Dokładne pomiary zasobów ryb okazały się wysoce złożoną operacją w ramach projektu SYMBIOSIS, wykorzystując możliwości związane z nurkowaniem i inżynierią podmorską do granic możliwości. Na szczęście ich zaawansowane technologicznie rozwiązanie przyniosło obiecujące wyniki.
W ostatnich latach globalne zasoby ryb podlegały szeregowi presji, w tym nadmiernej eksploatacji przez przemysł rybny, utracie siedlisk i zanieczyszczeniu.
W niektórych obszarach morskich ważne gatunki uległy znaczącemu uszczupleniu, a w konsekwencji przestały odgrywać istotną rolę w tym złożonym ekosystemie. Niestety, organom rządowym brakuje dokładnych danych dotyczących biomasy, aktualnych zasobów oraz narzędzi technologicznych do ich monitorowania, co utrudnia odpowiednie reagowanie.
W ramach wspieranego przez UE projektu SYMBIOSIS opracowano system do długofalowego monitorowania bioróżnorodności ryb. Prototyp rozmieszczono w trzech lokalizacjach, morskich i przybrzeżnych.
Akustyczny wskaźnik bioróżnorodności
W ramach projektu wykryto i oceniono biomasę ponad 10 000 ryb, w tym sześć gatunków wytypowano jako gatunki wskaźnikowe różnorodności biologicznej.
– SYMBIOSIS dostarcza aktualnych informacji o kluczowych zasobach rybnych, umożliwiając organom rządowym podejmowanie decyzji opartych na dowodach, wdrażając przykładowo regulacje „O nałożeniu zakazów połowów" – zauważa koordynator projektu Roee Diamant z Uniwersytetu w Hajfie, gospodarza projektu.
– Nasza innowacja może również służyć jako ekologiczne narzędzie badawcze, na przykład do badania zachowań ryb – dodaje.
Wyniki uzyskane w ramach projektu zostały już opublikowane na łamach wielu czasopismach.
Podejście Track-Before-Detection
System SYMBIOSIS wykrywa, klasyfikuje i szacuje biomasę sześciu kluczowych gatunków ryb: tuńczyka białego, dorady, włócznika, makreli atlantyckiej, ostroboka śródziemnomorskiego i serioli olbrzymiej.
Zostały one wytypowane na podstawie kryteriów społecznych i ekologicznych, takich jak znaczenie handlowe czy dostępność w badanych obszarach. Dodatkowo uwzględniono cechy morfologiczne, m.in.: rozmiar i typ budowy ciała, prędkości uzyskiwane przy poruszaniu się, czy zachowania.
Autonomiczne rozwiązanie optyczno-akustyczne SYMBIOSIS, dzięki unikatowej konstrukcji oszczędza energię do 3 miesięcy.
System okresowo wysyła krótki, wąskopasmowy podwodny sygnał akustyczny. Przetwarzanie sygnału i współdziałająca sieć neuronowa wychwytują wszelkie pogłosy, wskazując na możliwe ruchome cele.
Jeśli cel zostanie wykryty, emitowanych jest 20 sygnałów szerokopasmowych, a ich pogłos jest analizowany za pomocą kombinacji technik programowania dynamicznego i uczenia maszynowego. W promieniu do 500 metrów narzędzia te sprawdzają, czy poruszający się obiekt jest rybą, obliczają jego rozmiar oraz szacują jego położenie i trajektorię.
Jeśli cele zbliżają się do miejsca zakotwiczenia urządzenia SYMBIOSIS, uruchamiane zostają kamery, aby zebrać obraz w celu wykrycia oraz ich klasyfikacji w sieci neuronowej. Informacje o liczbie, rozmiarze i gatunkach ryb są kompresowane i wysyłane za pośrednictwem połączenia sygnału akustycznego i radiowego.
Każdy element systemu został przetestowany osobno w ponad 50 eksperymentach morskich. Prototyp przeszedł 10 eksperymentów, zanim został rozmieszczony w 3 lokalizacjach testowych: 1 miesiąc pod boją powierzchniową w wodach przybrzeżnych na głębokości 125 m na Morzu Śródziemnym; 2 dni w przybrzeżnym rejonie Morza Śródziemnego na głębokości 1 400 m i 2 tygodnie w strefie płytkowodnej w rejonie rafowym Morza Czerwonego.
Chociaż twórcy SYMBIOSIS osiągnęli większość swoich celów, to urządzenie nie było w stanie sklasyfikować ryb na podstawie ich sygnatury akustycznej. Aby pokonać tę przeszkodę, zespół tworzy obecnie większą bazę danych sygnałów akustycznych pochodzących od różnych ryb, a także nowe algorytmy uwzględniające większą różnorodność.
– Niemniej jednak eksperymenty te, wykazały potencjał systemu w zakresie dokładności wykrywania i jego zdolności do autonomicznej pracy przez długi czas – wyjaśnia Diamant.
Modułowa konstrukcja
System SYMBIOSIS jest modułowy w swojej budowie, pod względem elastyczności i adaptacji. Komponenty hydroakustyczne opracowane przez Evologics, takie jak ultrakrótki bazowy system pozycjonowania akustycznego, są obecnie produkowane komercyjnie.
Demonstracje i sprzedaż już trwają, a komponenty optyczne są dalej rozwijane.
System będzie mniejszy, aby był bardziej zbywalny. Dalsze ulepszenia będą obejmować lepszą efektywność energetyczną i większą moc sieci neuronowych.
Zegarek najbogatszego pasażera "Titanica" sprzedany za 900 tys. funtów
Niezwykłe zabytki odkryte podczas remontu Żurawia
Thales inauguruje nowe centrum testowe dla fregat typu F126
Konferencja poświęcona morskiej flocie handlowej pod narodową banderą w murach Wydziału Nawigacyjnego UMG
20-lecie Polski w UE. Zwiedzanie latarń morskich 1 maja za złotówkę
Jak przetrwać i ratować na morzu? Ćwiczenia i badania na Bałtyku z udziałem studentów i pracowników uczelni morskich