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キラーロボットはグレートバリアリーフの保存に役立ちますか?

オーストラリアの研究者は、自律技術を使用して、悪名高い殺害が困難な害虫と闘っています

イラスト:デレク・エルコラーノ

グレートバリアリーフ周辺のぬるい海を泳いでいる間に、9月の晴れた朝に1つを見つけました。カベルネの色をし、12本以上の腕を持つスポーツのヒトデが、サンゴの緩やかに湾曲した尾根の側面を抱き締めます。美しくて危険に見えますが、それを覆う長い棘が毒で塗られていることを知っているからだけではありません。

オーストラリアの北東海岸沖のタウンズビルから2時間のボートに乗ったこの生き物は、オニヒトデとして知られています。これは私が見た最初のものですが、それだけではありません。 2010年以来、数百万人の数にのぼるそれらのペストが、グレートバリアリーフを系統的に消費しており、すでに激しいハリケーンによって負傷し、非常に暖かい水の発作によって弱体化したサンゴ礁システムに対する一連の実存的な脅威のもう1つ。

これも最初の発生ではありません。 1962年以来、彼らの個体数は約17年ごとにサンゴ礁の「アウトブレイク」状態に急上昇し、ケアンズの北から始まり、波に乗って南に広がっています。サンゴ礁に落ち着いた後、彼らは小さな星に変わり、発見することは不可能です。彼らは少なくとも6か月に達するまでサンゴを食べ始めませんが、それでもまだ1ダイム未満です。

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しかし、そこから、彼らは成長し、本格的に食べ始め、すぐに聖書の同名に似ています。ヒトデは、口から押し出された胃を行進する軍隊になり、その下の生きているサンゴの薄い層を消化し、より速く成長するサンゴを支持します。

これらはすべて言い方です。明らかに、このクリーチャーは私の前に死ぬ必要があります。しかし、このサンゴ礁に沿ってイバラの冠を殺すことを仕事とする2人のスキューバダイバーは、どこにも見えません。やがて、とげだらけの小悪魔が姿を消した。これがキラーロボットの出番です。

2日前、私はブリスベンにある明るい海岸の800マイル下の研究所に立ち、サムスンのタブレットを持ち、標的を絞った殺害を計画していました。私の前には、それぞれ長さ約2.5フィート、幅1.5フィートの5つの水中ロボットがありました。彼らはスズメバチのように黄色と黒に着色されており、マッチする刺し傷が付いていました。それぞれが人間の介入なしでオニヒトデを見つけて殺すことができます。 「これはレンジャーボットです」と、クイーンズランド工科大学の陽気なロボット工学者、マシュー・ダンバビンは言います。

レンジャーボットのアイデアは、ダンバビンと学生が害虫を認識できるアルゴリズムを作成した2005年に始まりました。彼らのシステムは、当時の最新技術であると考えられていた約67%の時間でヒトデを正しく識別していましたが、ダンバビンははるかに実用的な課題、つまり実際にそれらを殺すメカニズムによって地に陥りました。

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かつて、人々はいばらの冠を殺すために多くの方法を試してきました。感電を引き起こす;体を切り刻む(再生させるためだけに)。または、有毒または酸性の化学物質を身体と20本以上の腕に注入します。この方法は、人気のある観光地でヒトデ集団をcするために当時働いていた少数のダイバーに好まれていました。

ダンバビンのプログラムはヒトデを認識することができましたが、彼はそれらを殺すための技術を持っていませんでした。幸いなことに、彼は必要としませんでした。 2014年、研究者たちは、塩と胆汁に由来する溶液がイバラの冠に極端で致命的な免疫反応を誘発し、10ミリリットルのショットで最大のヒトデ以外のすべてをノックアウトすることを発見しました。

「それがゲームチェンジャーでした」とダンバビンは言った。 「それを聞いたとき、「わかりました、これを再訪できます。」」

彼と彼の同僚は、レンジャーボットの前身であるCOTSbot(COTSはオニヒトデの頭字語)と呼ばれる黄色い魚雷のような自律型車両の構築を開始しました。その体の下に取り付けられたのは、胆汁酸塩溶液を注入する注射器を装備した空気圧式折りたたみアームでした。 2リットルの溶液を運んでおり、1回の旅行で200回の注入に十分です。

COTSbotの検出システムを訓練するための画像を収集するために(そして注射を行うのに最適な角度と場所を見つけるのを助けるため)、ダンバビンはGoProカメラをダイバーの注射銃に貼り付けてヒトデのサンゴ礁をコーミングしました。ダンバビンのチームは、これらの画像とその他の画像(合計100,000以上)をディープラーニングモデルに送り込みました。ダンバビンの同僚であるフェラスダウブの助けを借りて、多くの腕を持つオニヒトデと分岐などを区別することを学びましたトゲスギミドリイシサンゴ。

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自律型キラーロボットの開発には課題がありました。ロボットビジョンの開発の初期に使用されたインターネットの画像は、ダンバビンが「グラマーショット」と呼んでいたもので、フレームが完全に照らされており、ロボットが遭遇する可能性が高いサンゴの周りに隠れているヒトデではありませんでした。同時に、ロボットチームは、隠れた生き物を追いかけている間、サンゴ礁に機器が詰まるのを避け、比較的アクセスしやすいと考えられるヒトデに焦点を当てることを決めました。つまり、体の少なくとも40%が表示されています。

COTSbotは、これらのヒトデを99.4%の精度で識別する能力を開発し、ダンバビンによれば、2年間のロボット寿命で200人以上のヒトデに注射を行いました。しかし、長さ4フィート、66ポンド、数万ドルの費用がかかるCOTSbotは、操作にも専門家が必要でしたが、最終的なツールではなく概念実証でした。完全に再設計する時が来ました。

いばら冠の発生の背後にある正確な理由は不明ですが、いくつかの要因が関係しているようです。まず、ヒトデは速く成長し、豊富に繁殖します。 1人の女性は、年間最大6500万個の卵を放つことができます。第二に、サトウキビ農場のような水源を洗い流す栄養素は沿岸水域にあふれ、幼生のヒトデが消費する植物プランクトンに豊富な食物を提供します。最後に、人々はあらゆるレベルでこれらの無脊椎動物を食べる捕食者を乱獲しました。これらの条件下では、オニヒトデは繁栄しているように見えます。グレートバリアリーフ。

しかし、オーストラリア政府は、最近までサンゴの一般的な見通しがますます悲惨になったため、サンゴを食べるヒトデのブームに対処するのが遅いようでした。 「政府の大規模制御プログラムは2012年に開始されたため、今回の大流行が始まってから2年後です」と、リーダーであるグレートバリアリーフマリンパークオーソリティのオニヒトデ管理プログラムのアシスタントディレクターであるメアリーボニンは言います。リーフを管理する機関。

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2012年から2017年の間、政府のイバラの制御プログラムは、1つの専用船で構成され、包括的な戦略はありませんでした。それは、訓練されたダイバーが数千人によってヒトデを注射し殺した北部の観光客が多い地域で運営されていました。政府は2017年1月に2隻目のボートを追加し、今年は合計8隻になります。

飛行ドローンの普及に触発されて、ダンバビンは「海のドローンを作れますか?」

最近、グレートバリアリーフに隣接するクイーンズランド州の連邦政府機関と大学は、制御プログラムを導く方法と、それを知らせる研究に優先順位を付ける方法の両方について、非常に必要な戦略を作成しています。生態学者のデイビッド・ウェストコットは、「私たちが毎年何百万ドルものお金を使って物を殺すのではないように」と言うように、その努力を主導しています。

カリングプログラムの主な課題は、ダイバーが何度も何度も同じサンゴ礁を再訪しなければならないことです。小笠原は「庭の草取り」に例えられます。なぜなら、いばらの冠は岩やサンゴの迷路に隠され、夜。 「いばらの冠がたくさんある場所に行っても、目に見えるものをすべて殺すかもしれませんが、すべてを見るわけではありません」と、これらのヒトデを研究しているサンゴ礁の生態学者であるモーガン・プラチェットは言います。 「それが大きな問題です。」

飛行ドローンの普及に触発されて、ダンバビンは「海のドローンを作れますか?」と思いました。2016年、大学の彼のチームはグレートバリアリーフ財団と提携し、75万豪ドルの資金を申請しました。 Googleの慈善活動。キラーロボットのアイデアを超えて、彼らは、COTSbotのようにヒトデへの致命的な注射を管理できるものの、サンゴ礁の監視と管理のための低コストで使いやすいスイスアーミーナイフの開発を提案しましたが、サンゴの調査、水サンプルの収集、海底のマッピングなど。

2年後、RangerBotが誕生しました。このロボットは、COTSbotの約半分のサイズと重量であり、コストの8分の1であり、3つのロボットビジョンシステムに依存しています。前方に1基、下方に1基のステレオカメラを使用して「見える」ようにし、それぞれに一対のライトが付いているため、夜間のミッションが可能になりました。 5個から6個のスラスタを使用することで、繊細なサンゴの複合体をより良く操縦し、ヒトデ上でより正確に位置決めすることができます。これは、COTSbotにとって大きな問題でした。タブレットを介して制御されるこのシステムは非常に使いやすく、正式なトレーニングをほとんど必要としません。最大8時間のミッションに電力を供給できる取り外し可能なバッテリーは、さらに柔軟性を高めます。

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「人間の器用さ、サンゴの下を見る能力の点で決して勝負することはありません」と、レンジャーボットのヒトデ発見および殺害能力のダンバビンは言います。「しかし、私たちにできることは、彼らを高級なものにするツールを提供することです。 」

RangerBotはまだ試用段階ですが、この一連の機能は調査に理想的であり、ヒトデが最も集中している場所を迅速に調査し、制御チームが努力を最適化するのに役立ちます。専門家はまた、より高い圧力、サメ、ワニなどのダイバーへのリスクを回避するために、ロボットをより深いまたはより危険な水域に送ることを予測しています。現在、「RangerBotはおそらく制御マシンとしてではなく、監視マシンとして最も効果的です」とWestcott氏は述べていますが、Westcottはそれを最終的に管理プログラムに統合する予定です。 「サンゴ礁でこれらの何千ものものが出て、オニヒトデを殺しているのは長い時間になるでしょう。」

現在、ダンバビンには5台のロボットがあり、さらに5台が作業中です。彼は、海草の調査や係留検査などさまざまな用途に関心を寄せています。 10月に、彼と共同研究者はサンゴの復元プロジェクトで約225,000ドルを獲得しました。これには、サンゴの幼生を含む損傷したサンゴ礁にRangerBotを適応させることが含まれます。

「キラーロボットを構築したことで人々にbyられてしまうと思いました」とダンバビンは認めました。代わりに、批評家はそれが十分にキラーかどうか疑問に思います。

海洋公園当局は、10月末にRangerBotの完全なデモを観察しました。ダンバビン氏は、今後数か月でさらに多くの機能と新しいアプリケーションにつながると述べています。 「人々は今、ヒトデを殺しているという印象を受けています」と、その可能性について学び続けることを楽しみにしているボニンは言います。 「まだそこにはいませんが、エキサイティングなテクノロジーです。」

タウンズビルの近くでシュノーケリングをした日、2人のダイバーが約70匹のヒトデをしました。しかし、ダイバーの一人であるウォーレン・ヘイドンは、50年のダイビングから幸福に風化したように見えますが、最近の1月と同様の努力により、およそ700匹のイバラの冠が得られたと言います。彼らはすべてのヒトデを殺すために時間と化学物質を使い果たすだろうと彼は言った。そのサンゴ礁を見たとき、そのサンゴの約65パーセントが、主にいばらの冠によって損傷を受けていました。

サンゴは非常に多くの脅威に直面しているため、回復は保証されていませんが、1つの脅威を除去することでチャンスを増やすことができます。 「サンゴの成長は遅い」とプラチェットは言う。 「しかし、私はまだ回復が期待されています。」

それでも、問題に取り組むことの価値に疑問を抱く人もいます。カリングプログラムが現在の流行を終わらせるふりをする人はいません。また、グレートバリアリーフの未来に地球温暖化が大きく迫っています。しかし、何人かの専門家は、ヒトデの問題に取り組むことは彼らができること、そしてすべきことのように感じていると言います。プラチェットが言ったように、「誰かが癌で死ぬのなら、彼らの感染を治療しないのとは違います。」

ロードン・キルビーは、ヘイドンと同様に、地元のツアー会社で2年間ヒトデを殺し続けています。彼は、ロボットが適切な場所にヒトデを適切に注入し、それを殺すことができるとは思わない。 「ロボットがそれを行うことができるのは非常に懐疑的です」とキルビーは言います。 Boninも同じ問題を提起しました。

「キラーロボットを構築したことで人々にbyられてしまうと思いました」とダンバビンは認めました。代わりに、批評家はそれが十分にキラーかどうか疑問に思います。

サンゴ礁で、私はこれらのヒトデを殺すために必要なものを間近で見ました。彼らのネイティブな個体群はいつかは自然に崩壊し、何も変わらなければ、サイクルを再び始めます。淡い金色のサンゴの棚のすぐ上に浮かぶ、私はヘイドンが暗い青と赤のヒトデに注射銃を2回挿入したとき、彼自身が安定しているのを目撃しました。特徴的なヒトデは1フィート以上あり、明らかな反応はありませんでした。ヘイドンが金属製のフックを使用してリーフから引き離し、クリーチャーがそっと死ぬまで転がるのを見ました。