группу студентов MIT для стажировки в Норвегии этим летом в институтах, продвигающих технологии морского фермерства.
5. Какие навыки и знания необходимы студентам для успешной работы в области морской аквакультуры?
Для успешной работы в области морской аквакультуры студентам необходимы навыки и знания в области биологии и технологий. Они должны понимать особенности аквакультуры и уметь разрабатывать технологии, которые применяются в отраслях, где есть живые организмы.