El ambiente cálido y húmedo de las áreas marinas tropicales, como la Gran Barrera de Coral de Australia, puede causar estragos en los sistemas marinos autónomos. Los MAS submarinos y de superficie se utilizan para la vigilancia marina, la localización de objetos como minas en el fondo marino y el rescate de bañistas.
“Las condiciones tropicales pueden hacer que los sistemas se sobrecalienten o impedir que las baterías de litio de alta densidad se recarguen”, dice Melanie Olsen, directora de proyectos de ReefWorks del Instituto Australiano de Ciencias Marinas (AIMS), una instalación de evaluación y prueba de tecnología en el norte de Australia. “Y las criaturas microbianas y pequeñas que prosperan en estos ambientes tropicales crecen rápidamente en las superficies submarinas y degradan el rendimiento del sensor y la hidrodinámica de la robótica y los sistemas autónomos”.
Desarrollar tecnología que pueda hacer frente a estas condiciones es parte del trabajo de Olsen, al igual que respaldar la misión más amplia de ReefWorks de ayudar a otros a sacar sus sistemas autónomos del laboratorio. Es esencial probar estos sistemas y recopilar evidencia de cumplimiento para demostrar que cumplen con los requisitos reglamentarios y pueden certificarse para operaciones, dice Olsen, miembro sénior de IEEE. Pero hay muy pocos lugares para probar la robótica marina, los sistemas autónomos y las tecnologías de inteligencia artificial (RAS-AI), lo que obstaculiza el crecimiento de la industria, dice Olsen. “Es difícil para los proveedores de RAS-AI pasar de un prototipo a un producto comercial porque el camino hacia un sistema certificado es complejo”.
Es por eso que AIMS estableció ReefWorks. La instalación se utiliza para probar embarcaciones tropicales y marinas con y sin tripulación, así como robots, sensores y otras innovaciones. “Somos la primera instalación de pruebas de este tipo en Australia, y posiblemente en el mundo, en los trópicos”, dice Olsen. Los ejemplos de MAS submarinos y de superficie incluyen el ReefScan CoralAUV, que se usa para el monitoreo marino, y el Wave Adaptive Modular Vessel, un barco de superficie que se usa para el monitoreo marino, la localización de minas y otros objetos en el lecho marino y el rescate de bañistas.
AIMS ha estado probando equipos durante más de una década, pero esta parte de las instalaciones de AIMS se abrió al público en diciembre de 2021. ReefWorks admite todo el ciclo de desarrollo, desde la validación del modelo digital y las pruebas de desarrollo hasta las pruebas a nivel operativo y de productos, dice Olsen. Las pruebas físicas se pueden realizar en los tres campos marinos de AIMS, que ofrecen diferentes condiciones de prueba. ReefWorks también tiene instalaciones en tierra, además del tanque de prueba de sensores National Sea Simulator y corredores de drones entre los rangos en el mar para verificar el rendimiento de los sistemas autónomos marinos de largo alcance.
“Nuestro objetivo general es establecer un sistema autónomo marino sostenible [MAS] sector en Australia”, dice.
Una de las formas en que ReefWorks ayuda a sus usuarios a aprovechar al máximo su tiempo en los campos de prueba es ofrecer “gemelos digitales” y mundos virtuales. Un gemelo digital es un modelo virtual de un objeto, máquina o sistema del mundo real que se puede utilizar para evaluar el rendimiento de la contraparte del mundo real.
“Cada uno de nuestros rangos de prueba está desarrollando un gemelo digital”, dice Olsen. “Los desarrolladores podrán realizar una misión de prueba en el rango virtual para que, cuando lleguen aquí, puedan reproducir misiones con datos recopilados en tiempo real y validar el rendimiento de su modelo digital MAS”.
Olsen lidera un equipo de cinco personas y actualmente está reclutando a otras cinco. Ella espera que el personal se triplique en tamaño en unos pocos años a medida que ReefWorks se establezca más en la región.
Olsen, miembro sénior de IEEE, participa activamente en la Sección de Australia del Norte de IEEE. Se desempeñó como presidenta de la sección en 2020 y 2021, tiempo durante el cual la sección logró el Premio a la Sección Pequeña Destacada de la Región 10.
Integración de la computación perimetral integrada de IA e IOT
Antes de unirse a AIMS, Olsen pasó una década en el Departamento de Defensa de Australia (DOD) como ingeniero líder trabajando en tecnologías futuras y sistemas de guerra electrónica marítima.
Olsen creció en una familia de granjeros y no estuvo realmente expuesta a computadoras o ingenieros hasta que un profesor de EE de la Universidad James Cook, en Australia, vino a su escuela secundaria rural para dar una presentación. Trajo consigo un helicóptero quadrotor a control remoto, una década antes de que los quadcopters fueran algo común.
La conferencia llevó a Olsen a obtener una licenciatura en sistemas eléctricos, electrónicos y computacionales, también de la Universidad James Cook, en Townsville. Luego obtuvo una maestría en ingeniería de sistemas de la Universidad de Nueva Gales del Sur de Australia, en Canberra. En 2016, Olsen tomó un trabajo en AIMS como líder del equipo de ingeniería en desarrollo de tecnología.
“Me apasionan mucho las nuevas tecnologías y verlas integradas en el campo”, dice. “Durante mi década en el [Australian] DOD, aumenté mis habilidades en ingeniería de sistemas para resolver desafíos de integración de tecnología más complejos. AIMS me ofreció la oportunidad de aplicar estas habilidades a los desafíos que enfrenta el ambiente marino tropical”.
“Somos la primera instalación de pruebas de este tipo en Australia, y posiblemente en el mundo, en los trópicos”.
Hay muchas similitudes entre lo que Olsen había estado haciendo en el Departamento de Defensa y su papel en ReefWorks. “Mi trabajo tanto en DOD como en AIMS requiere comprender cómo funcionan los subsistemas electrónicos, determinar qué es viable para el caso de uso, comprender la importancia del modelado y la simulación, y ser capaz de comunicar la terminología de ingeniería a un equipo interdisciplinario”, dice. “Ambos roles tienen que ver con la resolución de problemas de ingeniería”.
Olsen está trabajando actualmente en la integración de la IA integrada y la computación perimetral de Internet de las cosas en la infraestructura de AIMS. “La inteligencia artificial se utiliza para aumentar las capacidades de un sistema marino autónomo”, dice. “Por ejemplo, la IA se usa para entrenar a un MAS para navegar y evitar chocar con arrecifes de coral, otras embarcaciones u otros objetos o para permitir que el MAS identifique especies marinas específicas, áreas de arrecifes adecuadas para la resiembra y minas marinas”.
La computación perimetral de IoT se utiliza para procesar datos más cerca de su punto de origen. “Esto tiene el potencial de acelerar el proceso de decisión para los buques y los operadores al tiempo que minimiza el ancho de banda de datos y comunicaciones necesario, que son limitaciones clave cuando se opera en el norte marítimo de Australia”, dice Olsen.
Dado que el GPS no funciona bajo el agua, otro de los proyectos de su equipo está buscando formas adicionales de realizar un posicionamiento y control geoespacial preciso para misiones que no requieren que los sistemas marinos autónomos lleguen a la superficie.
“Recién estamos comenzando a tener una idea de lo que pueden hacer los sistemas marinos autónomos, no solo para nuestras aguas marinas tropicales sino en general”, dice. “Hay grandes desafíos que nadie puede resolver en este momento, como lidiar con la contaminación del océano y los impactos del cambio climático”.
Se necesitan ingenieros en robótica
No hay suficientes ingenieros en robótica en el mundo, dice Olsen. Ella recomienda que los estudiantes de ingeniería tomen cursos que incluyan proyectos grupales.
“Los proyectos grupales lo ayudan a aumentar su capacidad para resolver problemas fuera de su conocimiento o experiencia”, dice ella. “Te enseñan a trabajar como un equipo interdisciplinario, a quién pedir ayuda y dónde encontrarla”.
Este artículo aparece en la edición impresa de octubre de 2022 como “Melanie Olsen”.
