Onde, venti, correnti, le scie delle barche di passaggio e i vortici che vorticano intorno alle strutture rendono l'acqua uno degli ambienti più complessi per capitani di barche esperti, figuriamoci i robot. Ora, i ricercatori dello Stevens Institute of Technology stanno sviluppando algoritmi che insegnano ai robot ad adattarsi alle dinamiche in continua evoluzione del mare al fine di affrontare una delle maggiori preoccupazioni della nostra nazione:proteggere e preservare la nostra vecchia infrastruttura radicata nell'acqua, come moli, condutture, ponti e dighe.

Il lavoro, guidato da Brendan Englot, un professore di ingegneria meccanica a Stevens, è alle prese con l'attuale problema della frequenza con cui queste strutture subacquee vengono controllate. Ci sono molte più strutture sottomarine di quanti sommozzatori possano ispezionarle con la frequenza desiderabile. Qualche volta, devono immergersi sotto la superficie a profondità estreme e pericolose, richiedono diverse settimane per riprendersi. Englot sta addestrando i robot a svolgere tali compiti, ma non è facile.

"Ci sono così tanti disturbi difficili che spingono il robot in giro, e spesso la visibilità è molto scarsa, rendendo difficile dare a un veicolo sott'acqua la stessa consapevolezza situazionale che una persona avrebbe semplicemente camminando per terra o stando in aria, "dice Englot.

Englot è pronto per la sfida.

Il suo gruppo di ricerca utilizza un tipo di intelligenza artificiale noto come apprendimento per rinforzo che utilizza algoritmi che non si basano su un modello matematico esatto; piuttosto gli algoritmi orientati agli obiettivi insegnano ai robot come realizzare un obiettivo complesso eseguendo azioni e osservando i risultati. Mentre il robot raccoglie i dati, aggiorna la sua "politica" per capire i modi ottimali per manovrare e navigare sott'acqua.

I dati che stanno raccogliendo sono sonar, lo strumento più affidabile per la navigazione sottomarina. Come un delfino che usa l'ecolocalizzazione, I robot di Englot emettono cinguettii ad alta frequenza e misurano quanto tempo impiega il suono a tornare dopo aver rimbalzato sulle strutture circostanti, raccogliendo dati e acquisendo consapevolezza della situazione, il tutto mentre vengono sballottati da un numero qualsiasi di forze.

Englot ha recentemente inviato un robot in missione autonoma per mappare un molo di Manhattan. "Non avevamo un modello precedente di quel molo, " dice Englot. "Siamo stati in grado di mandare giù il nostro robot ed è stato in grado di tornare indietro e localizzarsi con successo durante l'intera missione." Guidato da algoritmi creati nel laboratorio di Englot, il robot si muoveva indipendentemente, raccogliere informazioni per produrre una mappa 3D che mostri la posizione dei palificazioni del molo.

Questi primi passi sono incoraggianti, ma Englot sta lavorando per espandere le capacità dei suoi robot. Englot prevede ispezioni di routine da parte di robot su tutto, dagli scafi delle navi alle piattaforme petrolifere off-shore. Inoltre, i robot possono mappare la vastità della Terra, terreno sottomarino.

Però, raggiungere questi obiettivi significa affrontare i limiti del sonar. "Immagina di camminare attraverso un edificio e di percorrere i corridoi con la stessa scala di grigi, risoluzione visiva granulosa come un'ecografia medica, "dice Englot.

Una volta mappata una struttura, un robot autonomo potrebbe pianificare un secondo passaggio, un'ispezione ad alta risoluzione delle aree critiche utilizzando una telecamera. Englot immagina inoltre robot simili ad anguille che possono tessere attraverso fessure e spazi ristretti, magari anche assistendo ai soccorsi. "Per sfruttare davvero questo tipo di design, prima dobbiamo essere in grado di navigare con sicurezza, " dice. Englot continua a modificare i suoi algoritmi per fornire quella sicurezza.

Englot sta anche portando avanti la tecnologia subacquea oltre le attuali mappe patchwork create noiosamente da robot controllati da joystick, come un rover su un pianeta lontano. "Alcune delle sfide più difficili nell'autonomia dei robot sono sott'acqua, " dice. C'è una lunga strada da percorrere, ma il superamento delle sfide ha attirato in primo luogo Englot nel campo della robotica.