Odkrywanie przyszłości akwakultury morskiej: Studenci MIT zanurzają się w norweskiej rewolucji zrobotyzowanej hodowli ryb

Wytyczanie nowych ścieżek w akwakulturze: przygoda skandynawsko-amerykańska

Norwegia, światowy lider w produkcji owoców morza, a zwłaszcza hodowli łososia atlantyckiego, od pewnego czasu przesuwa granice w dziedzinie hodowli ryb na morzu. Kraj ten oferuje idealne warunki do akwakultury morskiej dzięki rozległej linii brzegowej oraz głębokim, osłoniętym fiordom. Co zaskakujące, te atuty nie są wykorzystywane wyłącznie w celu zaspokojenia światowego popytu na owoce morza – którego największym importerem są Stany Zjednoczone. Są one również wykorzystywane do rozwoju przełomowych technologii mających na celu zwiększenie wydajności i zrównoważonego charakteru hodowli ryb na morzu, a tym samym umożliwienie jej szerszego wdrożenia.

Beckett Devoe i Tony Tang, studenci z Massachusetts Institute of Technology (MIT), znaleźli się niedawno w samym centrum tych działań. W ramach programu MIT Sea Grant oraz programu MIT-Scandinavia MISTI obaj zanurzyli się w świat akwakultury morskiej podczas letnich staży w SINTEF Ocean, wiodącym instytucie badawczym w Europie. Na czym skupili swoją uwagę? Systemy robotyczne i autonomiczne przeznaczone dla akwakultury – próba połączenia technologii z produkcją owoców morza w sposób, który podważa dotychczasowe standardy i wyznacza kierunek na przyszłość.

Przed wyjazdem do Norwegii Devoe i Tang brali już udział w podobnych badaniach w ramach programu Undergraduate Research Opportunities Program (UROP) na MIT. Zajmując się projektowaniem generatorów fal i narzędzi uczenia maszynowego, mieli za zadanie monitorować stan larw ostryg. Chociaż Stany Zjednoczone poczyniły znaczne postępy w badaniach nad akwakulturą, zwłaszcza w środowiskach przybrzeżnych, hodowla na otwartym oceanie – ze względu na swoją złożoność i związane z nią wyzwania – pozostaje w mniejszym stopniu opanowana, co sprawia, że wiele można się nauczyć od zaawansowanej infrastruktury i ekosystemu badawczego Norwegii.

Szkolenia z zakresu akwakultury w nowym wydaniu: od laboratoriów do fiordów

Aby nie pominąć tej luki między badaniami prowadzonymi w Stanach Zjednoczonych a norweską wiedzą specjalistyczną w dziedzinie akwakultury, MIT Sea Grant zainicjował wyjątkową inicjatywę o nazwie „AquaCulture Shock”, finansowaną przez National Sea Grant College Program. Program ten oferuje studentom MIT możliwość odbycia stażu w Norwegii, gdzie mogą bezpośrednio pracować nad przełomowymi projektami. Madeline Smith, która stoi na czele inicjatywy MIT-Scandinavia, wyjaśnia, że studenci mają w ten sposób okazję nie tylko rozwijać swoje umiejętności techniczne, ale także zdobywać bogate zrozumienie kulturowe i szerszą perspektywę globalną.

Duet Devoe i Tang dołączył do Laboratorium Robotyki Akwakultury i Systemów Autonomicznych (ACE-Robotic Lab) w SINTEF Ocean, gdzie poświęcili się rozwijaniu technologii obiecujących dla przyszłości hodowli morskiej. Devoe zajmował się przede wszystkim sztuczną inteligencją, skupiając się głównie na optymalizacji strategii karmienia ryb – co jest procesem o kluczowym znaczeniu, ponieważ pasza stanowi główny koszt operacyjny. Korzystając z modeli sztucznej inteligencji, Devoe starał się analizować takie czynniki, jak wielkość ryb i temperatura wody, aby zaproponować optymalną częstotliwość karmienia, pomagając hodowcom zwiększyć wydajność i poprawić dobrostan ryb.

Z kolei Tang zajmował się symulacjami podwodnego systemu robotycznego. System ten został zaprojektowany do kontroli i naprawy sieci klatkowych, co stanowi kluczowy proces w hodowlach ryb na dużą skalę. Ich przedsięwzięcie miało swoje uzasadnienie w rzeczywistości: w Norwegii funkcjonują już tysiące robotów akwakulturowych, a obecnym celem jest zwiększenie ich autonomii. Podkreślając wkład Tanga, Sveinung Ohrem, kierownik ds. badań w SINTEF, zwrócił uwagę na niemożliwość sterowania każdym z tych tysięcy robotów przez osobę, podkreślając konieczność stosowania inteligentniejszych, autonomicznych systemów.

Dynamiczna dziedzina i globalna wizja

Ten wspólny projekt stanowi kolejny kamień milowy w długotrwałej współpracy między MIT a norweskimi instytucjami, takimi jak Norweski Uniwersytet Nauki i Technologii (NTNU) oraz SINTEF. W 2023 roku MIT Sea Grant powitał dr Eleni Kelasidi, badaczkę z laboratorium ACE-Robotic Lab należącego do SINTEF. Obecnie Kelasidi, będąca profesorką na NTNU, stoi na czele laboratorium Field Robotics Lab, kierując pracami nad rozwojem systemów robotycznych zdolnych do funkcjonowania w trudnych, dynamicznych warunkach morskich.

Kelasidi z wielkim zapałem opowiada o akwakulturze, którą określa jako jedną z najbardziej wymagających dziedzin dla systemów autonomicznych. W tej dziedzinie wszystko jest w ruchu – woda, ryby i sprzęt. Podkreśliła potrzebę podejścia interdyscyplinarnego, łączącego biologię z inżynierią i pozwalającego uniknąć stosowania jednego uniwersalnego rozwiązania w różnych środowiskach.

Podczas pobytu w Norwegii studenci MIT odwiedzili Singsholmen, dużą hodowlę ryb prowadzoną przez firmę SalMar, drugiego co do wielkości producenta łososia na świecie. Na własne oczy mogli zobaczyć działanie ogromnych okrągłych sadzów sieciowych, mogących pomieścić nawet 200 000 łososi, co podkreśla zaawansowaną skalę i złożoność współczesnej akwakultury. Jak ujął to Tang, fizyczne zapoznanie się z infrastrukturą pozwala w pełni zrozumieć głębię współczesnych operacji akwakulturowych.

Chcąc kontynuować tę ekscytującą przygodę, MIT Sea Grant i MISTI zapraszają nową grupę studentów zainteresowanych autonomią, uczeniem głębokim, modelowaniem symulacyjnym i robotyką podwodną do udziału w stażu w Norwegii przyszłego lata. Program opiera się na wspólnym podejściu do nauki i rozwoju. Jak trafnie ujął to Kelasidi, musimy wspólnie stawić czoła tym wyzwaniom, aby stworzyć solidne systemy, których branża potrzebuje do przyszłego rozwoju.

Studenci zainteresowani zgłoszeniem się lub uzyskaniem dodatkowych informacji mogą skontaktować się z Lily Keyes z MIT Sea Grant. Więcej informacji znajdą w artykuł oryginalny.