Roboti pro Antarktidu

MARTIN KIML  |  
roboti pro Antarktidu

Namísto polárníků vyrazí do míst věčného ledu několik desítek robotů, aby zkoumali změny ekosystému Antarktidy.Odborníci z fakulty elektrotechniky a výpočetní techniky z výzkumného ústavu Georgia Tech v Atlantě vymysleli a zkonstruovali nový způsob, jak monitorovat a zjišťovat změny, které probíhají v ekosystému Antarktidy kvůli globálnímu klimatu. Ledovce mizejí, planeta Země se otepluje, přesto je Antarktida místem, kam je stále poměrně problematické a nákladné vysílat lidské expedice. Ale o procesech, které v tamním prostředí probíhají, potřebují mít vědci přehled. Do míst věčného sněhu a ledu tedy vyrazí roboti, speciálně připravení pro teploty hodně hluboko pod bodem mrazu.

O tom, že ledovce tají, už odborníci dávno nepochybují. Pravda, najdou se někteří rádobyodborníci, kteří tvrdí, že se vlastně nic takového neděje, ale ti jsou naštěstí v menšině.Mnohem více vědců se spíše než na nesmyslné popírání reality soustředí na odhalování příčin tohoto, především pro budoucnost velice nepříjemného a nebezpečného jevu. Aby byli klimatologové schopni vytvořit věrný model, podle kterého by jasně poznali, kde jsou kořeny problému, potřebují mít k dispozici mnoho údajů. Ty ovšem nelze získat pomocí družicových snímků, případně tzv. teorií od stolu.

Je potřeba, aby přímo na postižená místa vyrazila expedice, několik týdnů se plahočila zamrzlou Antarktidou, riskovala životy a zdraví svých členů a poté se opět velmi složitou a nebezpečnou cestou dostávala zpět. Takových expedic by bylo potřeba do Antarktidy vyslat několik desítek. A to je nejenom nebezpečné, ale samozřejmě i velmi zdlouhavé a především nesmírně nákladné.Všechno by měli vyřešit „SnoMoti“.

Co jsou to SnoMoti?

Vědecký tým pracující na zákazce výzkumu Antarktidy, kterou si u Georgia Techu zadala NASA, se rozdělil na dvě pracovní skupiny.První pod vedením profesorky Ayanny Howardové se zaměřila na způsob, jakým dopravit potřebné přístroje na místo. Proběhlo několik pokusů se speciálními vozítky, ovšem všechny byly neúspěšné. Když se zdálo, že celý projekt skončí neúspěchem, napadlo jednoho z členů týmu, jinak nadšeného amatérského závodníka na sněžných skútrech, že vlastně není potřeba vymýšlet nové terénní jezdítko, když přece skútry slouží k pohybu na sněhových pláních už celá desetiletí. Vyroben byl tedy zmenšený model sněžného skútru.

Bylo vyhráno. Vozítko s jednou lyží a dvěma pásy schopnými překonat ty sebezáludnější nástrahy Antarktidy obstálo ve všech zatěžkávacích zkouškách. Občas je prostě dobré využít vyzkoušených a prověřených věcí. Druhý tým odborného asistenta Derricka Lampkina z katedry geografi e Pennsylvánské univerzity se soustředil především na přístroje a měřicí zařízení, které SnoMot do středu Antarktidy poveze.

„Rychle se měnící hmotnost Grónska a Antarktidy je jedním z největších otazníků na cestě k poznání předpovědí mořské aktivity na globální úrovni,“ řekl k tomu Lampkin a dodal: „S ohledem na značný dopad tání ledovců na zvedající se hladiny moří je třeba tento proces neustále monitorovat. Jedině tak dokážeme v budoucnosti předpovědět, kam až může moře zasáhnout v případě přírodních katastrof.“ Díky koordinované práci obou výzkumných týmů se tak podařilo postavit autonomního robota, který není dálkově ovládán a je schopen sám stanovovat optimální řešení.

Jak to vlastně funguje?

Vědecká expedice čítající kromě posádky lodi a několika výzkumníků i přibližně padesát SnoMotů se vylodí u pobřeží Antarktidy a vyhledá místo vhodné pro rozbití základního tábora. Takové místo by mělo být blízko pobřeží. Vědci určí na mapě přesná místa, kde mají proběhnout měření. Prostor o velikosti několika stovek kilometrů čtverečních bude rozparcelován na samostatné čtverce. Do každého z těchto čtverců bude vyslán jeden SnoMot, který má v sobě naprogramovány informace, podle kterých prokřižuje určený prostor a na různých místech tohoto prostoru provede měření. Výsledky těchto měření budou okamžitě pomocí satelitů vyslány do základního tábora a zároveň samozřejmě uloženy do paměti SnoMota. Po návratu do základního tábora SnoMot přiveze videozáznamy, vzorky, záznamy teplot, šířky ledu atd. SnoMot má být na místě zcela soběstačný, vědci mu v podstatě zadají pouze požadovaná měření, o způsobu jejich provedení rozhodne umělá inteligence sama v závislosti na podmínkách, ve kterých měření probíhá. SnoMot má mít dva mody, kterými se bude v určitých situacích rozhodovat. První je tzv. mod „aukce“. SnoMot má na výběr podle toho, v jaké situaci se nachází ostatní spolupracující „výzkumníci“. Může se samozřejmě stát, že některému ze SnoMotů vysadí například kamera. V tom případě je nutné, aby jeho prostor zmonitoroval jiný SnoMot. Pro vytvoření modelu je totiž nutné, aby žádný bod nechyběl a informace byly komplexní. Roboti tedy navzájem mohou spolupracovat a v případě potřeby si vypomáhat.Druhá varianta, na které pracuje především profesor Magnus Egerstedt, odborník na výpočetní techniku a umělou inteligenci, je v podstatě matematický model, snažící se pomocí protínajících se tras a pravidelných čtverců pokrýt celý určený prostor.

SnoMoti jsou v tomto případě více závislí na naprogramovaných příkazech a trasách, čímž se snižuje jejich nezávislost, ovšem model na druhou stranu zaručuje mnohem větší zastupitelnost v případě poruchy některé z komponent. Jednoduše řečeno se v tomto modelu předem pracuje s pravděpodobností výskytu poruch, a důležitá místa jsou tedy zdvojována, aby bylo zajištěno, že alespoň jeden SnoMot měření provede.

Testy, zkoušky, měření

V současné době probíhají především testy. Kdy budou SnoMoti vypuštěni do zamrzlé Antarktidy, se zatím neví.Hlavním cílem probíhajících testů je především vyzkoušení možností pohybu a orientace a samozřejmě i nezbytných komunikačních funkcí.Vývojáři mají momentálně k dispozici tři modely, na kterých testují schopnost jakéhosi „myšlení smečky“. SnoMoti spolu musejí umět komunikovat, jinak je mise odsouzena k neúspěchu. Další fází testování je schopnost jednotlivých SnoMotů překonávat překážky a terénní nerovnosti. Každý ze SnoMotů musí umět najít takovou cestu, která bude nejenom nejkratší, ale samozřejmě také nejprůjezdnější. Na skále nebo v jiném prostředí se pohyb řídí čidly, ale třeba i „zrakem“. Uprostřed zasněžené pustiny, kde je vše bílé, má zatím technika trošku problémy.

Jeden ze studentů Howardové ovšem přišel na to, že sledovací čidla by se mohla orientovat podle linií tvořených sněhovými převisy. Samozřejmostí je i orientace podle GPS. První ostré testy v podmínkách extrémních mrazů byly naplánovány na červen. Poprvé tedy vyjedou SnoMoti vybavení pro ty nejnižší teploty. „Jsou vybaveni zařízením schopným zahřívat součástky a měřicí přístroje tak, aby bylo vše schopno pracovat i v teplotách –50 °C. Především plastové součásti je třeba ohřát tak, aby se nestaly působením mrazu křehkými a lehce rozbitnými,“ říká Ayanna Howardová. Pokud v těchto testech technika uspěje, prakticky nic nestojí v cestě nasazení SnoMotů do ostrých misí. Testy musejí ovšem vyjít opravdu na jedničku. Cena jednoho SnoMota je odhadována asi na 100 tisíc dolarů, takže na věčně zamrzlé pláně Antarktidy vyrazí smečka těchto robovýzkumníků až poté, kdy bude jasno, že se vynaložené náklady vrátí v podobě přesných a nezpochybnitelných dat.

HISTORIE VÝZKUMU ANTARKTIDY

Slavný polárník Finn Ronne.

Systematický výzkum Antarktidy začal v roce 1911, kdy norský polárník Roald Amundsen dosáhl geografi ckého jižního pólu. Některé země, mezi nimi například Nový Zéland, Austrálie, Velká Británie, Francie nebo Chile, si začaly na nejjižnější světadíl činit územní nároky. Vše se vyřešilo v roce 1959 na konferenci ve Washingtonu, kde 12 účastníků podepsalo tzv.

Antarktickou smlouvu, která stanovila právní postavení Antarktidy. Smlouva například zakazuje budování vojenských základen, nukleární pokusy i vojenské manévry. Zároveň zapovídá i jakékoli územní nároky. Během několika let ji ratifi kovala i řada dalších států. Momentálně své výzkumné stanice provozuje na území Antarktidy 17 států. Celoročně fungujících stanic je 48, v letních měsících se jejich počet ještě zvyšuje. Největší výzkumnou stanicí je americká McMurdo na Rossově ostrově. Byla postavena v roce 1962. V létě se mění v pořádnou vesnici, protože zde přebývá v jeden moment i 800 lidí. Stanice je vybavena dokonce knihovnou, nemocnicí i vlastní kaplí.Energii dodávají reaktory o výkonu 1500 kilowattů.

PŘÍLIŠ RYCHLÉ TÁNÍ LEDOVCŮ

Poslední měření a výzkumy týkající se rychlosti tání ledovců šokovaly i jindy poměrně skeptické vědce. Pokud bude tání pokračovat současným tempem, hladina světových oceánů se do roku 2100 zvedne o neuvěřitelných 6 metrů. Navíc se některé z největších světových ledovců daly doslova na úprk. Například grónský ledovec Kangerdlugssuaq se pohybuje dvakrát rychleji než v roce 2000. Tehdy plul rychlostí 6 km za rok, jeho současná rychlost je až 13 km za rok. Na ledovce v posledních letech dopadá stále více sněhu a podle všech předpovědí i zákonů logiky by tak měly nabývat na objemu. Ovšem i okraje ledovců mizejí tak rychle, že ve finále úbytek předčí i přibývající množství sněhu a ledovce jsou tedy ve stále větším defi citu. Například na celém území Grónska ročně zmizí asi 200 kilometrů kubických ledu, což je množství vody, které by velkoměstu Los Angeles stačilo na dvacet let. Vývojáři mají momentálně k dispozici tři modely, na kterých testují schopnost jakéhosi „myšlení smečky“, při němž spolu SnoMoti musejí komunikovat.

ANTARKTIDU ZKOUMAJÍ I ČEŠI

Zní to trošku jako sci-fi, ale v Antarktidě, konkrétně na Rossově ostrově, stojí i česká polární stanice. Jméno dostala po slavném českém genetikovi a meteorologovi Johannu Gregoru Mendelovi. Za celým projektem stojí Masarykova univerzita v Brně. Již v osmdesátých letech se začínal na její půdě formovat tým vědců zabývajících se výzkumem Antarktidy. Samotný projekt na stavbu vznikl v roce 1999. Stavební práce byly dokončeny v roce 2006. Základna stojí na místě, kde v důsledku změn klimatu ustoupil ledovec, takže je tam velký prostor pro výzkum geologický, geografi cký, ale i botanický a zoologický. Hlavní budova je dlouhá 26 a široká 11 metrů, vejde se do ní 15, v případě potřeby i 20 lidí. Energii obstarává z jedné čtvrtinydieselový agregát. Zbytek tvoří energie sluneční a větrná. Kolektory a vzduchotechnický systém vytopí vnitřek základny až na 19 °C. Náklady na výstavbu v ceně 60 milionů Kč neslo ministerstvo školství, garantem provozu je Masarykova univerzita v Brně. Náklady na roční provoz jsou zhruba 10 milionů Kč. Podle Zákona o Antarktidě z roku 2004 je třeba k návštěvě speciální povolení od ministerstva životního prostředí.SnoMoti jsou vybaveni zařízením schopným zahřívat součástky a měřicí přístroje tak, aby bylo vše schopno pracovat i v teplotách –50 °C.

Nejčtenější