New Approaches To Autonomous Exploration At The Costa Rican Shelf Break

Nemesis y Sentinel

Dec. 12 2018

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Hace más de una década, el Dr. Camilli comenzó a trabajar con sus Slocum Gliders de manera muy similar a como lo hace un padre con sus hijos: esforzándose por darles herramientas para que puedan tomar decisiones inteligentes por sí mismos. A lo largo de los años, su equipo ha ido aumentando la autonomía de estos vehículos y hoy dos de ellos darán nuevos pasos. Sus nombres son Nemesis y Sentinel.

Inicialmente, cuando los vehículos autónomos se desplegaban en oceanografía, se les daba misiones muy simplificadas siguiendo una línea de ruta particular mientras recolectaban datos sin analizarlos. Al mismo tiempo, los científicos no recibirían retroalimentación de los robots, por lo que sería imposible entender el estado del vehículo para cumplir mejor los objetivos de la misión.

El Dr. Richard Camilli dirige el delicado despliegue del Slocum Glider, en la expedición de Robótica Coordinada 2 este año.SOI / Monika Naranjo Gonzalez

Eso era entonces

Y esto es ahora. Al permitir que los robots interpreten la información proveniente de sus sensores y subsistemas, los expertos esperan que comprendan mejor su entorno y elijan por su cuenta en qué áreas y aspectos se enfocarán para alcanzar mejor los objetivos de la misión. Los robots luego ajustarían la estrategia, incluyendo cuándo regresar y compartir sus hallazgos con los humanos.

Falkor cuenta con un grupo de ingenieros y científicos que colaboran para llevar esta tecnología innovadora aún más lejos. Los ingenieros están incorporando el conocimiento del científico en las herramientas de toma de decisiones que se están desarrollando. En realidad, están compartiendo el proceso de pensamiento de los científicos con los robots, haciéndolos más inteligentes. “Podemos tomar lecturas magnéticas del fondo marino, por ejemplo, y ver dónde hay áreas de variación magnética”, comparte Nick Pascucci, del laboratorio MERS MIT, que se centra en los sistemas autónomos de las naves espaciales. “Podemos ver cómo eso se relaciona con otras cosas como la fauna en el fondo marino, que podríamos querer investigar más. Así que lo que haría un científico es ver cuáles son todas esas interrelaciones y luego tomar decisiones basadas en los datos. Nuestra Inteligencia Artificial es capaz de hacer ese mismo tipo de razonamiento, a medida que obtenemos más información, actualizamos nuestra creencia de dónde puede ocurrir un fenómeno interesante y luego podemos decirle al robot ‘oye, quiero que vayas y encuentres cosas interesantes para nosotros basado en lo que ya sabes “. De esta manera, los robots pueden considerar automáticamente un gran número de objetivos y elegir los mejores para continuar su misión.

Esto incluso permitiría a los vehículos ajustar su misión, “el robot usaría toda la información adquirida para tomar decisiones sobre cómo administrar su uso de energía y lidiar con las fallas que puedan estar ocurriendo, de modo que sea lo suficientemente robusto como para continuar su misión incluso en un estado degradado”, explica el Dr. Richard Camilli, Científico Jefe. “En algunos casos, si uno de estos vehículos encuentra algo que es particularmente interesante, puede detener la misión y comenzar una completamente nueva por sí mismo, para inspeccionar esa área con más detalle”.

La investigación de Nick Pascucci se centra en las arquitecturas para sistemas autónomos robustos, incluidos los exploradores de aguas profundas y de espacio profundo.SOI / Monika Naranjo Gonzalez

Cerebros y herramientas

Los robots obtienen cerebros mejorados, por lo que pueden aprovechar mejor las herramientas que llevan. Tanto Nemesis como Sentinel llevan un conjunto estándar de sensores oceanográficos para la conductividad, la temperatura y la profundidad, pero además de eso, uno tiene un sistema de sonar avanzado y el otro un magnetómetro. El magnetómetro está destinado a identificar variaciones en el campo magnético de la Tierra para localizar diferentes estratos geológicos. El sonar permite al robot identificar las características del fondo marino en términos de batimetría y retrodispersión. Esta tecnología en sí misma verdaderamente sorprendente, pero se vuelve más impresionante cuando se considera la increíble eficiencia de estos vehículos. “Una de las grandes diferencias aquí es que estamos usando una infraestructura minimalista”, dice el Dr. Richard Camilli, “estos vehículos son pequeños y necesitan muy poca potencia. Para poner eso en perspectiva, todo el presupuesto de energía de uno de estos robots es aproximadamente lo que toma un teléfono celular. Eso incluye todos los cálculos, todas las comunicaciones y toda la propulsión. Por lo tanto, tienen que ser súper eficientes en términos de cómo llevan a cabo sus misiones y en términos de cuándo se comunican “.

Las profundidades marinas son extremadamente peligrosas, la presión del peso del agua sola aplastaría fácilmente a un humano. No tenemos que preocuparnos tanto por los robots. Es por eso que los expertos residentes están tratando de producir robots más baratos y capaces. Durante esta expedición, la idea es aprender sobre mejores prácticas para las estrategias de búsqueda y la gestión de la misión. No solo en términos de misiones individuales para un vehículo, sino para una campaña completa de robots coordinados que compartan información y tomen decisiones que sean científicamente significativas.

Los seres humanos son criaturas inteligentes y versátiles, pero no hay forma de que visitemos en el corto plazo algunos de los lugares a los que los robots sí pueden ir. Nemesis y Sentinel son nuestra mejor apuesta.

El Dr. Angelos Mallios observa al Falkor mientras el equipo se acerca al barco desde la costa de Costa Rica.SOI / Monika Naranjo Gonzalez

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