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Australiens Great Barrier Reef kann keine Pause einlegen: Abgesehen von Verschmutzungen, Wirbelstürmen und aufeinanderfolgenden Korallenbleichungen wird das kultigste Riff der Welt von Millionen von stacheligen, giftigen Tieren lebendig gefressen Seesterne als Dornenkrone Seestern (COTS) bekannt. In einem Spiel, das zu einem Science-Fiction-Film passt, haben Wissenschaftler einen neuen Roboter entwickelt, der diese Seesterne jagt und tötet - ein mörderisches, autonomes Unterwasserfahrzeug namens RangerBot.
Seit 2010 boomt die Population einheimischer, korallenfressender COTS und der Ausbruch plagt das 2300 Kilometer lange Great Barrier Reef. RangerBot wird diese Woche in das Riff eingeführt - und in die Albträume der Seesterne - auch, um die laufenden Bemühungen zur Bekämpfung von COTS zu unterstützen. Dieser autonome Kopfgeldjäger ist das Ergebnis einer mehr als zehnjährigen Forschungs- und Entwicklungsarbeit des Roboters Matthew Dunbabin von der Queensland University of Technology (QUT), die von Googles gemeinnütziger Organisation mit einem Zuschuss von 750.000 US-Dollar unterstützt wurde.
COTS-Ausbrüche waren eine Hauptursache für den Korallentod des kämpfenden Great Barrier Reef. Die Booms scheinen von mehreren Faktoren verursacht zu werden: Die Seesterne sind fruchtbar und wachsen schnell, der landwirtschaftliche Abfluss fördert das Futter für ihre Larven, und die Menschen haben die wenigen Raubtiere überfischt, die bereit sind, die giftigen Nadelkissen zu fressen. Untersuchungen deuten darauf hin, dass die Beherrschung dieser Seesternexplosion und die Verhinderung künftiger Spitzen dazu beitragen könnten, den Rückgang der Korallen am Great Barrier Reef umzukehren.
Hier sah Dunbabin die Chance, seine Forschungen im Bereich des Robotersehens anzuwenden. Bereits 2005 entwickelte Dunbabin ein computergestütztes System, mit dem COTS mit einer Genauigkeit von etwa 67 Prozent identifiziert werden konnte. Es war jedoch eine große Herausforderung, den nächsten Schritt zu tun und das System so anzupassen, dass ein entdeckter Seestern tatsächlich ausgerottet wird. Das Töten eines COTS hätte die Injektion einer toxischen Lösung in jeden einzelnen der etwa 20 Arme eines Seestern erforderlich gemacht. Vermisse ein paar und das Tier könnte überleben und sich regenerieren. „Das ist selbst für einen Menschen eine große Aufgabe und für ein Robotersystem unmöglich“, sagt Dunbabin.
Aber 2014 kam eine Lösung für dieses spezielle Problem: Die Entdeckung, dass ein einziger Schuss eines Derivats der Galle (der saure Verdauungssaft aus Gallenblasen, meistens von Kühen oder Schafen) COTS schnell und vollständig versenden konnte. Diese Gallensalze verursachen Gewebeschäden und eine starke Immunantwort, die den Seestern in weniger als 20 Stunden tötet. Dunbabin baute einen Roboter, der auf diesem neuen One-Shot-Injektionssystem basiert. Das Ergebnis war ein torpedoähnlicher Roboter namens COTSbot. Dank der Fortschritte beim Robotersehen und der künstlichen Intelligenz konnte der COTSbot COTS 99, 4 Prozent der Zeit erkennen.
Dornenkronen-Seesterne fressen Korallen, und ihre boomende Population verursacht im australischen Great Barrier Reef große Probleme. (Tarasovs / iStock) Während COTSbot ein erfolgreicher Proof of Concept war, hatte es viele Einschränkungen, die seine weit verbreitete Verwendung am Riff verhinderten. Der Roboter war groß und teuer und konnte nur von einem Experten eingesetzt werden. Dunbabin und sein Team stellten sich einen billigeren, kleineren Roboter vor, der vielseitiger und benutzerfreundlicher war - eine Vision, die sie mit RangerBot verwirklichten.
„Das Ziel war es, es sehr intuitiv zu gestalten, so wie es Drohnen heute sind. Sie greifen zu einem Tablet, planen eine Mission und drücken die Wiedergabetaste “, sagt Dunbabin. Zu diesem Zeitpunkt mussten viele potenzielle Benutzer, darunter Schüler von mehr als einem Dutzend regionaler Gymnasien, die Kontrollen testen und verfeinern. Sie haben auch das RangerBot-Kit ausgearbeitet, das Wasserqualitätssensoren, Lampen, austauschbare Batterien und ein zusätzliches Strahlruder enthält, damit Wasserproben entnommen werden können, nachts und für längere Zeiträume gearbeitet werden kann und in alle Richtungen manövriert werden kann.
Russ Babcock, der COTS-Management bei der australischen Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization studiert, ist optimistisch, dass RangerBot seine Bemühungen zur Bekämpfung von Seesternen auf tiefere, weniger zugängliche Gewässer ausweiten und hochwertige Daten zu Korallen und Seesternen sammeln kann, um das aktuelle Management zu informieren. „Ich glaube, diese Dinge haben einen festen Platz in der Werkzeugkiste der Meeresökologen, und wir nähern uns immer mehr dem Tag, an dem bloße Meeresökologen wie ich einen bedienen können, ohne dass ein Robotik-Jockey mitkommt. Zieh es an “, sagt er.
Eines Tages könnten Flotten von RangerBots große Gebiete des Great Barrier Reef autonom überwachen, ergänzt Babcock die derzeitigen Überwachungssysteme und rüstet Riffmanager mit besseren Daten aus.
Julia Davies, eine Mitarbeiterin von Dunbabin bei QUT, half beim Testen der Benutzeroberfläche während der Entwicklung von RangerBot. Sie vergleicht das Potenzial von RangerBot mit dem eines Systems von Straßenverkehrskameras, mit denen Unfälle und Verlangsamungen schnell gemeldet werden können.
Dunbabin hofft, dass seine fünf einsatzbereiten RangerBots frühzeitig Anzeichen für COTS-Ausbrüche über das Great Barrier Reef liefern können. In Bezug auf die Einschränkungen der RangerBots bleibt er jedoch realistisch. "Sie sollten Werkzeuge sein, um unsere Managementprogramme zu erweitern", und sie nicht ersetzen, sagt er.
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