Ondas, vientos corrientes, los despertares de los barcos que pasan y los remolinos que se arremolinan alrededor de las estructuras hacen del agua uno de los entornos más complejos para los capitanes de barcos experimentados, y mucho menos robots. Ahora, Los investigadores del Instituto de Tecnología de Stevens están desarrollando algoritmos que enseñan a los robots a adaptarse a la dinámica del mar en constante cambio para abordar una de las mayores preocupaciones de nuestra nación:proteger y preservar nuestra infraestructura envejecida arraigada en el agua, como muelles, oleoductos puentes y presas.

La obra, dirigido por Brendan Englot, profesor de ingeniería mecánica en Stevens, lidia con el problema actual de la frecuencia con la que se controlan estas estructuras submarinas. Hay muchas más estructuras submarinas que buzos para inspeccionarlas con la frecuencia deseada. Algunas veces, deben sumergirse bajo la superficie a profundidades extremas y peligrosas, requiriendo varias semanas para recuperarse. Englot está entrenando robots para que se encarguen de este tipo de tareas, pero no es fácil.

"Hay tantas perturbaciones difíciles que empujan al robot, y a menudo hay muy poca visibilidad, lo que dificulta darle a un vehículo bajo el agua la misma conciencia de la situación que tendría una persona simplemente caminando por el suelo o estando en el aire, "dice Englot.

Englot está preparado para el desafío.

Su grupo de investigación emplea un tipo de inteligencia artificial conocida como aprendizaje por refuerzo que utiliza algoritmos que no se basan en un modelo matemático exacto; más bien, los algoritmos orientados a objetivos enseñan a los robots cómo llevar a cabo un objetivo complejo realizando acciones y observando los resultados. A medida que el robot recopila datos, actualiza su "política" para encontrar formas óptimas de maniobrar y navegar bajo el agua.

Los datos que están recopilando son sonar, la herramienta más confiable para navegar bajo el mar. Como un delfín que usa la ecolocalización, Los robots de Englot envían chirridos de alta frecuencia y miden cuánto tiempo tarda el sonido en regresar después de rebotar en las estructuras circundantes, recolectando datos y ganando conocimiento de la situación mientras son golpeados por cualquier cantidad de fuerzas.

Englot envió recientemente un robot en una misión autónoma para mapear un muelle de Manhattan. "No teníamos un modelo anterior de ese muelle, ", dice Englot." Pudimos simplemente enviar nuestro robot y pudo regresar y ubicarse con éxito durante toda la misión ". Guiados por algoritmos creados en el laboratorio de Englot, el robot se movió de forma independiente, recopilar información para producir un mapa tridimensional que muestre la ubicación de los pilotes del muelle.

Estos primeros pasos son alentadores, pero Englot está trabajando para expandir las capacidades de sus robots. Englot prevé inspecciones de rutina por parte de robots en todo, desde cascos de barcos hasta plataformas petrolíferas en alta mar. Además, los robots pueden mapear la vasta extensión de la Tierra, terreno submarino.

Sin embargo, Lograr estos objetivos significa abordar las limitaciones del sonar. "Imagínese caminar por un edificio y recorrer los pasillos con la misma escala de grises, resolución visual granulada como una ecografía médica, "dice Englot.

Una vez que se ha mapeado una estructura, un robot autónomo podría planificar una segunda pasada, una inspección de mayor resolución de áreas críticas utilizando una cámara. Englot imagina además robots con forma de anguila que pueden atravesar grietas y espacios estrechos, tal vez incluso ayudando en rescates. "Para aprovechar realmente ese tipo de diseños, primero debemos poder navegar con confianza, ", dice. Englot continúa ajustando sus algoritmos para brindar esa confianza.

Englot también está avanzando en la tecnología submarina más allá de los actuales mapas de mosaico creados tediosamente por robots controlados por joystick. como un vehículo de superficie en un planeta lejano. "Algunos de los desafíos más difíciles en la autonomía de los robots están bajo el agua, ", dice. Hay un largo camino por recorrer, pero la superación de los desafíos llevó a Englot al campo de la robótica en primer lugar.