Robots submarinos para controlar plaga de estrellas de mar corona de espinas

COTSbots

Los COTSbots son sistemas robóticos submarinos únicos

Durante las últimas décadas, personas de todo el mundo se han enfrentado a una gran variedad de amenazas ambientales. En Australia, estos incluyen riesgos asociados con el deterioro y destrucción de plantas, animales y otros organismos acuáticos que habitan los mares y océanos circundantes.

Monitorear la vida submarina siempre ha sido una prioridad tanto para el gobierno australiano como para los ambientalistas con sede en Australia. Una de las amenazas submarinas a las que actualmente se enfrenta Australia se refiere a la Gran Barrera de Coral, el arrecife de coral más grande del mundo, ubicado frente a la costa de Queensland en el Mar del Coral.

En los últimos años, más del 50% de la Gran Barrera de Coral fue destruida por las estrellas de mar corona de espinas (COTS, por sus singlas en inglés, Acanthaster planci), grandes invertebrados marinos cubiertos de largas espinas venenosas. Se sabe que estas puntiagudas y coloridas estrellas de mar comen pólipos de coral, que residen en los arrecifes de coral.

Investigadores de la Universidad Deakin y de la Universidad Murdoch en Australia, así como de la Universidad Azad de Khoemeinishar en Irán, han investigado recientemente la posibilidad de gestionar la propagación de COTS alrededor de los arrecifes de coral utilizando vehículos submarinos autónomos (AUV). En un artículo prepublicado en arXiv, presentaron un enfoque que permite que varios AUVs cooperen en la tarea de monitorear y controlar la presencia de COTS alrededor de la Gran Barrera de Coral para evitar más daños.

"Este artículo presenta un marco de asignación de tareas dinámicas cooperativas para una cierta clase de AUVs empleados para controlar el brote de COTS en la Gran Barrera de Coral de Australia", escribieron los investigadores en su artículo.

Inicialmente, Amin Abbasi, Somaiyeh MahmoudZadeh y Amirmehdi Yazdani, los tres investigadores que llevaron a cabo el estudio, consideraron de cerca el problema de monitorear y controlar COTS en el Mar del Coral. Posteriormente, introdujeron un framework que propone solucionar este problema utilizando un tipo específico de AUV, al que denominan COTSbots.

Los COTSbots son sistemas robóticos submarinos únicos desarrollados en la Universidad de Tecnología de Queensland (QUT), equipados con cámaras a bordo, un sistema de visión por computadora y un brazo robótico plegable con una larga aguja en su extremo. El robot navega bajo el agua en áreas específicas alrededor de los arrecifes de coral usando un sistema GPS para orientarse y recolecta imágenes bajo el agua usando sus cámaras a bordo. Luego, las imágenes son analizadas por una red neuronal artificial entrenada para detectar la presencia de COTS. Cuando el sistema detecta las estrellas de mar que se alimentan de corales, las inyecta con sales biliares letales usando la aguja al final de su brazo robótico.

estrella de mar corona de espinas devorando un arrecife

Como parte de su estudio, Abbasi, MahmoudZadeh y Yazdani diseñaron un mapa probabilístico del entorno alrededor de la Gran Barrera de Coral en el que operarían los COTSbots, delineando el terreno del fondo marino, los grupos de COTS y las costas. Luego desarrollaron un algoritmo heurístico llamado Heuristic Feel Cooperation (HFC), que permite a los COTSbot AUV exterminar cooperativamente tantas COTS como sea posible dentro de un período de tiempo específico.

estrella de mar corona de espinas (Acanthaster planci)Los investigadores evaluaron su marco de asignación de tareas dinámicas cooperativas en una serie de simulaciones. Además, realizaron análisis de rendimiento cuantitativos para probar el rendimiento del algoritmo HFC. Los hallazgos que reunieron hasta ahora son prometedores, ya que resaltan la efectividad de su marco para controlar el brote de COTS en áreas específicas.

"Los resultados de un análisis de Monte Carlo confirmaron la estabilidad y solidez del planificador al tratar con la deformación aleatoria de la distribución COTS y la topología ambiental", escribieron los investigadores en su artículo. "Además, el resultado comparativo del estudio demostró el rendimiento superior del algoritmo HFC en comparación con el método de asignación de tareas basado en GA de referencia".

En el futuro, este framework podría ayudar a monitorear y erradicar grupos de COTS que amenazan la supervivencia de la Gran Barrera de Coral de Australia. Hasta ahora, Abbasi, MahmoudZadeh y Yazdani solo han evaluado su enfoque en simulaciones. Sin embargo, ahora planean realizar una serie de pruebas de campo para probar su efectividad en el mundo real.

Artículo científico: A cooperative dynamic task assignment framework for COTSBot AUVs

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