Tecnologia e ricerca: Sicurezza e controllo ambiente

Robot futuristici potrebbero arrivare presto nei nostri oceani. I Sensorbots sono dispositivi sferici dotati di sensori biogeochimici, che promettono di aprire un nuovo capitolo nell’esplorazione notoriamente impegnativa del più grande ecosistema terrestre, l’oceano.

I dispositivi sono stati progettati e sviluppati nel laboratorio del professor Deirdre Meldrum, scienziato ASU Senior e Direttore del Center for Automation Discovery Biosignatures presso l’Arizona State University Biodesign Institute.

Gran parte della ricerca genomica di Meldrum si concentra su ambienti come l’oceano profondo e sfrutta il suo ampio sviluppo della tecnologia per la salute umana e le malattie. Nel 2001, al suo gruppo, National Institutes of Health Center of Excellence in Science Genomics, sono stati assegnati 18 milioni dollari di sovvenzione, che ha permesso loro la creazione della vita su microscala Sciences Center (MLSC) – attualmente con sede presso l’Istituto Biodesign presso il Centro per Biosignatures Discovery automazione. (La concessione MLSC è stata successivamente rinnovata con ulteriori 18 milioni di dollari.)

Foto Sensrobot

Il Centro di Meldrum riunisce ricercatori nelle apparecchiature elettriche, meccaniche, chimiche e di bio-ingegneria, chimica, informatica, scienza dei materiali, medicina di laboratorio e di microbiologia, nonché personale del Fred Hutchinson Cancer Research Center, University of Washington e Brandeis University. Insieme, lavorano sullo sviluppo di dispositivi di microscala per analizzare le cellule e il loro DNA, RNA e proteine ​​per capire ed eventualmente diagnosticare o prevenire malattie come il cancro e le infiammazioni.

Per fare questo, Meldrum ei suoi colleghi hanno sviluppato dei moduli in microscala per misurare i parametri multipli di cellule viventi in tempo reale al fine di correlare eventi cellulari con informazioni genomiche. Come spiega Meldrum, il progetto Sensorbot espande in modo significativo la portata delle indagini oceanografiche svolte dal Centro Biodesign per Discovery Automation Biosignatures:

“Stiamo sfruttando la nostra automazione, i sensori, le biotecnologie, i sistemi e le competenze per sviluppare robot unici che possono essere messi in campo, percorrere centinaia di formazioni e comunicare insieme per l’esplorazione e la scoperta. Il Sensorbots consentirà il monitoraggio continuo spazio-temporale degli elementi chiave nell’oceano con capacità di aggiornarci su eventi come terremoti sottomarini e camini idrotermali. Tale ricerca è essenziale per una comprensione più approfondita dei sistemi multipli negli oceani – microbi, frutti di mare, geologia e chimica ”

Gli assistenti di ricerca, i Professori Cody Youngbull Chao e Giuseppe sono entrambi membri integranti della squadra Sensorbot e hanno impiegato anni a sviluppare la tecnologia. Gran parte di questo bricolage creativo ha avuto luogo nei laboratori di Biodesign, senza sbocco sul mare, ed è situato in Arizona. Ma nell’estate del 2011, la Youngbull Sensorbots ha iniziato ad intraprendere il viaggio verso l’oceano profondo, a bordo del Thomas G. Thompson, una nave di classe mondiale da ricerca gestita dalla Università di Washington, come parte di UNOLS (University-National Oceanographic Laboratory System) e usata come parte dell’iniziativa del National Science Foundation Ocean Osservatori.

Il progetto è ambizioso, prevede la realizzazione di un osservatorio sottomarino cablato nel Pacifico NE Oceano, al largo delle coste dell’Oregon, Washington e Columbia Britannica. Questa zona è la patria di molte caratteristiche sottomarine drammatiche, tra cui vulcani e sorgenti idrotermali – sorgenti di forme di vita uniche.

L’osservatorio cablato fornisce ampiezza di banda ed energia per le osservazioni oceanografiche in tempo reale agli esperimenti. Questi includono lo studio delle concentrazioni di minerali, gas composizioni, fiori biologici e analisi dettagliate di estremofili – organismi fiorenti negli ambienti di solito considerati inospitali per la vita. L’osservatorio è cablato con elevata potenza e fornisce la larghezza di banda Sensorbots con la possibilità di ricaricare le batterie e scaricare i propri dati, consente la trasmissione immediata via internet e rende le informazioni disponibili per gli scienziati e gli educatori in tutto il mondo.

I Sensorbots attuali sono sfere trasparenti dalle dimensioni di un pugno robotico, che comunicano tramite brillanti lampi di luce blu. Le sfere all’interno sono dotate di elettronica e batterie, mentre le loro superfici sono 3 sensori per la misurazione del pH, della temperatura e l’ossigeno. I Sensorbots generano un rapporto delle condizioni ambientali che li circondano, convertendo il segnale in lampi di luce, fornendo una sorta di codice Morse visivo.

Una telecamera ad alta velocità situata sul fondo del mare raccoglie i segnali e li memorizza per la successiva decodifica a bordo della nave. Queste sfere possono coprire grandi parti di aree del mare e trasmettendo informazioni regolarmente ad un hub centrale di dati. In definitiva, i Sensorbots saranno in grado di operare in sciami di robot  in semi-autonomia, muovendosi sotto controllo remoto, in una formazione geometrica 3D.

Queste sfere sono in grado di operare autonomamente funzionando in ambienti complessi, difficili e remoti. Con adeguati sistemi microanalitici montati sulle piattaforme dei Sensorbots.

Durante una delle più recenti ricerche, Youngbull ha inviato dei Sensorbots sul fondo del mare, con l’ausilio di ROPOS – un veicolo comandato a distanza canadese. I Sensorbots sono stati schierati per una profondità schiacciante di oltre 1500 metri nei pressi di un campo di bocche idrotermali in una caldera di un vulcano sottomarino. Venti Sensorbots sono stati dispiegati nel corso di centinaia di metri quadrati e hanno monitorato l’evento continuamente per 3 giorni grazie ad una telecamera subacquea ad alta velocità.

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