Den här lysande juvelen hos en robot använder flytande rörelser hos en verklig karp för att navigera genom vattnet. Se fler gröna vetenskapsbilder. Adrian Dennis/AFP/Getty Images En gammal fiskare och hans fru bor vid stranden av ett förorenat hav. Varje morgon, den gråskäggade sportfiskaren rider ut på vågorna och kastar sitt nät, drar in ständigt minskande drag av fisk. Så en dag fångar han något som verkligen är strålande:en stor fisk av glänsande guld, prickad med skal av safir. Vad kan detta betyda?
Det kan låta lite som Alexander Pushkins "Sagan om fiskaren och fisken, "men detta fiktiva möte kan snart vara en möjlighet. Bara istället för att erbjuda önskemål i utbyte mot att det släpps, denna gyllene fisk kommer att jaga källorna till havsföroreningar.
Utvecklad av forskare vid Storbritanniens University of Essex, flera av dessa $ 30, 000 robotfiskar dovar i vattnet utanför hamnen i Gijon i norra Spanien 2012. Väl där, robotarna började nosa och analysera tecken på föroreningar som en del av det fleråriga forskningsprojektet SHOAL som finansieras av Europeiska kommissionen och samordnas av ingenjörsföretaget BMT Group Ltd.
Exempel på denna fiskiga teknik har redan testat vattnet i London Aquarium, där de framgångsrikt simmade fria från mänsklig kontroll. Dessutom, de lockade inte uppmärksamheten hos sina kött-och-blod-rovvattentankar.
Som $ 30, 000 robotfiskar består helt och hållet av mekaniska och elektroniska delar, det skulle uppenbarligen inte vara den mest tillfredsställande hajmiddagen - inte heller skulle den gamla kvinnan i Pushkins historia kunna göra mycket med det i en gryta. Den verkliga utbetalningen till både människor och fisk är robotens potential att ge en realtidsförståelse av havsföroreningar.
Så varför allt arbete för att få det att se ut som ett djur? Hur rapporterar fiskrobotarna tillbaka till forskarna, och varför är inte hajar intresserade av att ta en tugga?
Simma över till nästa sida för att ta reda på det.
University of Essex 1,5 meter robotfisk kan färdas i hastigheter på 2,25 miles i timmen (3,62 kilometer i timmen). Bild med tillstånd Jindong Liu, University of Essex BMT Groups robotfisk har fått mycket uppmärksamhet på grund av sitt miljöuppdrag, men du kan verkligen inte ignorera det faktum att de ser ut och simmar så mycket som faktiska fiskar. Låt dig inte luras:Det här är inte bara fönsterdressning för media. Deras design beror på biomimetiska principer.
Biomimik spelar en roll i många avancerade teknikprojekt, men det beror på ett ganska enkelt förslag:Varför slösa många år med laboratorietid för att övervinna ett designhinder när naturen redan har slagit ut den från parken? Verkligen, vilket mänskligt team av utvecklare kan konkurrera med miljontals år av utveckling? Om du vill flyga, se till fåglarna. Om du vill överhetta en vätska eller klättra på väggar, studera hur organismer uppnår dessa mål. Säker nog, om du vill skapa en energieffektiv, autonom vattenrobot, titta inte längre än invånarna i havet. (Läs mer om hur biomimik fungerar.)
Effektivitet var nyckeln till utvecklarna eftersom varje robot inte bara behövde navigera i en undervattensmiljö på egen hand, men fungerar också i timmar på batteritid. Medan fjärrstyrda fordon (ROV) har visat sig vara ovärderliga för undersökningar under vattnet, deras klumpiga mönster är långt ifrån effektiva, ofta beroende på ytgeneratorer och navelsträngar. Lyckligtvis för teamet av designers vid University of Essex, energieffektivitet är en av naturens specialiteter.
Genom att använda samma rörelsemekanik som dess organiska motsvarighet, robotfisken kan pressa åtta timmars drift ur batteriets livslängd. När nivåerna börjar sjunka, boten återvänder till ett centralt laddningsnav för att vila upp nästa stora dag med föroreningar.
Varje robotfisk nosar på problem med en rad små kemiska sensorer som kan upptäcka upplösta föroreningar, liksom de som samlats på vattenytan. När de gör dessa upptäckter, robotarna skickar hela tiden tillbaka all data till den centrala hubben med ultraljud WiFi -sändare och mottagare. Fisken kan också hålla kontakten med varandra med hjälp av dessa prylar. Allt detta bidrar till en växande, realtidsvy av ett områdes vattenburna föroreningar, komplett med kemisk analys och ledtrådar till var den kan komma.
Före distribution, forskare ville se till att robotfisken inte producerar buller som kan störa den naturliga miljön. De misstänkte redan att hajar skulle undvika botfisken på grund av deras elektromagnetiska fält. Om vattenlevande spioner är en framgång i Gijon, då hoppas forskare kunna utöka sin verksamhet runt om i världen.
Självklart, dessa fiskar är inte de enda robotarna i havet. På nästa sida, vi kommer att titta på några andra sorter av föroreningar som sniffar undervattensautomater.
En robotfisk simmar i en tank vid Mitsubishi Minatomirai Industrial Museum 30 juli, 2002, i Yokohama, Japan. Junko Kimura/Getty Images Nyheter/Getty Images Forskarna vid University of Essex är inte de enda som är intresserade av att skapa biomimetik, mekaniskt havsliv. Som det visar sig, de är inte ens de enda som vill släppa lös sådana robotar på världens vattniga föroreningsproblem. I denna avdelning, Vi går igenom några av de andra intressanta robotfiskarna där ute och tittar på vad de kan erbjuda planeten.
Robofish: University of Washington -forskaren Kristi Morgansen utvecklade tre biomimetiska simrobotar och även om de inte är lika strömlinjeformade som de som är förknippade med SHOAL -projektet, de skryter med liknande teknik. De kommunicerar via undervattens ljudvågor, agera självständigt och använda en rad sensorer för att övervaka sin omgivning. Medan robofishen måste dyka upp var 20:e minut för att ladda upp sin insamlade information via satellit, maskinerna, enligt uppgift, kan fungera upp till sex månader i taget på en enda batteriladdning [källa:Bland]. Morgansen diskuterade utplacering av fisken i Washington's Puget Sound för att spåra valar och mäta föroreningar.
Den robotiska bläckfisken: Forskare vid Japans Osaka University byggde en robotbläckfisk. Som namnet antyder, denna mekaniska prototyp använder böljande gummipaneler på varje sida av chassit för att manövrera genom vattnet. Plus, dess platta kropp kommer att tillåta den att komma in i några av de smalare avkrokarna i havet. Även om boten inte är tillräckligt långt för att få några specifika roller tilldelade den ännu, designers hoppas kunna använda den för att övervaka undervattensförhållanden och spana ut resurser.
Roboctopus: Forskare från Grekland, Italien, Israel, Schweiz, Turkiet och Storbritannien tänker bygga en robot med en mjuk beröring - den mjuka smekningen av mekaniska tentakler, för att vara exakt. Var och en av Roboctopus tentaklar kommer att innehålla fyra sladdar, var och en innehåller elektroaktiva polymerer som drar ihop sig när de träffas med ett elektriskt fält, vilket får tentaklet att böja sig på det här eller det där. Roboten kan använda dessa lemmar för att gå över känsliga havsbottenmiljöer utan att störa eller skada omgivningen. Dessa funktioner kan göra det möjligt för forskare att bättre studera effekterna av föroreningar på korallrevsmiljöer.
Dessa är inte de enda biomimetiska robotdesignerna baserade på havsliv. Andra forskare och forskargrupper har tittat på hajar, havssköldpaddor, lampreys och olika fiskarter för inspiration. Om all nedsmutsning av föroreningar inte hjälper oss att skydda vår miljö, då kan vi åtminstone se fram emot en dag då mekaniserade saker rullar och väver genom ett annars livlöst hav.
Utforska länkarna på nästa sida för att lära dig ännu mer om robotik och miljö.
Källor
