Wenn auf einer Insel der Strom ausfällt, kann es mit herkömmlichen Methoden recht schwierig sein, einen Bruch im Unterwasser-Stromkabel zu lokalisieren. Bisher musste dafür entweder die gesamte Leitung an Land gezogen oder mit ferngesteuerten Unterwasserfahrzeugen (ROVs) abgesucht werden. Aber was wäre, wenn es einen intelligenteren Ansatz gäbe? Ein vom MIT Lincoln Laboratory geleitetes Projekt untersucht diese Möglichkeit und konzentriert sich dabei auf die Entwicklung eines autonomen Unterwasserfahrzeugs (AUV), das die Leitung kartieren und die Stelle des Defekts lokalisieren kann.
Dieses wegweisende Projekt ist Teil eines intern finanzierten Forschungs- und Entwicklungsportfolios mit Schwerpunkt auf autonomen Systemen, das vom MIT betrieben wird. Gruppe für fortgeschrittene Unterwassersysteme und -technologie. Seine Aufgabe ist es, maritime Missionen für das US-Militär zu optimieren, von der Inspektion und Reparatur kritischer Infrastrukturen bis hin zu Such- und Rettungsaktionen, Hafeneinfahrten und Minenräumung. All dies geschieht durch die effektive Kombination der Stärken von Menschen und Robotern.
Die ideale Mensch-Roboter-Interaktion unter Wasser stellt jedoch nach wie vor eine große Herausforderung dar. “Taucher und AUVs arbeiten unter Wasser in der Regel überhaupt nicht zusammen”, sagt die Projektleiterin Madeline Miller. Aufgaben wie die Reparatur von Unterwasserinfrastruktur oder die Entschärfung von Minen erfordern meist menschliches Eingreifen, da selbst ROVs nicht an die Feinmotorik des Menschen heranreichen. Die rauen Bedingungen erschweren dem Menschen schnelle Bewegungen und komplexe mentale Berechnungen, trotz seiner hervorragenden Fähigkeiten zur Objekterkennung. Roboter sind zwar nicht so wendig, verfügen jedoch über eine überlegene Rechenleistung, hohe Bewegungsgeschwindigkeit und bessere Ausdauer.
Um die Fähigkeiten von Mensch und Roboter in Einklang zu bringen, entwickeln Miller und ihr Team Hardware und Algorithmen für die Unterwassernavigation und -wahrnehmung. Taucher haben oft nur einen Kompass zur Orientierung und zählen ihre Tritte, um die Entfernung zu bestimmen. Die frühe Orientierung kann bei trüben Bedingungen eine Herausforderung sein. Die Roboter müssen ihre Umgebung genau wahrnehmen, um die Taucher zu unterstützen, aber optische Sensoren haben bei Dunkelheit und Wassertrübung Probleme. Akustische Sensoren liefern ungenaue Bilder und heben nur Formen und Schatten hervor.
Trotz dieser Herausforderungen arbeitet das Team eifrig an Lösungen für die Navigation und Wahrnehmung an unbekannten Orten unter Wasser. Sie haben sich die Arbeit des MIT-Gruppe für Meeresrobotik, unter der Leitung von John Leonard, um Algorithmen zu entwickeln, die das Teaming zwischen Taucher und AUV fördern. Diese Algorithmen wurden in ein entsprechendes AUV implementiert und unter praktischen Meeresbedingungen erprobt, wobei ein Begleitboot als Taucherersatz verwendet wurde, bevor man mit echten Tauchern fortfuhr.
Erste Tests haben gezeigt, dass die Meeresströmungen mehr Erfassungsmöglichkeiten erfordern. Das Fahrzeug muss häufig die Entfernung zum Taucher bestimmen, um eine effektive Schätzung der Position über die Zeit zu erhalten. Die realen Kräfte im Meer erschweren jedoch die Optimierung.
Das Team arbeitet nun an einem KI-Klassifikator, der optische und Sonardaten während der Mission verarbeitet und bei unsicheren Klassifizierungen auf menschliche Eingaben zurückgreift. Diese Rückkopplungsschleife erfordert ein akustisches Unterwassermodem für die Kommunikation zwischen Taucher und AUV. Die Unterwasserkommunikation stellt jedoch aufgrund der begrenzten Datenraten eine Herausforderung dar, die das Team dazu veranlasst, Datenkomprimierungstechniken innerhalb dieser Grenzen zu erforschen.
An verschiedenen Orten entlang der Küste Neuenglands, darunter auch im offenen Meer vor Portsmouth, New Hampshire, wurden umfangreiche Tests mit Tauchern durchgeführt. Das Team nutzte die Universität von New Hampshire, Golf Vermesser und Golf Challenger Küstenforschungsschiffe als Ersatz für Taucher. Schließlich fanden im vergangenen Sommer an der Michigan Technological University Tests der Ausrüstung mit echten Tauchern statt. Forschungszentrum für die Großen Seen.
Da sich dieses bahnbrechende Projekt seinem Ende nähert, hofft das Team, externe Sponsoren zu finden, um seine Bemühungen fortzusetzen und seine Arbeit an militärische oder kommerzielle Partner weiterzugeben. Die Aufgabe ist gewaltig, denn unsere moderne Welt ist in hohem Maße auf Unterwasser-Telekommunikations- und Stromkabel angewiesen. Um diese Kabel vor Störungen zu schützen und den strategischen Vorteil der USA unter Wasser aufrechtzuerhalten, bedarf es einer Kombination aus hochwertiger künstlicher Intelligenz und menschlichen Fähigkeiten.
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