الجديد الجديد

يمكن أن تساعد القتلة الروبوتات إنقاذ الحاجز المرجاني العظيم؟

يستخدم الباحثون في أستراليا تقنية مستقلة لمحاربة آفة يصعب قتلها

التوضيح: ديريك إركولانو

لقد رصدت أحدهما صباح أحد الأيام الصافية في شهر سبتمبر ، أثناء السباحة في المياه الفاترة حول الحاجز المرجاني العظيم. إن نجم البحر المذهل ، ولون الكابيرنيت والرياضات التي تربو على أكثر من عشرة أذرع ، يحتضن جانب سلسلة من الشعاب المرجانية المنحنية بلطف. يبدو جميلًا وخطيرًا ، وليس فقط لأني أعلم أن الأشواك الطويلة التي تغطيها مصبوغة بالسم.

هذا المخلوق ، الذي يقع على بعد ساعتين بالقارب من تاونسفيل ، قبالة الساحل الشمالي الشرقي لأستراليا ، يُعرف باسم نجم البحر تاج الأشواك. على الرغم من أنها أول مرة رأيتها على الإطلاق ، إلا أنها ليست بعيدة عني. منذ عام 2010 ، كان الطاعون منهم ، الذي يصل عددهم إلى مكان ما بالملايين ، يستهلك بشكل منهجي الحاجز المرجاني العظيم ، الذي يمثل آخرًا في سلسلة من التهديدات الوجودية لنظام الشعاب المرجانية الذي أصيب بالفعل بأعاصير شديدة وضعفته نوبات المياه الدافئة الاستثنائية. .

وليس هذا هو أول اندلاع. منذ عام 1962 ، ارتفع عدد سكانها إلى "تفشي" الوضع على الشعاب المرجانية كل 17 عامًا تقريبًا ، بدءًا من شمال كيرنز وانتشر جنوبًا في موجات ، وهي يرقات عائمة حرة تحملها التيارات. بعد الاستقرار على الشعاب المرجانية ، فإنها تتحول إلى نجوم صغيرة ، من المستحيل اكتشافها. إنهم لا يبدأون في تناول المرجان حتى يصل إلى ستة أشهر على الأقل ، بينما لا يزالون أصغر من عشرة سنتات.

الصورة من قبل المؤلف.

ولكن من هناك ، يبدأون في النمو ويأكلون بجدية ، وسرعان ما يشبهون أسمائهم التوراتية. أصبح نجم البحر جيشًا يسير على معدة تنبثق من أفواههم ، ويهضم الطبقة الرفيعة من المرجان الحي تحتها ، ويفضل المرجان الأسرع نموًا ، الأشد تضرراً من التبييض الناجم عن ارتفاع درجات حرارة البحر.

كل ذلك طريقة للقول: من الواضح أن هذا المخلوق قبلي يحتاج إلى الموت. لكن الغواصين الذين تكمن مهمتهم في قتل تاج الشوك على طول هذه الشعاب المرجانية ليسوا في الأفق. قبل مضي وقت طويل ، اختفى الشرير الشرير المتحلل. هذا هو المكان الذي تأتي فيه الروبوتات القاتلة.

قبل ذلك بيومين ، كنت أقف في مختبر مضاء بشكل مشرق في بريسبان ، على بعد 800 ميل أسفل الساحل ، وأمسك بجهاز Samsung اللوحي وأخطط لقتل مستهدف. أمامي كان هناك خمسة روبوتات تحت الماء ، طول كل منها حوالي 2.5 قدم وعرضها 1.5 قدم. كانت ملونة باللون الأصفر والأسود ، مثل الدبابير ، وجاءت مع لدغة لمطابقة: كل واحد قادر على العثور على وقتل نجم البحر تاج الشوكة دون تدخل بشري. يقول ماثيو دونبابين ، عالم الروبوتات المبتهج من جامعة كوينزلاند للتكنولوجيا: "هذا RangerBot".

بدأت فكرة RangerBot في عام 2005 ، عندما أنشأ Dunbabin وطالب خوارزمية يمكنها التعرف على الآفات. في حين أن نظامهم قد حدد بشكل صحيح نجم البحر حوالي 67 في المئة من الوقت - الذي يعتبر أحدث ما كان في ذلك الوقت - إلا أن Dunbabin كان محبطًا بتحدي عملي أكثر بكثير: ميكانيكا قتلهم فعليًا.

مصدر الصورة بجامعة كوينزلاند للتكنولوجيا.

في الماضي ، كان الناس قد جربوا عدة طرق لقتل تاج الأشواك: سحبهم يدويًا من الشعاب المرجانية للتخلص منها على الأرض ؛ تقديم صدمة كهربائية. تقطيع أجسامهم (فقط لتجديدهم) ؛ أو حقن أجسامهم وما يزيد عن 20 قطعة سلاح بمواد كيميائية سامة أو حمضية - وهي الطريقة التي يفضلها عدد قليل من الغواصين الذين يعملون في ذلك الوقت لإعدام جمهور أسماك نجم البحر في المواقع السياحية الشعبية.

يمكن لبرنامج Dunbabin التعرف على نجم البحر ، لكنه كان بعيدًا عن امتلاك التكنولوجيا اللازمة لقتلهم. لحسن الحظ ، لم يكن بحاجة لذلك. في عام 2014 ، وجد الباحثون أن المحاليل المشتقة من الملح والصفراء تسببت في تفاعل مناعي شديد ومميت في تاج الأشواك ، مما تسبب في نفوق جميع الأسماك باستثناء نجم البحر الأكبر برصاصة أحادية تبلغ 10 مليلتر.

"كان هذا هو مغير اللعبة" ، قال دنبابين. "عندما سمعنا ذلك ، فكرنا ،" حسنًا ، يمكننا إعادة النظر في هذا. "

بدأ هو وزملاؤه في بناء سلف RangerBot ، وهي مركبة صفراء مستقلة تشبه الطوربيد تدعى COTSbot (COTS هي اختصار لنجم بحر التاج الأشواك). تم ربط الذراع أسفل جسمه بالهواء المضغوط القابل للطي مع حقنة لحقن محلول الملح الصفراء. حملت ليترين من المحلول ، أي ما يعادل 200 حقنة لكل رحلة.

لجمع الصور لتدريب نظام الكشف عن COTSbot (والمساعدة في اكتشاف أفضل الزوايا والموقع لتقديم الحقن) ، علقت Dunbabin كاميرات GoPro على مدافع الحقن للغواصين الذين يقومون بتمشيط الشعاب المرجانية من أجل نجم البحر. بعد ذلك ، قام فريق Dunbabin بتغذية هذه الصور وغيرها - أكثر من 100000 الإجمالي - في نموذج للتعلم العميق ، والذي تعلم بمساعدة من زميل Dunbabin Feras Dayoub ، التمييز بين نجم البحر ذو التاج الكثيف المسلح ، على سبيل المثال ، المتفرعة staghorn المرجان.

الصورة من قبل المؤلف.

تطوير روبوت قاتل مستقل لا يخلو من التحديات. كانت الصور من الإنترنت ، التي استُخدمت مبكراً في تطوير رؤية الروبوت ، غالبًا ما يطلق عليها Dunbabin "طلقات البهجة" ، وهي مؤطرة ومضاءة تمامًا ، بدلاً من نجم البحر نصف المخفي المحيط حول المرجان الذي كان من المرجح أن يواجهه الروبوت. في الوقت نفسه ، أراد فريق الروبوتات تجنب الوقوع في المعدات في الشعاب المرجانية أثناء مطاردة المخلوقات المخفية هذه وقرر التركيز على نجم البحر الذي يعتبرونه متاحًا نسبيًا - أي مع عرض 40 في المائة على الأقل من جسمه.

طورت COTSbot القدرة على التعرف على هذه السمكة النجمية بدقة 99.4 في المائة ، ووفقًا لدنبابين ، قدمت الحقن لأكثر من 200 نجم من الأسماك النجمية في حياتها الآلية لمدة عامين. ولكن بطول أكثر من أربعة أقدام و 66 جنيهًا وتكلف عشرات الآلاف من الدولارات ، كان COTSbot - الذي تطلب أيضًا خبيرًا للعمل - دليلًا على المفهوم ، وليس أداة أخيرة. لقد حان الوقت لإعادة تصميم كاملة.

السبب الدقيق وراء تفشي التاج الشوكي غير واضح ، لكن يبدو أن هناك عدة عوامل في اللعب. أولاً ، ينمو نجم البحر سريعًا ويتكاثر بكثرة. يمكن للإناث العازبات إطلاق ما يصل إلى 65 مليون بيضة في السنة. ثانيًا ، تغمر المغذيات مصادر مثل مزرعة قصب السكر بالمياه الساحلية ، مما يوفر الغذاء الوفير للعوالق النباتية التي تستهلك سمكة نجم اليرقات. أخيرًا ، فرط الناس في صيد الحيوانات المفترسة التي تأكل هذه اللافقاريات على كل مستوى. في ظل هذه الظروف ، يبدو أن نجم نجم التاج الشوكى يزدهر. الحاجز المرجاني العظيم ، أقل من ذلك.

ومع ذلك ، بدا أن الحكومة الأسترالية بطيئة في معالجة الطفرات التي حدثت في نجم البحر الذي يتناول الشعاب المرجانية حتى وقت قريب ، حيث أصبحت التوقعات العامة للشعاب المرجانية أكثر خطورة. تقول ماري بونين ، مساعدة مدير برنامج إدارة نجم البحر في تاج نجم البحر في هيئة جريت بارير ريف مارين بارك ، الجهة الرائدة: "بدأ البرنامج الحكومي للتحكم على نطاق واسع في عام 2012 ، أي بعد عامين من بدء تفشي المرض الحالي". وكالة إدارة الشعاب المرجانية.

الصورة من قبل المؤلف.

بين عامي 2012 و 2017 ، كان برنامج التحكم في تاج الأشواك التابع للحكومة يتكون من سفينة واحدة مخصصة ولا توجد استراتيجية شاملة للحديث عنها. كانت تعمل في المنطقة الشمالية ذات الكثافة السياحية ، حيث قام الغواص المدربون بحقن نجم البحر وقتلهم بالآلاف. أضافت الحكومة قاربًا ثانيًا في يناير 2017 وسيصل هذا العام إلى ثمانية.

تساءل دونبابين مستلهماً التبني الواسع للطائرات بدون طيار ، "هل يمكننا إنشاء طائرة بدون طيار من البحر؟"

في الآونة الأخيرة ، تقوم الوكالات الفيدرالية والجامعات في كوينزلاند ، وهي الولاية المتاخمة لجريت باريير ريف ، بوضع هذه الاستراتيجية التي تمس الحاجة إليها ، سواء بالنسبة لكيفية توجيه برنامج التحكم أو كيفية إعطاء الأولوية للبحوث التي تنوه بها. يساعد عالم البيئة ديفيد ويستكوت في قيادة تلك الجهود ، كما يقول ، "حتى لا ننفق ملايين الدولارات كل عام في قتل الأشياء".

يتمثل أحد التحديات الرئيسية لبرنامج الإعدام في أنه يتعين على الغواصين إعادة النظر في نفس الشعاب المرجانية مرارًا وتكرارًا - شيء يقارن بونين بـ "إزالة الأعشاب الضارة بحديقة" - لأن تاج الأشواك غالبًا ما يتم إخفاؤه في متاهات من الصخور والمرجان. ليل. يقول مورجان براتشيت ، عالم البيئة في الشعاب المرجانية الذي يدرس نجم البحر: "حتى عندما تذهب إلى موقع به الكثير من تيجان الأشواك ، فقد تقتل كل من تراه ، لكنك لا ترى كلهم". "هذه هي المشكلة الكبيرة."

تساءل Dunbabin ، مستوحى من تبني الطائرات بدون طيار على نطاق واسع ، "هل يمكننا إنشاء طائرة بدون طيار من البحر؟" في عام 2016 ، عقد فريقه في الجامعة شراكة مع مؤسسة Great Barrier Reef وتقدّم بطلب (وفاز) بمبلغ 750،000 دولار أسترالي في شكل تمويل من جوجل ذراع الخيرية. بتجاوز فكرة وجود روبوت قاتل ، اقترحوا تطوير سكين من الجيش السويسري منخفض التكلفة وسهل الاستخدام من أجل مراقبة الشعاب المرجانية وإدارتها ، وهو أمر يمكن أن يدير الحقن المميتة لنجم البحر مثل COTSbot ، ولكن أيضًا التعامل مع مهام مثل كما مسح المرجان ، وجمع عينات المياه ، ورسم خرائط قاع المحيط.

بعد ذلك بعامين ، ولدت RangerBot. يعتمد هذا الروبوت ، وهو ما يقرب من نصف حجم ووزن COTSbot وثامن التكلفة ، على ثلاثة أنظمة للروبوت الآلي: واحدة لتحديد تاج الأشواك ، واحد للملاحة ، والآخر لتسجيل الصور والمراقبة. إنه "يرى" باستخدام كاميرا استريو واحدة للأمام وكابل استريو هبوطي ، يحيط كل منها بزوج من الأضواء ، مما يجعل المهام الليلية ممكنة الآن. يتيح الانتقال من خمسة إلى ستة محركات دفع أفضل للمناورة حول مجمعات الشعاب المرجانية الدقيقة وتحديد المواقع بدقة أكبر على نجم البحر - وهي مشكلة كبيرة بالنسبة لـ COTSbot ، التي لم تتح لها السيطرة الجانبية. النظام ، الذي يتم التحكم فيه عن طريق الكمبيوتر اللوحي ، سهل الاستخدام بشكل ملحوظ ، ولا يتطلب سوى القليل من التدريب الرسمي. تضيف البطاريات القابلة للإزالة التي يمكنها تشغيل المهام لمدة تصل إلى ثماني ساعات مرونة أكبر.

مصدر الصورة بجامعة كوينزلاند للتكنولوجيا.

يقول دونبابين من قدرات RangerBot في العثور على نجم البحر وقدراته على القتل: "لن نتغلب أبدًا على الإنسان من حيث البراعة ، وقدرته على النظر تحت الشعاب المرجانية" ، ولكن ما يمكننا فعله هو تزويدهم بالأدوات التي يمكن أن تساعدهم على الارتقاء ".

لا يزال RangerBot في المرحلة التجريبية ، ولكن هذه المجموعة من الميزات يمكن أن تجعلها مثالية للمسوحات ، مما يوفر استطلاعًا سريعًا للمواقع التي يتركز فيها نجم البحر أكثر مما يساعد فرق التحكم في تحسين الجهود. يتوقع الخبراء أيضًا إرسال الروبوتات إلى مياه أعمق أو أكثر خطورة لتجنب المخاطر التي يتعرض لها الغواصون مثل ارتفاع الضغط وأسماك القرش والتماسيح. يقول ويستكوت ، الذي يتوقع مع ذلك دمجه في برنامج الإدارة في الوقت الحالي ، "RangerBot ربما تكون أكثر فاعلية كآلة مراقبة وليس كآلة تحكم". "سوف يمر وقت طويل قبل أن يكون لدينا الآلاف من هذه الأشياء على الشعاب المرجانية التي تقتل نجم البحر الذي يصيب تاج الأشواك".

حاليًا ، لدى Dunbabin خمسة روبوتات ، مع خمسة روبوتات أخرى في الأعمال. لقد تلقى اهتمامًا بالتطبيقات المتنوعة مثل استقصاءات الأعشاب البحرية وعمليات التفتيش على المراسي. في أكتوبر ، فاز هو مع أحد المتعاونين بحوالي 225،000 دولار أمريكي لمشروع ترميم المرجان ، والذي سيتضمن تكييف RangerBot بحيث يزرع الشعاب المرجانية التالفة مع يرقات المرجان.

"اعتقدت أنني سوف أتعرض للدخول من قبل الناس لبناء روبوت قاتل" ، اعترف دونبابين. بدلاً من ذلك ، يتساءل النقاد عما إذا كان ذلك قاتلًا بدرجة كافية.

لاحظت سلطة المنتزهات البحرية مظاهرة RangerBot كاملة في أواخر شهر أكتوبر ، والتي تقول Dunbabin إنها ستؤدي إلى المزيد من الميزات والتطبيقات الجديدة في الأشهر المقبلة. يقول بونين ، الذي يتطلع إلى الاستمرار في التعرف على إمكاناته: "إن الناس يشعرون أن هناك انطباعًا بأن هذا الشيء يقتل نجم البحر في الوقت الحالي". "لم نصل بعد إلى حد بعيد ، لكنها تقنية مثيرة."

في اليوم الذي قضيت فيه الغطس بالقرب من تاونسفيل ، لم يعد اثنين من الغواصين يقتلان سوى حوالي 70 نجمًا. لكن أحد الغواصين ، وهو وارن هايدون ، وهو رجل بدا عليه السعادة بعد خمسة عقود من الغوص ، يقول إن الجهود المماثلة التي بذلت في شهر كانون الثاني (يناير) الماضي أسفرت عن نحو 700 من ولي العهد. وقال إن نفاد الوقت والمواد الكيميائية لقتل كل نجم البحر. عندما رأيت تلك الشعاب المرجانية ، لحقت أضرار بحوالي 65 في المائة من الشعاب المرجانية ، معظمها بسبب تاج الأشواك.

نظرًا لأن الشعاب المرجانية تواجه الكثير من التهديدات ، فإن الانتعاش غير مضمون ، لكن إزالة تهديد واحد قد يعزز فرصها. يقول براتشيت: "الشعاب المرجانية تنمو أبطأ". "لكن ما زلت آمل أن يكون هناك انتعاش".

لا يزال البعض يسأل عن قيمة معالجة المشكلة على الإطلاق. لا أحد يدعي أن برنامج الإعدام سينهي الفاشية الحالية ، والاحتباس الحراري يلوح في الأفق على مستقبل الحاجز المرجاني العظيم. لكن العديد من الخبراء يقولون إن معالجة مشكلة نجم البحر تبدو وكأنها شيء يمكنهم القيام به ويجب عليهم فعله. كما قال براتشيت ، "ليس الأمر كما لو أن شخصًا ما سيموت بسبب السرطان ، فأنت لا تعالج عدوى".

روهان كيلبي ، مثل هايدون ، يقوم بإعدام نجم البحر لمدة عامين مع شركة سياحية محلية. إنه يشك في أن الروبوت يمكن أن يصنع نجم البحر بشكل صحيح في المكان الصحيح ويقتله. يقول كيلبي: "إنني متشكك للغاية في أن الروبوت سيكون قادرًا على القيام بذلك". أثار بونين نفس المشكلة.

"اعتقدت أنني سوف أتعرض للدخول من قبل الناس لبناء روبوت قاتل" ، اعترف دونبابين. بدلاً من ذلك ، يتساءل النقاد عما إذا كان ذلك قاتلًا بدرجة كافية.

على الشعاب المرجانية ، رأيت عن قرب ما يتطلبه الأمر لقتل هؤلاء النجوم ، الذين سوف ينهار سكانها الأصليون ذات يوم من تلقاء أنفسهم ، وإذا لم يتغير أي شيء ، ابدأ الدورة من جديد. عندما رأيت هايدون ثابتًا فوق رف من الشعاب المرجانية الذهبية الفاتحة ، قام بإدخال مسدس الحقن مرتين في سمكة نجمية حمراء زرقاء وحمراء. لم يكن لنجم البحر المميز ، أكثر من قدم واحدة ، أي رد فعل واضح ، وشاهدت بينما هايدون يستخدم ربط المعدن لسحبه من الشعاب المرجانية والسماح للمخلوق بهدوء حتى وفاته.