مهمة توثيق الحياة البحرية عن قرب مهمة صعبة ومليئة بالتحديات. تبين في دراسات مختلفة أنه حتى مع العديد من التطورات التكنولوجية في السنوات الأخيرة لا تزال هذه المهمة تشغل اهتمام علماء البيئة والخبراء التقنيين، ولكن علماء الحاسوب في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا يعتقدون أن هنالك حلًا محتملًا: استخدام الروبوتات.

في عام 2012، طُوّرَت العديد من الأسماك الآلية (الروبوتات) التي تبلغ تكلفتها 30 ألف دولار في المياه قبالة ميناء خيخون في شمال إسبانيا.

السمكة الآلية الأولى

في ورقة بحثية نُشرت سنة 2018، كشف فريق من مختبر علوم الحاسوب والذكاء الاصطناعي (CSAIL) التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا اللغز عن "Sofi"، هذه السمكة الآلية الناعمة التي تستطيع أن تعبر المحيطات بشكل مستقل جنبًا إلى جنب مع الأسماك الحقيقية.

أثناء الغوص التجريبي في Rainbow Reef في فيجي، سبحت سمكتنا الآلية على أعماق تزيد عن 50 قدمًا لمدة تصل إلى 40 دقيقة في وقت واحد.

باستخدام ذيلها المتموج وقدرتها الفريدة على الطفو، يمكن لـ SoFi السباحة في خط مستقيم، أو الانعطاف، أو الغوص لأعلى، أو لأسفل. كما استخدم الفريق أيضًا وحدة تحكم Super Nintendo مقاومة للماء وطوروا نظام اتصالات صوتي مخصص يتمكن من تغيير سرعة SoFi وجعلها تقوم بحركات ومنعطفات محددة.

اقرأ أيضًا: روبوت يتحدى المساحات الضيقة: ماذا تعرف عن الروبوتات السائلة؟

كيف تعمل هذه السمكة؟

لصوفي كاميرا واحدة ومحرك وبطارية مصنوعة من بوليمر الليثيوم ولجعل الروبوت يتحرك، يضخ المحرك الماء في غرفتين تشبه البالون في ذيل السمكة التي تعمل مثل مجموعة من المكابس في المحرك.

تخلق هذه الإجراءات المتناوبة حركة من جانب إلى جانب تحاكي حركة السمكة حقيقية، ومن خلال تغيير أنماط التدفق، يتيح النظام الهيدروليكي التباين في سرعات السباحة.

في الواقع، كان أحد أكبر التحديات التي واجهها الفريق هو جعل SoFi تسبح في أعماق مختلفة. يمتلك الروبوت زعانف على جانبه تضبط حركة السمكة للغوص لأعلى ولأسفل. كما يحتوي الروبوت على حجرة وزن قابلة للتعديل ووحدة تحكّم في الطفو يمكنها تغيير كثافته عن طريق ضغط الهواء وتقليل ضغطه.

أسماك آلية أخرى

حظيت أسماك آلية أخرى بأهمية بيئية كبيرة، فهي تشبه الأسماك الحقيقية بشكلها وطريقة حركتها. تعمل هذه الأسماك بتقنية التقليد الحيوي كما أن لها دور في العديد من المشاريع الهندسية المتطورة، فكل روبوت يحتاج إلى التنقل في بيئة تحت الماء بمفرده، ويعمل لساعات على عمر البطارية، كما يعتمد أيضًا على المولدات السطحية.

تستشعر كل سمكة آلية مشكلة ما بواسطة مستشعرات كيميائية صغيرة قادرة على اكتشاف الملوثات المذابة، وكذلك الموجودة على سطح الماء. أثناء قيامهم بهذه الاكتشافات، ترسل الروبوتات باستمرار جميع البيانات إلى المركز باستخدام أجهزة إرسال واستقبال Wi-Fi بالموجات فوق الصوتية. كما يمكن للأسماك أيضًا البقاء على اتصال بعضها مع بعض باستخدام هذه الأدوات. يزودنا هذا كله برؤية موسعة حول التلوث المنقول بالماء في المنطقة، مع التحليل الكيميائي والأدلة على المكان الذي قد ينشأ فيه.

أراد العلماء التأكد من أن الأسماك الآلية لا تنتج ضوضاء قد تعطل البيئة الطبيعية، فقد اشتبهوا بالفعل في أن أسماك القرش ستتجنب أسماك الروبوت بسبب مجالاتها الكهرومغناطيسية.

سباحة في المحيط الروبوتي

Robofish

طورت الباحثة كريستي مورغانسن في جامعة واشنطن ثلاثة روبوتات تعمل بتقنية المحاكاة الحيوية. تتواصل هذه الروبوتات عبر الموجات الصوتية تحت الماء، وتتصرف بشكل مستقل وتستخدم مجموعة من أجهزة الاستشعار لمراقبة المحيط، بينما يتعين على السمك الآلي الظهور كل 20 دقيقة لتحميل المعلومات التي تم جمعها عبر الأقمار الاصطناعية. كان الهدف الأساسي من هذه الروبوتات هو تتبع الحيتان وقياس التلوث.

الحبار الآلي:

قام باحثون في جامعة أوساكا اليابانية ببناء حبار آلي، وكما يوحي الاسم، يستخدم هذا النموذج الميكانيكي ألواحًا مطاطية متموجة على كل جانب من هيكله. بالإضافة إلى ذلك، يمتلك جسمًا مسطحًا يسمح بدخول بعض الزوايا والشقوق الأضيق في المحيط. في حين أن الروبوت ليس بعيدًا بما يكفي ليكون له أي أدوار محددة مخصصة له حتى الآن، يأمل المصممون في استخدامه لمراقبة الظروف تحت الماء واستكشاف الموارد.

مستقبل البحريات لن يتوقف على الأسماك الآلية

هذه ليست تصميمات روبوت المحاكاة الحيوية الوحيدة القائمة على الحياة البحرية. نظر عديد من العلماء وفرق بحثية أخرى إلى أسماك القرش والسلاحف البحرية وأنواع الأسماك المختلفة كنماذج مستقبلية ملهمة لتطورات أفضل. نظرًا لأهميتها في استكشاف الآفاق البحرية والحماية من التلوث البيئي، يمكننا أن نتطلع إلى يوم تتدفق فيه الروبوتات الآلية عبر المحيطات والبحار وكأنها جزء لا يتجزأ من بيئتنا.