Erforschung der Zukunft der Offshore-Aquakultur: MIT-Studenten tauchen in Norwegens Roboter-Fischzucht-Revolution ein

Neue Wege in der Aquakultur beschreiten: Ein nordisch-amerikanisches Abenteuer

Norwegen, ein weltweit führendes Land in der Meeresfrüchteproduktion, insbesondere bei der Zucht von Atlantischem Lachs, setzt seit einiger Zeit neue Maßstäbe in der Offshore-Fischzucht. Das Land bietet mit seiner ausgedehnten Küstenlinie und den tiefen, geschützten Fjorden ideale Voraussetzungen für die Meeresaquakultur. Überraschenderweise werden diese Vorteile nicht nur genutzt, um den weltweiten Appetit auf Meeresfrüchte zu stillen – wobei die Vereinigten Staaten der größte Importeur sind –, sondern sie fließen auch in die Entwicklung bahnbrechender Technologien ein, die darauf abzielen, die Offshore-Fischzucht effizienter und nachhaltiger und damit besser skalierbar zu machen.

Beckett Devoe und Tony Tang, Studenten des Massachusetts Institute of Technology (MIT), fanden sich kürzlich mitten in diesem Bestreben wieder. Unterstützt vom MIT Sea Grant und dem MIT-Scandinavia-MISTI-Programm tauchten die beiden während ihres Sommerpraktikums bei SINTEF Ocean, einem führenden Forschungsinstitut in Europa, in die Welt der Offshore-Aquakultur ein. Ihr Schwerpunkt? Roboter- und autonome Systeme für die Aquakultur – ein Versuch, Technologie und Fischzucht auf eine Weise zu verbinden, die gängige Normen in Frage stellt und einen Präzedenzfall für die Zukunft schafft.

Vor ihrer Reise nach Norwegen hatten Devoe und Tang bereits im Rahmen des „Undergraduate Research Opportunities Program“ (UROP) am MIT an entsprechenden Forschungsprojekten mitgewirkt. Im Rahmen ihrer Arbeit an Entwürfen für Wellengeneratoren und Tools für maschinelles Lernen bestand ihre Aufgabe darin, den Gesundheitszustand von Austernlarven zu überwachen. Während die Vereinigten Staaten in der Aquakulturforschung, insbesondere in küstennahen Gebieten, erhebliche Fortschritte erzielt haben, ist die Zucht auf offener See mit ihren Komplexitäten und Herausforderungen nach wie vor weniger gut beherrscht, sodass es noch viel von Norwegens fortschrittlicher Infrastruktur und seinem Forschungsökosystem zu lernen gibt.

Aquakultur-Ausbildung neu gedacht: Vom Labor in die Fjorde

Um diese Lücke zwischen der US-amerikanischen Forschung und Norwegens Fachwissen im Bereich der Aquakultur nicht zu übersehen, hat das MIT Sea Grant eine einzigartige Initiative ins Leben gerufen: „AquaCulture Shock“, finanziert durch das National Sea Grant College Program. Dieses Programm lädt MIT-Studierende zu Praktika in Norwegen ein, um dort direkt an bahnbrechenden Projekten mitzuarbeiten. Madeline Smith, die die MIT-Skandinavien-Initiative leitet, erklärt, dass die Studierenden auf diese Weise nicht nur technische Fähigkeiten entwickeln, sondern auch ein tiefes kulturelles Verständnis sowie eine breitere globale Perspektive gewinnen.

Das Duo Devoe und Tang wurde in das Labor für Aquakultur-Robotik und autonome Systeme (ACE-Robotic Lab) von SINTEF Ocean integriert, wo sie daran arbeiteten, vielversprechende Technologien für die Zukunft der Offshore-Aquakultur voranzutreiben. Devoe beschäftigte sich intensiv mit künstlicher Intelligenz, vor allem um die Fütterungsstrategien für Fische zu optimieren – ein entscheidender Prozess, da das Futter den größten Teil der Betriebskosten ausmacht. Mithilfe von KI-Modellen analysierte Devoe Faktoren wie Fischgröße und Wassertemperatur, um ideale Fütterungsintervalle vorzuschlagen und so den Fischzüchtern zu helfen, ihre Effizienz zu steigern und das Wohlbefinden der Fische zu fördern.

Tang hingegen arbeitete an Simulationen eines Unterwasser-Robotersystems. Dieses System wurde zur Inspektion und Reparatur von Netzkäfigen konzipiert – ein unverzichtbarer Prozess in groß angelegten Fischzuchtbetrieben. Ihr Vorhaben stand vor dem Hintergrund einer Tatsache: In Norwegen sind bereits Tausende von Aquakultur-Robotern im Einsatz, und das Ziel besteht nun darin, deren Autonomie zu verbessern. Sveinung Ohrem, Forschungsleiter bei SINTEF, unterstrich Tangs Beitrag und wies darauf hin, dass es unmöglich sei, jeden dieser Tausenden von Robotern von einzelnen Menschen steuern zu lassen, und betonte die Notwendigkeit intelligenterer, autonomer Systeme.

Ein dynamisches Fachgebiet und eine globale Vision

Dieses Kooperationsprojekt markiert einen weiteren Meilenstein in der langjährigen Partnerschaft zwischen dem MIT und norwegischen Einrichtungen wie der Norwegischen Universität für Wissenschaft und Technologie (NTNU) und SINTEF. Im Jahr 2023 begrüßte das MIT Sea Grant Dr. Eleni Kelasidi, eine Forscherin aus dem ACE-Robotic Lab von SINTEF. Kelasidi, die mittlerweile als Professorin an der NTNU tätig ist, leitet das Field Robotics Lab und konzentriert sich auf die Entwicklung von Robotersystemen, die unter rauen, dynamischen Meeresbedingungen funktionieren können.

Kelasidi spricht mit großer Begeisterung über die Aquakultur, die sie als einen der anspruchsvollsten Bereiche für autonome Systeme beschreibt. In diesem Bereich ist alles in Bewegung – das Wasser, die Fische und die Ausrüstung. Sie betonte die Notwendigkeit eines interdisziplinären Ansatzes, bei dem Biologie und Ingenieurwesen miteinander verbunden werden und eine Einheitslösung für unterschiedliche Umgebungen vermieden wird.

Während ihres Aufenthalts in Norwegen besuchten die MIT-Studierenden Singsholmen, eine große Fischzuchtanlage, die von SalMar, dem zweitgrößten Lachszüchter der Welt, betrieben wird. Dort konnten sie sich aus erster Hand ein Bild vom Betrieb riesiger kreisförmiger Netzgehege machen, in denen bis zu 200.000 Lachse Platz finden, was die enorme Größe und Komplexität der modernen Aquakultur verdeutlicht. Wie Tang es ausdrückt, macht das direkte Erleben der Infrastruktur die Tragweite des modernen Aquakulturbetriebs erst richtig deutlich.

Um diese spannende Reise fortzusetzen, suchen MIT Sea Grant und MISTI eine neue Gruppe von Studierenden, die sich für Autonomie, Deep Learning, Simulationsmodellierung und Unterwasserrobotik interessieren, um im kommenden Sommer ein Praktikum in Norwegen zu absolvieren. Das Programm basiert auf einem kollektiven Ansatz für Lernen und Fortschritt. Wie Kelasidi treffend formuliert, müssen wir uns diesen Herausforderungen gemeinsam stellen, um die robusten Systeme zu entwickeln, die die Branche für ihr zukünftiges Wachstum benötigt.

Studierende, die sich bewerben oder mehr erfahren möchten, können sich an Lily Keyes bei MIT Sea Grant wenden. Weitere Informationen finden sie im Originalartikel.