Im EU-Forschungsprojekt „subCULTron“ wird derzeit ein einzigartiges engmaschiges Unterwasser-Monitoring-System in und um Venedig aufgebaut. Ein Schwarm aus 120 eigens für das Projekt entwickelten autonomen Robotern wird großflächig Umweltdaten sammeln. Diese Daten sollen neue Erkenntnisse über den Einfluss von Industrie, Tourismus, Verkehr und Bewohnern auf die Wasserwelt der Lagune geben. Die Analyse dieser Daten soll die hochkomplexen Wechselwirkungen aufzeigen und mit deren Hilfe vorgeben, wie etwaige künftige Schäden, zum Beispiel durch den Klimawandel, verhindert werden können. Die ersten subCULTron-Prototypen werden von 15. bis 16.Oktober 2015 auf der EXPO 2015 am Standort Venedig erstmals der Öffentlichkeit präsentiert.
Unterwassergebiete hinsichtlich ihrer Wasserqualität, Bodenbeschaffenheit und Umwelteinflüsse regemäßig zu überwachen, ist eine aufwändige, kostspielige und schwierige Aufgabe. Besonders dann, wenn die Umgebung stark strukturiert ist, wie in Venedig und der die Stadt umgebenden Lagune (Kanäle, Infrastrukturleitungen, Industriegebiete, Hafen, Verkehr, Marschland, Muschelfarmen). Mit dem im Rahmen des EU-Forschungsschwerpunktes „Horizon 2020“ finanzierten Projekt subCULTron ist man dabei in auf diesem Gebiet neue, bahnbrechende Technologien zu entwickeln. Koordiniert wird das Projekt vom Artificial Life Lab der Karl-Franzens-Universität Graz, PartnerInnen kommen aus Italien, Deutschland, Kroatien, Frankreich und Belgien.
Intelligentes Monitoring durch bioinspirierten autonomen Roboterschwarm
Die ForscherInnen haben für diese Aufgabe einen autonomen Roboterschwarm gewählt, da derartige Schwarmsysteme widerstandsfähig, preiswert und enorm anpassungsfähig sind. Die Kommunikation innerhalb des Schwarms steuern Algorithmen, die von sozialen Insekten, Fischen und Schleimpilzen abgeleitet wurden. Da diese Systeme ohne zentrale Steuereinheit funktionieren und auch dann Aufgaben lösen können, wenn einzelne Einheiten ausfallen, ist die Produktion von Schwarmrobotern billiger, da der einzelne Roboter so über weniger Fähigkeiten verfügen muss. Dadurch ist es möglich, einen großen Schwarm im Umfang von 120 Stück zu produzieren, der eine bisher nie dagewesene Vielfalt an verschiedenen Daten von vielen unterschiedlichen Orten auf intelligente Weise gleichzeitig sammeln kann.
Wie funktioniert der subCULTron Schwarm?
Für das Projekt werden drei neuartige innovative Robotertypen entwickelt. aMussels (artificial Mussels) sind von Muscheln inspirierte Roboter, die durch ihre spezielle Form dafür geeignet sind, sich einerseits am Meeresboden festzusetzen und dort über einen längeren Zeitraum Daten zu sammeln. Andererseits können sie sich – wenn nötig – als Gruppe an einen anderen Ort bewegen. Dafür werden sie in der Natur vorhandene Energiequellen, wie etwa Strömungen, nutzen.
aFish (artificial Fish) sind schnelle, wendige und tief tauchende Roboter in Fischform, die einerseits nach vorgegebenen Zielen suchen können, andererseits als Informationsbrücke zwischen den aMussels am Meeresboden und dem dritten Robotertyp, den an der Wasseroberfläche treibenden aPads (artificial Pads), dienen. Die aPads sind Roboter in Form von Seerosen, die sowohl die Verbindungsstelle zwischen dem Unterwasserschwarm und den ForscherInnen im Labor bilden als auch als Energieladestation für aFish dienen. Die nötige Energie gewinnen die aPads über Solarzellen, die an ihren „Blättern“ montiert sind.
Welchen Nutzen bringt das subCULTron Unterwasser-Monitoring-System?
Durch die große Roboterzahl des Schwarms, seine innovativen Robotertypen sowie das neuartige autonome Kommunikationssystem können erstmals enorme Mengen an Umweltdaten an verschiedensten Plätze in der vielseitigen Unterwasserwelt der Lagune von Venedig gesammelt werden. Diese Daten ermöglichen neue Erkenntnisse über die Auswirkungen menschlicher Interventionen auf die Lagune und können dafür genutzt werden, mögliche künftige Schäden abzuwenden. Vorteile werden auch für Industrie und Technik erwartet, da hier ein System aufgebaut wird, das über völlig neuartige Technologie verfügt, die später von der Industrie übernommen werden kann. BiologInnen und ÖkologInnen erwarten neue Erkenntnisse über Einflüsse auf natürliche Unterwassersysteme, und Schwarmkommunikationssysteme.
Team
- Artificial Life Lab der Karl-Franzens-Universität Graz (Österreich)
- Scuola Superiore Sant'Anna (Italien)
- Faculty of Electrical Engineering and Computing, University of Zagreb (Kroatien)
- Université libre de Bruxelles (Belgien)
- CORILA - Consorzio per il coordinamento delle ricerche inerenti al sistema lagunare di Venezia (Italien)
- ARMINES (Frankreich)
- Cybertronica Research (Deutschland)
Budget: 4 Millionen Euro (EU-Forschungsbudget „Horizon 2020“)
Laufzeit: vier Jahre (April 2015- März 2019)
http://www.subcultron.eu
http://zool33.uni-graz.at/artlife/subCULTron
subCULTron goes EXPO 2015
Bei der EXPO 2015 (am Standort Venedig) wird das subCULTron System erstmals öffentlich präsentiert. BesucherInnen und Medien haben die Möglichkeit, dem ForscherInnenteam bei Experimenten mit den ersten Prototypen zuzusehen.
WANN: 15. bis 16. Oktober 2015
ORT: AQUAE VENICE 2015 Pavillion
Via Galileo Ferraris, 5 , Venezia Marghera
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