În contextul creșterii nivelului mărilor, al poluării cu plastic și al pescuitului excesiv, internetul emergent al lucrurilor subacvatice va spori în mod semnificativ cunoștințele despre mările lumii.
Imaginați-vă foci înotând în mare și purtând etichete electronice care trimit în timp real date despre apă oamenilor de știință din laboratoare. Sau arheologi din apropierea unei zone de coastă care sunt alertați automat atunci când un scufundător încearcă să ajungă fără permisiune la o epavă prețioasă.
Astfel de scenarii devin posibile datorită tehnologiilor subacvatice conectate, care pot ajuta la monitorizarea și protejarea oceanelor lumii. Totodată, acestea pot contribui la elucidarea multora dintre misterele încă nedeslușite ale adâncurilor.
O nouă frontieră
„Multe finanțări au mers către companiile și instituțiile care explorează spațiul, însă oceanele care ne înconjoară nu au fost nici ele încă explorate”, spune Vladimir Djapic, asociat responsabil cu inovarea în cadrul proiectului TEUTA, finanțat de UE.
Circa 70 % din suprafața Pământului este acoperită de oceane și peste 80 % dintre acestea nu au fost niciodată cartografiate, explorate sau nici măcar văzute de către oameni.
Internetul lucrurilor subacvatice – IoUT – este o rețea de senzori și dispozitive inteligente interconectate, menite să faciliteze comunicarea acvatică. Se deosebește de internetul lucrurilor – IoT – care acoperă totul de la smartphone-uri până la dispozitive care le permit oamenilor să își activeze încălzirea locuinței de la distanță.
Proiectul TEUTA s-a derulat din octombrie 2020 până în martie 2022. Acesta a sprijinit o companie croată, H20 Robotics, să dezvolte și să comercializeze dispozitive acustice și platforme robotice ușoare cu costuri mici pentru rețelele wireless subacvatice.
„Dat fiind numărul limitat de instalații de rețea subacvatice de până acum, puteam să explorăm doar zone de coastă restrânse”, spune Djapic, director general al societății H20 Robotics cu sediul la Zagreb.
Se așteaptă ca progresele în domeniul tehnologiilor subacvatice să transforme multe sectoare, inclusiv biologia marină, monitorizarea mediului, construcțiile și geologia.
Tehnologii modelate după balene
TEUTA a dezvoltat o tehnologie acustică care imită modul în care comunică balenele și delfinii.
Undele acustice, spre deosebire de undele radio sau undele de comunicații optice, se propagă pe distanțe lungi sub apă, indiferent dacă aceasta este limpede sau tulbure.
Tele-senzorii, instrumentele de măsurare, sistemele de detecție sau camerele video instalate într-un sit subacvatic colectează date pe care le trimit apoi către o baliză de la suprafață. La rândul său, baliza trimite aceste informații wireless înapoi la bază, prin cloud, fără a mai fi nevoie de cabluri de comunicații.
Potrivit lui Djapic, un domeniu prioritar este îmbunătățirea comunicațiilor între scafandri și colegii de pe uscat.
„De exemplu, un scafandru care lucrează la construcții subacvatice poate trimite un mesaj unui supervizor pentru a-i cere ajutor suplimentar sau unelte ori altele similare”, spune Djapic.
Și oamenii de știință vor avea de câștigat; de exemplu, vor putea activa de la distanță, din laboratoarele lor, un dispozitiv de măsurare a calității apei instalat pe fundul mării.
Cât privește arheologii, aceștia vor putea utiliza tehnologia pentru a proteja siturile subacvatice vulnerabile, prin tehnologia de detecție a intrușilor instalată în locuri îndepărtate.
Tehnologia TEUTA va sprijini astfel un alt proiect finanțat de UE, TECTONIC, care caută să îmbunătățească documentarea și protejarea patrimoniului cultural subacvatic din trei situri-pilot.
Cele trei situri sunt zona marină protejată Capo Rizzuto din sudul Italiei, vechiul port scufundat din Aegina, situat în Golful Saronic din Grecia, și situl unei epave din estuarul Deseado din Argentina.
Potrivit lui Djapic, s-ar putea deschide și noi oportunități, cum ar fi agricultura subacvatică sau mineritul subacvatic.
Pentru instituțiile publice sau organizațiile neguvernamentale care monitorizează calitatea apei, tehnologia ar putea înlocui necesitatea ca cercetătorii să meargă și să colecteze fizic probe pe care să le ducă apoi în laborator.
Deși TEUTA a oferit un impuls tehnologiilor de comunicații subacvatice aflate încă la început de drum, trebuie să se facă mai multe pentru a le comercializa și a asigura utilizarea lor pe o scară mai largă, potrivit lui Djapic.
„Totul trebuie să fie analizat”, a spus acesta. „Tehnologia noastră permite măsurarea parametrilor de mediu”.
Senzori și dispozitive de eșantionare
În același timp, în Italia, o echipă de cercetători explorează o nouă abordare de colectare a datelor oceanice, utilizând senzori și dispozitive de eșantionare care ar putea fi integrate în observatoarele și platformele existente.
Aceasta ar permite colectarea unor cantități uriașe de informații care ar putea fi utile, de exemplu, pentru platforma europeană Digital Twin of the Ocean, anunțată în februarie 2022. Platforma ar urma să fie o replică digitală în timp real a oceanului, integrând atât date istorice, cât și date actuale.
Prin dezvoltarea unei noi generații de tehnologii marine, proiectul NAUTILOS, finanțat de UE, va aduna informații anterior inaccesibile, ajutându-ne să înțelegem mai bine schimbările fizice, chimice și biologice din oceane.
Proiectul este coordonat de Gabriele Pieri de la Centrul Național de Cercetare din Roma și se va derula timp de patru ani, până în septembrie 2024.
„Proiectul nostru și-a propus să umple o lacună în observarea oceanelor”, spune Pieri. „Acestea sunt cele mai vaste habitate de pe Pământ, dar și cele mai puțin observate, din cauza dificultăților pe care le presupune observarea la fața locului și a costurilor de monitorizare”.
Tehnologia NAUTILOS este deja testată în Marea Baltică și în Marea Mediterană, inclusiv în Marea Egee și în Marea Adriatică.
Senzorii pot, de exemplu, să măsoare nivelurile de clorofilă A și de oxigen dizolvat în apă. Aceștia sunt indicatori importanți ai calității apei și, prin extensie, ai prezenței peștilor, ajutând la protejarea stocurilor de pește.
Senzorii și dispozitivele de eșantionare colectează informații despre concentrațiile de microplastic din apă, ajutându-ne să înțelegem mai bine impactul poluării antropice asupra oceanelor.
Înotătoare și mâini de ajutor
Unul dintre partenerii NAUTILOS, Centrul Național de Cercetare Științifică (CNRS) din Franța, a recrutat chiar câțiva membri neașteptați ai echipei: foci.
Înotând în largul peninsulei Valdes din Argentina, aceste creaturi marine au fost înzestrate cu senzori care înregistrează date prețioase despre ele și despre habitatele lor.
Echipa NAUTILOS, alcătuită din institute de cercetare și companii, dezvoltă peste o duzină de tipuri de senzori și dispozitive de eșantionare. Acestea includ tehnologii de teledetecție și detectoare de microplastic.
Proiectul își propune să demonstreze că noile instrumente pot conlucra cu platformele existente și viitoare și pot fi transferate ușor de la una la cealaltă.
Instrumentele sunt relativ ieftine, pot fi instalate rapid și sunt compatibile cu alte echipamente, oferind astfel multe avantaje. De exemplu, un senzor poate fi montat pe un vehicul subacvatic autonom și poate fi apoi transferat pe o baliză fixă.
Știința cetățenească este o componentă importantă a proiectului NAUTILOS, care conlucrează cu voluntarii ce organizează campanii vizând plasticul din oceane, de exemplu, precum și cu asociațiile de scuba-diving ai căror membri pot testa noile tehnologii și pot oferi feedback.
Echipa a dezvoltat și a aplicație pentru smartphone pe care scufundătorii o pot folosi pentru a încărca fotografii cu flora sau fauna subacvatică, ce urmează a fi examinată apoi de către cercetători.
„Interesul în legătură cu știința cetățenească chiar m-a surprins”, a spus Pieri. „Mulți oameni își doresc să contribuie la îmbunătățirea vieții oceanelor”.
Helen Massy-Beresford
Acest articol a fost publicat inițial în Horizon, revista de cercetare și inovare a UE.