Dengan hanya 15 tahun, Evan BudzSeorang pelajar dari Dundas, Ontario, telah membangunkan penyu robot bawah air yang mampu mengesan pencemaran dan ancaman alam sekitar dengan ketepatan 96%. Ciptaannya, yang dinamakan Penyu Robot Bawah Air Bionik (BURT), telah mendapat tempat dalam salah satu pertandingan sains belia paling berprestij di Eropah, mencetuskan minat dalam komuniti penyelidikan kerana pendekatannya yang praktikal dan berkos rendah.
Jauh daripada menjadi projek sekolah yang mudah, BURT menggabungkan biomimikri, robotik dan kecerdasan buatan dalam peranti autonomi yang bergerak secara senyap di bawah air. Diinspirasikan oleh tingkah laku penyu yang menangkap ikan di Tasik-tasik Besar, Budz mencari alternatif kepada dron bawah air tradisional, yang sering bergantung pada kipas yang bising yang berpotensi membahayakan ekosistem yang ingin dikaji.
Penyu robotik yang diinspirasikan oleh alam semula jadi
Kebanyakan Dron bawah air komersial bergantung pada kipas Untuk bergerak, mereka menghasilkan bunyi bising, mengubah tingkah laku ikan dan spesies lain, malah boleh merosakkan habitat rapuh seperti terumbu karang atau kawasan air tawar. Memerhatikan bagaimana penyu bergerak dengan senyap di Tasik-tasik Besar, Evan Budz menghasilkan idea yang mudah tetapi berkesan: meniru gaya renang mereka.
Hasilnya ialah BURT, sebuah robot yang menggunakan sistem sirip fleksibel dan bukannya motor kipasSirip ini meniru corak pergerakan kura-kura sebenar, membolehkan pergerakan yang lancar dan senyap. Perbezaan ini, yang mungkin kelihatan kecil, adalah kunci kepada kerja saintifik kerana ia membolehkan penyelidik mengkaji persekitaran bawah air tanpa mengganggu fauna atau mengubah parameter yang ingin mereka ukur.
Terima kasih kepada pendekatan biomimetik ini, BURT boleh bergerak dalam kedua-dua terumbu karang seperti di habitat air tawarmerentasi kawasan sensitif tanpa menghasilkan pergolakan atau bunyi mekanikal yang berlebihan. Ini menjadikannya alat yang sangat menarik untuk projek pemuliharaan marin dan pemantauan ekosistem yang terdedah.
Satu lagi aspek reka bentuk yang relevan ialah robot telah direka untuk berfungsi dalam autonomi dan stabil di bawah airmengelakkan pergerakan secara tiba-tiba atau tidak dapat diramalkan. Kestabilan navigasi ini penting apabila tujuannya adalah untuk mengumpul data yang berkualiti dan mendapatkan imej atau ukuran yang setanding dari semasa ke semasa.
Kecerdasan buatan untuk memantau pencemaran dalam masa nyata
Jika bahagian luar BURT menarik perhatian kerana persamaannya dengan kura-kura, Lonjakan teknologi sebenar berada di bahagian dalam.Warga Kanada muda itu telah mengintegrasikan sistem pembelajaran mesin terus ke dalam robot, supaya ia boleh memproses data tanpa bergantung pada pelayan luaran atau sambungan darat yang berterusan.
Model kecerdasan buatan ini telah dilatih untuk Kenal pasti sisa plastik, spesies invasif dan tanda-tanda tekanan habaseperti pelunturan karang. Semasa robot bergerak, ia menangkap imej dan parameter persekitaran yang dianalisis oleh AI dalam masa nyata, menghasilkan peta masa nyata ancaman yang terdapat di kawasan yang dipantau.
Ujian yang dijalankan dengan sistem menunjukkan ketepatan 96% dalam mengesan faktor risiko ini, satu angka yang meletakkan prototaip setanding—dan malah di atas—banyak penyelesaian profesional yang memerlukan pasukan manusia untuk menyemak data sebaik sahaja rendaman selesai.
Keupayaan analitikal onboard ini membolehkan penyelidik dan juruteknik menerima makluman hampir serta-merta Berkenaan perubahan kualiti air, kehadiran sisa, atau penyebaran spesies yang bermasalah, dalam konteks di mana masa tindak balas adalah penting, seperti tumpahan yang tidak dijangka atau episod tekanan haba, mempunyai maklumat terkini membuat perbezaan antara mengurangkan kerosakan dan terlambat.
Tambahan pula, memandangkan ia tidak memerlukan pautan berterusan ke pelayan permukaan yang berkuasa, BURT mengurangkan kebergantungan pada infrastruktur yang mahal dan kompleksIni membuka peluang untuk menggunakan beberapa peranti secara selari bagi meliputi kawasan yang lebih luas, sesuatu yang amat berguna di pelabuhan besar, rizab marin dan kawasan pantai Eropah yang terdedah kepada tekanan manusia yang tinggi.
Teknologi kos rendah untuk masalah global
Salah satu ciri yang paling menarik perhatian komuniti saintifik ialah Robot itu dibina dengan bahan biasa dan perkakasan kos rendahBudz tidak mempunyai makmal universiti yang besar atau bajet sejuta dolar, tetapi komponen yang mudah diakses yang boleh didapati oleh sesiapa sahaja di pasaran.
Pendekatan ini menunjukkan bahawa Inovasi dalam robotik alam sekitar tidak semestinya eksklusif untuk pusat penyelidikan yang besarJika seorang pelajar sekolah menengah boleh mengesahkan sistem dengan ketepatan yang tinggi menggunakan sumber yang terhad, adalah munasabah untuk berfikir bahawa banyak projek warganegara atau pendidikan boleh mengikuti laluan yang sama.
Gabungan komponen mampu milik dengan kecerdasan buatan bersepadu Ini membentangkan senario yang menarik untuk apa yang dipanggil sains warganegara. Persatuan alam sekitar, kumpulan menyelam, institut atau pentadbiran tempatan pada masa hadapan boleh mempunyai alat yang serupa untuk memantau sungai, takungan, pantai dan kawasan perlindungan marin tanpa sentiasa bergantung pada kempen pengukuran sekali-sekala.
Dalam konteks Eropah, di mana kualiti air dan perlindungan biodiversiti marin Teknologi-teknologi ini, yang merupakan keutamaan yang ditetapkan oleh perundangan EU, sangat sesuai dengan strategi pengawasan berterusan yang dipromosikan oleh Brussels. Sistem autonomi dan kos efektif akan membolehkan pemantauan yang dipertingkatkan di kawasan yang sukar dicapai atau kawasan yang mempunyai sumber yang terhad.
Di luar kes khusus BURT, projek ini mencetuskan perdebatan yang semakin meningkat: Apakah peranan yang perlu dimainkan oleh kecerdasan buatan dalam pemuliharaan planet ini?Berbeza dengan wacana yang tertumpu pada risiko pekerjaan atau penggunaan AI secara komersial, inisiatif seperti ini menunjukkan aplikasi yang mempunyai kesan langsung terhadap perlindungan alam sekitar.
Dari garaj ke pameran saintifik Eropah
Karya Evan Budz tidak terhad kepada persekitaran tempatannya sahaja. Burt telah dipilih untuk mewakili Kanada dalam Pertandingan Kesatuan Eropah untuk Saintis Muda (EUCYS), salah satu pertandingan belia yang paling diiktiraf dalam bidang sains dan teknologi.
Pertandingan ini menghimpunkan di Eropah setiap tahun projek yang dibangunkan oleh pelajarSyarikat-syarikat ini membentangkan penyelesaian inovatif dalam bidang seperti kejuruteraan, bioperubatan, fizik dan kemampanan. Hakikat bahawa robot bawah air yang dicipta oleh seorang remaja telah mencapai tahap pengiktirafan ini menunjukkan potensinya sebagai alat pemantauan alam sekitar berskala besar.
Bagi komuniti penyelidik yang menumpukan pada pemuliharaan marin, peranti sedemikian Ia bertindak balas terhadap keperluan yang sangat spesifik.: untuk mempunyai sistem yang mampu mengesan perubahan mendadak dalam ekosistem pada saat ia berlaku, dan bukan beberapa hari atau minggu selepas data yang dikumpul oleh kapal penyelidikan atau kempen sekali sahaja diproses.
Tingkap peluang itu boleh menjadi kritikal untuk campur tangan sebelum ancaman menjadi tidak dapat dipulihkan. Jika teknologi yang diilhamkan oleh BURT digunakan secara sistematik dalam Zon pantai Eropah, rizab marin atau kawasan perlindunganAdalah mungkin untuk memperkukuhkan mekanisme amaran awal yang diperuntukkan dalam dasar alam sekitar Kesatuan Eropah.
Pengiktirafan antarabangsa projek ini juga menghantar mesej kepada institusi pendidikan dan badan saintifik Eropah: menyokong inisiatif belia dalam robotik Ia bukan sahaja memupuk kerjaya, tetapi juga boleh diterjemahkan kepada penyelesaian berguna untuk masalah sebenar, seperti pencemaran marin atau kehilangan biodiversiti.
Tingkap ke masa depan pemantauan ekologi
Terdapat satu lagi elemen projek yang tidak terlepas pandang: kemungkinan untuk mengembangkan teknologi jenis iniJika BURT telah menunjukkan bahawa robot yang berkesan boleh dibina dengan sumber yang terhad, versi yang dipertingkatkan boleh menggabungkan sensor tambahan untuk mengukur parameter seperti pH, kemasinan, kepekatan nutrien atau kehadiran logam berat.
Di Eropah, di mana penggunaan rangkaian pemerhatian marin dan pantaiSekumpulan peranti yang diilhamkan oleh penyu robotik ini boleh melengkapi boya, satelit dan stesen pantai sedia ada. Platform mudah alih ini akan menawarkan pandangan yang lebih terperinci tentang apa yang berlaku di bawah permukaan, terutamanya di kawasan yang datanya terhad pada masa ini.
Tambahan pula, hakikat bahawa AI disepadukan ke dalam robot itu sendiri menjadikannya lebih mudah untuk membayangkan senario di mana pelbagai peranti bekerjasama antara satu sama lainberkongsi maklumat dan menyelaras laluan penerokaan secara automatik. Kerjasama antara robot ini akan membolehkan mereka menempuh jarak yang lebih jauh tanpa meningkatkan kos operasi dengan ketara.
Di peringkat pendidikan, projek seperti Budz menunjukkan bahawa Robotik bawah air dan kecerdasan buatan boleh menjadi alat pendidikan berkuasa. Di institut dan universiti Eropah, pembangunan prototaip yang serupa dapat membantu pelajar mempelajari pengaturcaraan, elektronik, mekanik dan juga pengurusan data alam sekitar dengan pendekatan yang sangat praktikal.
Pada masa yang ditandai dengan kemajuan perubahan iklim, pencemaran laut dan sungai, dan kehilangan spesies yang dipercepat, mempunyai mata dan telinga autonomi di bawah air Ia bukan lagi satu rasa ingin tahu teknologi, tetapi satu keperluan bagi mereka yang cuba membuat keputusan termaklum tentang pengurusan ekosistem.
Apa yang bermula dengan seorang remaja yang menonton penyu berenang di Tasik-tasik Besar telah menjadi peringatan tentang sejauh mana gabungan rasa ingin tahu, teknologi yang boleh diakses dan kecerdasan buatan boleh membawa kitaPenyu robot BURT bukan sahaja mewakili kemajuan dalam pemantauan bawah air, tetapi juga membuka jalan untuk bentuk sains warganegara baharu dan generasi robot masa depan yang boleh memantau kesihatan perairan di Kanada, Eropah dan seterusnya secara senyap.
