Para determinar cómo el derretimiento de los icebergs podría estar afectando al océano, un robot del tamaño de un kayak detuvo los enormes trozos de hielo que flotaban y giraban en las aguas del Atlántico norte, por sí solo.

O al menos eso es lo que Hanumant Singh incluyó en los algoritmos del robot para representar mapas nítidos en 3D de icebergs en Sermilik Fjord, una entrada de 50 millas en la costa del este de Groenlandia.

Los científicos saben que los icebergs que se desprenden de la capa de hielo de Groenlandia se están derritiendo rápidamente en respuesta al cambio climático. pero los detalles de la rapidez con la que se están derritiendo aún no están claros. Singh, profesor de ingeniería eléctrica e informática en Northeastern, dice que el problema es averiguar cómo medir grandes trozos de hielo que están en constante movimiento.

"Eso es muy poco conocido, ", dice." Los icebergs se mueven, y se mueven rápido unos 10 kilómetros al día ".

Para tener una idea concreta de la velocidad de fusión, Las mediciones precisas de la forma y la superficie de un iceberg deben compararse a lo largo del tiempo. Pero el mapeo de un objeto en constante movimiento es el talón de Aquiles de un robot.

Los ingenieros que trabajan con drones autónomos a menudo se enfrentan a este desafío, ya que los robots necesitan escanear y mapear sus entornos para moverse de manera efectiva y autónoma. Todo eso generalmente se calcula asumiendo que las cosas no se moverán, Singh dice.

"Muchas veces lo que pasa es que puedes tener un robot, y mapeará un edificio maravillosamente, ", dice." Pero luego hay gente que se mueve, y el robot se pierde por completo porque utiliza características estáticas en el entorno ".

No es diferente en el agua. Las medidas de un robot de un objetivo en movimiento pueden distorsionarse fácilmente y ser difíciles de corregir.

Singh, que diseña sistemas de drones para entornos remotos y submarinos, ha hecho que su objetivo sea sortear ese desafío con cálculos que tengan en cuenta el movimiento de un iceberg al mismo tiempo que el robot navega a su alrededor y lo mapea. En otras palabras, congela el movimiento, con un montón de matemáticas, De Verdad.

En un artículo reciente, Singh y un equipo de investigadores describen la tecnología y los algoritmos que utilizaron para corregir el movimiento de una docena de icebergs que flotan en el fiordo Sermilik.

Las reconstrucciones tridimensionales del algoritmo de los icebergs muestran detalles de alta resolución de la geometría y el relieve del hielo. que a veces es imposible de capturar incluso con imágenes en bruto tomadas por un dron oceánico. Comparado con el hielo de la vida real, la precisión de esos modelos es notablemente cercana, Singh dice.

"En unos pocos centímetros, tal vez 10, " él dice.

Ese es un nivel de detalle que se necesita desde hace mucho tiempo para los científicos que intentan determinar qué tan rápido se está desvaneciendo el hielo de la Tierra. y cómo ese cambio influirá en el resto del planeta.

Mientras los icebergs se derriten toneladas de agua dulce están siendo introducidas en el mar. A la larga, Esta dinámica cambiante de los océanos puede alterar la forma en que el agua fluye y circula en todo el mundo. transportando el calor y los nutrientes esenciales a los ecosistemas frígidos y templados por igual.

"Nuestro papel era el mapeo, pero otros coautores están interesados ​​en los datos, ", Dice Singh." Todos son oceanógrafos físicos, y lo utilizará para crear modelos de lo que le sucede al agua dulce, cómo se derriten estos icebergs, y cómo eso se ve afectado por el cambio climático ".

En pocas palabras, El sistema robótico de Singh es solo una cámara y un sensor de sonda montados en un dispositivo comercial, kayak de gasolina. Eso es una ruptura con la tradición Singh dice:ya que los robots oceánicos tienden a ser caros.

Con su camara el robot toma imágenes en bruto de la parte de los icebergs expuestos sobre el agua. Luego, el robot usa esas imágenes para navegar estratégicamente alrededor del iceberg y ayudar al sensor de la sonda a tomar mediciones de alta calidad del hielo sumergido. que representa más del 90 por ciento de la estructura del hielo.

"Obtenemos una forma tridimensional de todo el iceberg en la parte superior, y luego podemos usar eso como navegación para corregir cosas en la parte inferior, ", Dice Singh." Esos datos se superponen ampliamente, y también nos da navegación, lo que nos permite corregir el otro sensor ".

En lugares como Groenlandia, la iluminación dificulta la captura de imágenes de gran tamaño, brillante, y sobre todo hielo blanco contra un telón de fondo brillante. También es un entorno difícil de capturar cuando está nublado y oscuro:las cámaras luchan por distinguir entre los colores de un iceberg y las mezclas grises del cielo. Y luego está todo lo demás en el campo de visión.

"Estás en un fiordo, so you have all these sites and these pieces in the water that we want to completely ignore, " Singh says.

Not to mention how dangerous it is to be near an iceberg.

For decades, researchers have struggled to get up close and personal with icebergs. These ice formations can be several times bigger than a large parking garage, and have protruding ice above and under the water that can be dangerous if the iceberg capsizes or breaks.

That's the whole point of using clever, but relatively cheap drones, Singh says. Robots are expendable, and they can sometimes take risks that people can't.

"You don't want a human being standing right next to this thing on a small boat, taking measurements, " he says. "If you're anywhere near there, and this thing overturns, it's going to take you with it."

Singh says that understanding climate change is one the best things his robots can do. That includes a list of campaigns that have studied environments such as coral reefs and archaeological sites underwater. Próximo, it could be comets and asteroids moving in the expanse of outer space.

"We're not engineers for just engineering's sake, " Singh says. "We also really care about bigger-picture issues, how all that works, and telling those stories to the general public. That's what we're about."