Υποβρύχιο GPS εμπνευσμένο από τα μάτια της γαρίδας

Ένα νέο τύπου αισθητήρα GPS κατασκεύασαν οι επιστήμονες κατανοώντας πώς τα ψάρια εντοπίζουν τη γεωγραφική τους θέση με βάση τα χαρακτηριστικά μοτίβα πόλωσης του φωτός που εισέρχεται στο νερό.

Πριν μερικά χρόνια είχαν κατασκευάσει μια ειδική κάμερα εμπνευσμένη από τα μάτια της γαρίδας mantis, η οποία μπορεί να δει τα μοτίβα πόλωσης των κυμάτων φωτός.

Δείτε αναλυτικά εδώ: Οι γαρίδες Mantis βλέπουν τον καρκίνο πριν ακόμα αρχίσουν να εμφανίζονται τα συμπτώματα

Τα GPS που χρησιμοποιούμε λειτουργούν με ραδιοκύματα που λαμβάνουν από τους δορυφόρους και δεν λειτουργούν υποθαλάσσια.

Είναι γνωστό ότι πολλά ζώα της ξηράς και της θάλασσας έχουν μάτια με ευαισθησία στην πόλωση του φωτός και το χρησιμοποιούν για να κυνηγούν ή να προσανατολίζονται στο νερό. Έτσι προσάρμοσαν αυτή την ικανότητα σε μια κάμερα. Μαζί με την κάμερα χρησιμοποίησαν και μια ηλεκτρονική πυξίδα και έναν αισθητήρα. Αλγόριθμοι μηχανικής μάθησης αναλύουν τα δεδομένα που λαμβάνουν και τα συσχετίζουν με τα φυσικά φαινόμενα που επηρεάζουν τα μοτίβα πόλωσης.

Η κάμερα του GPS ανιχνεύει και αναλύει πώς το φως εκτρέπεται και σκεδάζεται όταν διεισδύει στο νερό. Με βάση αυτά τα μοτίβα πόλωσης που καταγράφει μπορεί να υπολογίσει τη θέση του Ήλιου και κατ' επέκταση τη θέση του στη Γη. 

Στην έρευνα που δημοσιεύτηκε τον Απρίλιο του 2018 αναφέρεται ότι το υποβρύχιο GPS λειτουργεί με ακρίβεια 60km. Μπορεί αυτή η απόκλιση να φαίνεται τεράστια, αλλά σε σχέση με το μέγεθος της Γης είναι πολύ ικανοποιητική. Η τεχνική μπορεί να βελτιστοποιηθεί με τη χρήση καλύτερων καμερών και με νέους αλγόριθμους μηχανικής μάθησης που θα ξεκαθαρίζουν τις εκτιμήσεις της τοποθεσίας που δίνει η κάμερα. Εκτιμούν ότι πολύ σύντομα θα καταφέρουν να το λειτουργούν με ακρίβεια λιγότερου του 1km.

Οι ερευνητές κατά τη διάρκεια μιας κατάδυσης τους στον Μεγάλο Κοραλλιογενή Ύφαλο (Great Barrier Reef), παρατήρησαν ότι τα μοτίβα πόλωσης αλλάζουν ανάλογα με την ώρα της ημέρας και την κατεύθυνση παρατήρησής τους. Όταν τα ανέλυσαν συνειδητοποίησαν ότι αυτό συμβαίνει επειδή αλλάζει η σχετική θέση του Ήλιου και της Γης.

Για τα επόμενα 4 χρόνια έκαναν παρόμοιες δοκιμές σε διάφορες τοποθεσίες σε όλο τον κόσμο. Είδαν ακόμα πώς επηρεάζονται από τις καιρικές συνθήκες και το βάθος της θάλασσας.

Η μόλυνση τόσο του νερού όσο και του αέρα είναι ένας ακόμη παράγοντας που μειώνει την ευαισθησία της συσκευής, καθώς μεταβάλουν τα μοτίβα πόλωσης. Το επόμενο βήμα είναι να κατανοήσουν τους παράγοντες που επηρεάζουν τα μοτίβα πόλωσης, να τους ενσωματώσουν στους αλγόριθμους για να μειώσουν τα σφάλματα.

Μόλις ξεπεράσουν αυτά τα εμπόδια θέλουν να τις ενσωματώσουν σε υποβρύχια ρομπότ που θα μελετούν τους ωκεανούς.

--

Πηγές:

  1. Powell, S. B., Garnett, R., Marshall, J., Rizk, C., & Gruev, V. (2018). Bioinspired polarization vision enables underwater geolocalization. Science Advances4(4), eaao6841.

Χρησιμοποιούμε cookies που μας επιτρέπουν μια σειρά από λειτουργίες που ενισχύουν την εμπειρία σας στην ιστοσελίδα μας.
Κάνοντας κλικ στο "Συμφωνώ" ή συνεχίζοντας να χρησιμοποιείται την ιστοσελίδα bioximikos.gr συμφωνείτε με τη χρήση cookies.