Một Robot Tinh Nhuệ Điều Tra Sinh Vật Ở 'Vùng Hoàng Hôn' Của Đại Dương

Cuộc di cư lớn nhất trên Trái Đất không phải là hành trình của một số loài thảo mộc ở Châu Phi hoặc một loài chim trên bầu trời, mà là sự di chuyển dọc của toàn bộ hệ sinh thái trong đại dương mở. Tất cả các loài động vật, từ cá đến giáp xác, tụ tập ở độ sâu vào ban ngày, nơi bóng tối cung cấp sự bảo vệ khỏi kẻ săn mồi. Vào ban đêm, chúng di cư lên gần bờ để tìm kiếm thức ăn. Sau đó, chúng lại bơi xuống khi mặt trời mọc - một chiếc băng chuyền sinh khối lớn lao.

Nhưng bây giờ có một điệp viên bơi lội trong số chúng: Mesobot. Hôm nay trong tạp chí Science Robotics, một nhóm kỹ sư và nhà đại dương học mô tả cách họ đã làm cho một phương tiện vận chuyển tự động mới có khả năng khóa vào sự di chuyển của các sinh vật và theo dõi chúng xung quanh 'vùng hoàng hôn' của đại dương, một dải ít được nghiên cứu giữa độ sâu từ 650 feet đến 3,200 feet, mà các nhà khoa học cũng gọi là tầng trung ánh sáng. Nhờ vào một số kỹ thuật kỹ thuật tinh tế, các nhà nghiên cứu đã làm được điều này mà không làm phiền những loài động vật cực kỳ nhạy cảm này, biến Mesobot trở thành một công cụ mới đột phá cho nhà đại dương học.

“Nó thực sự tuyệt vời từ khía cạnh kỹ thuật,” nhà robot học Hanumant Singh của Đại học Northeastern nói, ông phát triển các robot đại dương nhưng không liên quan đến nghiên cứu này. “Đó thực sự là một tác phẩm tuyệt vời, về việc nhìn vào một khu vực chưa được khám phá trong đại dương.”

Mesobot trông giống như một hộp AirPods màu vàng đen khổng lồ, chỉ khác là nó chống nước hơn và nặng 550 pound. Nó có thể hoạt động với một dây cáp quang gắn vào một tàu nghiên cứu ở mặt nước, hoặc nó có thể bơi tự do.

Một chi tiết kỹ thuật tinh xảo đầu tiên của Mesobot là hệ thống đẩy của nó - các cánh quạt lớn, chuyển động chậm tạo ra các dòng chảy có vận tốc thấp. “Tại sao chúng ta quan tâm đến việc làm phiền nước?” Dana Yoerger, một nhà khoa học cấp cao tại Viện Đại dương học Woods Hole và là tác giả chính của bài báo, hỏi. “Hầu hết các loài động vật ở tầng trung nước rất nhạy cảm với bất kỳ sự nhiễu động học nào. Bởi vì thông thường, đó là điều gì đó đến để ăn chúng.” Nếu bạn làm phiền những loài động vật này, bạn sẽ không quan sát được hành vi tự nhiên của chúng. (Trừ khi bạn tò mò về điều gì làm chúng phiền.)

Chiêu trò thứ hai tinh tế đảm bảo rằng Mesobot không làm phiền các chủ thể của nó bằng cách chiếu sáng. Tốt hơn là không phải là ánh sáng trắng. Yoerger và đội ngũ của ông chọn tia đỏ, bởi vì nó không thể xâm nhập vào nước biển tốt. “Tiến hóa không lãng phí nhiều năng lực cho những thứ không hoạt động tốt, nên hầu hết các loài động vật mù với ánh sáng đỏ,” Yoerger nói. Đó là lý do khi bạn nhìn thấy những sinh vật phát quang ở đại dương sâu, chúng có màu xanh hoặc màu xanh lá cây. “Chúng tôi sử dụng ánh sáng đỏ,” Yoerger tiếp tục, “mặc dù ánh sáng đỏ tương đối kém, bởi vì nó không đi xa. Nhưng nó không làm kinh hãi các loài động vật nhiều. Và điều này đã được ghi chép khá tốt. Vì vậy, đó là một sự đánh đổi: Bạn cần rất nhiều ánh sáng, bạn cần một máy ảnh nhạy cảm, và sau đó bạn có thể làm việc trong ánh sáng đỏ.”

Sử dụng các máy ảnh stereo và thuật toán phát hiện, Mesobot phân tích các chuyển động của đối tượng và theo dõi chúng. Yoerger và đồng nghiệp của ông đã thử nghiệm khả năng của robot tại vịnh Monterey ở độ sâu 650 feet ở California, khi nó phát hiện và sau đó theo đuổi một con sứa săn mồi. Đáng chú ý hơn, trong một nửa giờ, nó theo dõi một loài động vật dễ vỡ gọi là larvacean, giống như một ấu trùng và xây dựng một “nhà” dịch chuyển khổng lồ để lọc thức ăn của nó. (Robot cuối cùng đã làm xáo trộn cấu trúc bên ngoài vô cùng nhạy cảm của ngôi nhà, nhưng cấu trúc bên trong của ngôi nhà và chính con vật vẫn không bị làm phiền.) Dựa trên các thử nghiệm của họ, nhóm nghĩ rằng robot có thể hoạt động trong hơn 24 giờ và đạt độ sâu 3.200 feet.

Hiện tại, Mesobot không thể thu thập các loài động vật, nhưng trong tương lai nó có thể sử dụng hệ thống hút chân không để bắt chúng. Chỉ quan sát các sinh vật biển bằng máy ảnh sẽ không cho bạn biết chúng đã ăn gì, ví dụ, và do đó chúng thuộc về mạng thức ăn - bạn cần một cuộc mổ để biết điều đó. Nếu bạn muốn nghiên cứu về sinh lý học của chúng, bạn cũng cần một mẫu vật vật lý. “Ý tưởng là bạn sẽ theo dõi một con vật một thời gian, và sau đó bạn sẽ nắm lấy nó. Tôi nghĩ điều đó hoàn toàn có thể,” Yoerger nói.

Mesobot có thể trông giống như một hộp AirPods lớn, nhưng so với các tàu ngầm và robot biển khác, nó thực sự khá gọn gàng. Có lẽ là cái nổi tiếng nhất trong số tất cả là Alvin, mà Viện Đại dương học Woods Hole cũng vận hành. Nó nặng 45.000 pound và có thể phóng từ chỉ một con tàu cụ thể. Kích thước nhỏ hơn của Mesobot có nghĩa là việc xây dựng nó rẻ hơn và triển khai dễ dàng hơn, điều này có thể mở cửa cho nhiều nhà nghiên cứu hơn sử dụng nền tảng này. “Đó là một chiến thắng lớn khác,” Singh, của Đại học Northeastern, nói. “Nó không cần tất cả những thứ phụ trợ này - cáp treo lớn, tàu lớn.”

Các nhà khoa học từ lâu đã biết rằng các loài đang tiến hành một hành trình di dân theo chiều dọc hàng ngày, nhưng cho đến nay, họ đã phải nghiên cứu nó bằng cách bắt chúng ở các độ sâu khác nhau, hoặc bằng cách sử dụng sonar để xác định chúng đang tập trung ở nơi nào vào một thời điểm nhất định. Dù sao, không giống như bạn có thể dán một bộ theo dõi vào một con sứa hoặc larvacean để theo dõi các chuyển động của chúng một cách chi tiết. “Chúng ta có rất ít quan sát về rất nhiều loài cá,” Luiz Rocha, người quản lý cá tại Viện Hàn lâm Khoa học California, người nghiên cứu rạn san hô ở vùng hoàng hôn nhưng không tham gia vào công việc mới này, nói. “Chúng ta thậm chí không biết chúng bơi như thế nào, chưa kể cách chúng ăn hay sinh sản.”

Và các nhà khoa học không có ý tưởng tốt về cách các loài khác nhau di cư qua vùng nước giữa đang tương tác; ví dụ, loài săn mồi nào theo theo con mồi của chúng lên và xuống cột nước? Các loài đang di cư theo cách nhóm chật hẹp hay theo cách phân tán hơn? Hoặc, sự tăng nhiệt độ của đại dương có thể ảnh hưởng như thế nào đến cách mà một loài cụ thể di cư, và có thể điều đó sẽ ảnh hưởng đến những loài khác trong chuỗi thức ăn của chúng? Các nhà đại dương học có thể cố gắng theo dõi chúng bằng tàu ngầm, nhưng bất cứ thứ gì không kín đáo hơn Mesobot có lẽ sẽ làm chúng sợ hãi và bỏ chạy. “Nhưng nếu bạn có một robot có thể lặn xuống trong khoảng thời gian tới 24 giờ và theo dõi một con cá hoặc một nhóm cá suốt thời gian đó, thì bạn có thể nghĩ về việc nghiên cứu những hiện tượng đó,” Rocha nói.

More Great Mytour Stories

• 📩 Cập nhật mới nhất về công nghệ, khoa học và nhiều hơn nữa: Nhận bản tin của chúng tôi!
• Sự thật về việc gì đã xảy ra khi Google loại bỏ Timnit Gebru
• Chờ đã, các rút thăm may mắn vắc xin thực sự có hiệu quả?
• Làm thế nào để tắt Amazon Sidewalk
• Họ đã bực tức rời khỏi hệ thống giáo dục - và họ không quay lại nữa
• Toàn cảnh thế giới Apple đang trở nên rõ ràng
• 👁️ Khám phá trí tuệ nhân tạo như chưa bao giờ trước với cơ sở dữ liệu mới của chúng tôi
• 🎮 Mytour Games: Nhận những mẹo mới nhất, đánh giá và nhiều hơn nữa
• 🏃🏽‍♀️ Muốn có những công cụ tốt nhất để có sức khỏe? Hãy xem qua các sản phẩm của đội ngũ Gear của chúng tôi để chọn ra những bộ theo dõi sức khỏe tốt nhất, đồ chạy bộ (bao gồm giày và tất), và tai nghe tốt nhất