— Анастасия, как давно Дальрыбвтуз исследует применение подводных роботов в аквакультуре?
— Исследованиями мы занимаемся с прошлого года. Это стало возможно после закупки нового современного оборудования, средства на которое выделяет Росрыболовство.
Так у нас появился многофункциональный телеуправляемый необитаемый подводный аппарат (ТНПА) Chasing M2 Pro Max. Он закупался целенаправленно для проведения аквакультурных исследований и обучения студентов.
— Почему была выбрана именно эта модель?
— Он легкий, мобильный, быстро собирается. Имеет разные способы передачи данных, хорошее качество съемки. Также на него можно дополнительно прикрепить различные обвесы, датчики фиксирования дистанции, эхолоты, пробоотборники, руки-манипуляторы и другие средства.
На самом деле подводных дронов очень много — разных размеров и под разные задачи. Мы сейчас не говорим про большие стационарные аппараты, которые используются на научно-исследовательских судах. Речь идет о мобильных моделях. Они переносные, легко помещаются в машину и не требуют дополнительной квалификации для работы с ними.
— Где вы уже успели провести исследования?
— Мы уже проводили работы на Русском острове. Как только откроется навигация, начнем работать по всему Приморскому краю. Нам уже поступают заявки от местных марикультурных хозяйств.
Мы готовы работать не только в Приморье, но и в других регионах, где есть потребность. Мы знаем, что Сахалинская область заинтересована в сотрудничестве с нами. Сегодня там активно развивается аквакультура, выделяются новые рыбоводные участки.
— С какими запросами к вам обращаются?
— В основном это небольшие, быстрые работы. Результат по ним можно получить сразу на месте. Например, определяем пригодность участка для культивирования конкретного объекта. Смотрим, соответствует ли акватория определенным параметрам, гидрологическим характеристикам.
Иногда заказчику нужен более подробный анализ. Так, в рамках государственной экологической экспертизы акватории, задействованные в индустриальной аквакультуре, обязательно должны проходить комплексное рыбохозяйственное обследование. В этом случае мы изучаем пробы донных отложений и поверхностных вод, составляем карты скопления всех объектов, в том числе морских трав и водорослей. Для таких масштабных работ требуется намного больше времени.
ВОДОЛАЗЫ VS РОБОТЫ
— Почему применение подводных аппаратов в аквакультуре — перспективное направление?
— Потому что необходим переход к более современным неинвазивным методам исследований. Подводные аппараты позволяют проводить работы без вреда для гидробионтов. Плюс переход от ручного труда к автоматизированному повышает качество и эффективность обследований.
Водолазные работы имеют ряд ограничений. В первую очередь аквалангисты обычно не погружаются глубже
Кроме того, водолазы зависят от температуры и погоды. Когда вода становится слишком холодной, дайверы могут не согласиться на погружение. Поэтому работают они в основном с апреля по октябрь. Также водолазы зависят от длительности светового дня: как только солнце садится, под водой ничего не видно. Нельзя забывать и про то, что человек ограничен своим физическим ресурсом и объемами баллонов. Людям нужно выделять время на отдых и смену экипировки.
Подводным же аппаратам все равно, какие сегодня погодные условия, температура воды, освещенность и даже мутность. У роботов есть дополнительные фонари для передних, задних и боковых камер, которые позволяют вести съемку даже в темное время суток, если это необходимо, а специальный сонар помогает беспрепятственно взаимодействовать с подводным миром в любых условиях видимости.
Что касается времени работы, некоторые дроны напрямую подключаются к источнику бесперебойного питания и не нуждаются в подзарядке. Другие же имеют запасные аккумуляторы, которые необходимо периодически менять. Однако робота можно перезаряжать множество раз, в то время как у водолазов есть ограничения по количеству и длительности погружений.
Еще один важный плюс для нас — объективность данных. Водолазы часто дают субъективную оценку тому, что они видят под водой. Иногда они могут ненамеренно исказить информацию, так как не являются специалистами. При этом не все дайверы работают с камерами, и у нас нет возможности лично увидеть дно участка.
Роботы же передают картинку в режиме реального времени. Аппарат транслирует изображение с камер на монитор с высоким разрешением, сбоку сразу выводит нужные параметры. Затем можно легко подключить дрон к телефону или другому носителю и перекинуть все многочасовые файлы. Благодаря этому мы можем сразу же выдать результат и даже показать заказчику, что именно сейчас происходит на его участке.
— Какие еще задачи может выполнять аппарат?
— Все зависит от модели и обвесов, которые на нее прикрепили.
Наш аппарат умеет брать пробы воды при помощи автоматического вакуумного насоса на глубинах от 0 до
— Дешевле ли обходится работа дронов по сравнению с водолазами?
— Не дешевле. Но роботы оперативнее и «объективнее». Человеческий и автоматизированный труд несопоставимы в этом контексте: люди и дроны работают на разных глубинах, в разных условиях. Мы предлагаем не замену, а принципиально новый, качественный уровень исследований.
ТОНКОСТИ РАБОТЫ
— Как проходит экспедиция с подводным аппаратом?
— Любая морская экспедиция — это ранний подъем. Мы грузимся, едем до места, переносим все необходимое на судно и идем до точки, где будем работать. Добравшись, начинаем собирать аппарат как конструктор: заранее понимая, какой результат хотим получить, подбираем обвесы. Затем подключаем дрон к кабелю и к монитору на судне. После кидаем аппарат с борта в воду. Он удерживается на поверхности, после чего пилот включает мотор и погружает дрон на дно.
Скорость погружения зависит от волн, погоды и подводных течений. По нашему опыту, при не самых благоприятных условиях на
Вообще экспедиция требует определенной подготовки — и физической, и эмоциональной. Не все способны работать в море!
— Сколько человек в команде?
— У нас в команде три человека: пилот, руководитель и помощник. Это минимально допустимое количество по требованиям.
Пилот управляет роботом, контролирует качество картинки. Обязательно следит, чтобы дрон смог вернуться обратно по кабелю. Руководитель в моем лице отвечает за позиционирование аппарата на местности. Я говорю, где ему погружаться, с какой скоростью двигаться, что снимать. Помощник занимается дозированной подачей кабеля, спуском и поднятием аппарата обратно на судно.
— Сколько в среднем длится экспедиция?
— Все зависит от площади и удаленности объекта. Например, на небольшом участке в районе
В апреле-мае мы поедем к другому заказчику на север Приморского края. Мариферма находится далеко, площадь акватории большая, поэтому командировка займет несколько дней.
— Как продолжается работа после полевых исследований?
— Какие-то результаты мы выдаем на месте. Но если нужен обширный детальный отчет, то все видео просматриваем уже в кабинете. В лабораториях мы определяем видовой состав, считаем биомассу гидробионтов, их распределение.
— Для каких хозяйств подойдет обследование с подводным аппаратом?
— Их можно использовать в прудовых хозяйствах, но это должен быть глубокий водный объект. Например, культивирование гидробионтов на теплоэлектростанциях или на водохранилищах. На маленьких прудовых хозяйствах из-за мутности на камерах ничего не будет видно.
Я больше вижу применение в садковых хозяйствах. Чтобы не вызывать стресс у гидробионтов, устройства для культивирования желательно как можно реже вытаскивать из воды. Дроны позволяют проверять садки без вреда для объектов.
— С какими сложностями вы сталкиваетесь, проводя исследования?
— Прежде чем начинать работу, я смотрю карты глубин. Однако почти все они были созданы еще во времена Советского Союза и не отражают реальную картину. И дело не в том, что глубина шельфа изменилась. Просто раньше не было оборудования, которое помогло бы определить глубину более точно. Иногда на месте оказывается, что глубина в два раза больше, чем указано на карте.
Это не наша основная работа, но в процессе мы будем заниматься еще и картированием. У нас для этого есть специальный обвес — эхолот, который будет сканировать дно.
Из нюансов эксплуатации — с аппаратом нельзя работать при включенном двигателе. Судно должно быть заглушено и стоять на якоре. В противном случае винты могут оборвать кабель. Есть, конечно, роботы, которые работают без кабеля, но в открытом море без него не получится передать сигнал.
Если повредить кабель, дрон не потеряется навсегда. У него положительная плавучесть, он всплывет. Но придется его искать, а после еще и покупать новый кабель.
Другая сложность — течение. В разные сезоны наблюдается разная волновая активность. Даже если не прогнозируется никакого волнения, все равно остаются подводные течения, которые сносят дрон. Приходится постоянно корректировать его траекторию движения. Решить проблему помогают датчик фиксирования дистанции и GPS, которые возвращают его в нужную нам точку. Также они не дают аппарату врезаться в какой-нибудь неожиданный элемент донного ландшафта: робот сам будет избегать таких помех.
ПАРТНЕРСТВО И РАЗВИТИЕ
— Кто проводит исследования? Подключаете ли вы к этим работам студентов?
— Пока исследования проводят сотрудники. Мы сами еще учимся. В будущем планируем брать студентов в экспедиции и расширять роботизированный флот. Пока что подключаем их к просмотру фото- и видеоматериалов для определения видового состава.
В перспективе есть разработка новых образовательных программ, в которых будут использоваться эти аппараты. Тогда уже в рамках учебы студенты сами будут работать с дронами. Естественно, под нашим чутким руководством.
Отрасль постоянно модернизируется и автоматизируется. Думаю, в ближайшие пять лет курс по подводной аквакультурной робототехнике обязательно будет включен в образовательную программу.
— Дальрыбвтуз занимается только подводными исследованиями или в университете также изучают подводные аппараты с технической точки зрения?
— Исследованиями подводных аппаратов у нас профильно занимаются в Морском государственном университете имени адмирала Г.И. Невельского. У них есть целая лаборатория, где специалисты самостоятельно собирают дроны.
С учеными МГУ мы тесно общаемся. Первое тестирование нашего аппарата мы проводили у них в бассейне, за что им отдельное спасибо. Там же испытывали руки-манипуляторы, датчики, пробоотборник. Коллегам из МГУ тоже было очень интересно посмотреть на наше устройство. В тесном диалоге сейчас обсуждаем, как им собрать аналогичный аппарат.
Мы открыты к предложениям и сотрудничеству в том числе в рамках научно-исследовательской работы. Поддерживаем междисциплинарный подход. Мы занимаемся наукой, чтобы результаты нашей деятельности становились достоянием общественности и приносили пользу.
— Как планируется в дальнейшем развивать это направление?
— Для того чтобы не просматривать многочасовые видео самостоятельно и не считать вручную численность объектов, мы уже внедряем элементы компьютерного зрения и искусственный интеллект. Модель должна самостоятельно по видео считать биомассу, определять видовой состав.
Но чтобы модель обучилась, нужен очень большой массив данных. Это миллионы фотографий гидробионтов. Пока что таких данных мало. Думаю, обучение займет несколько лет.
— Сейчас ИИ уже применяют для рыбохозяйственных исследований. Ученые говорят, что пока компьютеру еще сложно распознавать рыб под водой. Не сталкиваетесь ли вы с такой проблемой?
— Важно понимать, что мы говорим про беспозвоночных, которые лежат на дне и не делают резких движений. Распознавать их проще, чем постоянно перемещающихся рыб.
В любом случае, чем больше загружать в модель данных, тем лучше она будет обучаться. И чем хуже качество картинки, чем труднее распознать объект, тем лучше по итогу она сможет узнавать гидробионты даже в самых плохих условиях видимости — при повышенной мутности, слабом освещении. А для этого мы должны предоставлять ей разные материалы. Чем больше будет этот массив данных, тем лучше она будет работать.
— По итогу она будет работать лучше, чем человек?
— Она будет работать быстрее. Все зависит от размеров участка, но в среднем мне необходимо несколько дней, чтобы просмотреть все видео, посчитать объекты и определить их видовой состав. Модель сможет выдать результат за несколько минут.
Посчитать может и человек. Но в разгар сезона, когда выезды запланированы практически ежедневно, времени на обработку мало. ИИ поможет ученым предоставлять результат оперативнее.
— На ваш взгляд, где еще можно использовать подводные дроны?
— Я считаю, что роботы отлично подойдут для обследования плавучих и стационарных пирсов, различных судовых и портовых конструкций и сооружений, конечно, совместно с профильными инженерами. Для этой деятельности требуется лицензия, пока что ее могут получить только водолазы. Но как задел на будущее — это интересная идея.
Аквакультура — лишь одна из многочисленных сфер, где можно использовать подводные аппараты. В любом направлении морской деятельности можно найти эффективное применение этим устройствам.
Арина БУРЛАКОВА, Fishnews
