Utilizzando più veicoli autonomi contemporaneamente, un team interdisciplinare di scienziati e ingegneri torna negli Stati Uniti dopo aver esplorato il fronte subtropicale del Pacifico settentrionale, un confine netto dove le fredde acque dolci del nord incontrano le calde acque salate del sud. I fronti sono i fenomeni oceanografici più cospicui e l'obiettivo di questo progetto era dimostrare l'uso della robotica autonoma distribuita per rilevare, traccia, e caratterizzare questi processi complessi e dinamici con elevata precisione su grandi scale spaziali e temporali.

Riunendo aereo, superficie, e veicoli robotici sottomarini con il supporto della nave da ricerca Falkor, ha permesso alla squadra di individuare, carta geografica, ed esplorare il fronte. È stato rilevato circa 1, 000 miglia nautiche al largo della costa della California meridionale diversi giorni prima dell'arrivo del gruppo di ricerca utilizzando veicoli di superficie autonomi. Sottomarino multiplo a basso costo, superficie, e i robot aerei si unirono all'esplorazione del fronte da Falkor. Il sistema robotico distribuito risultante e la rete di sensori intelligenti hanno aiutato il team di ricerca a tracciare dinamicamente il complesso fronte oceanico, in modo più facile, Più veloce, e più conveniente che sarebbe possibile con i mezzi tradizionali, come fare affidamento solo sulle navi.

Le osservazioni satellitari spesso non sono sufficienti per tracciare un sistema oceanico in continua evoluzione. Per individuare in primo luogo il fronte del Pacifico settentrionale, questo gruppo internazionale di scienziati e ingegneri guidato dal Dr. Joao Borges de Sousa, del Laboratorio de Sistemas e Tecnologia Subaquatica (LSTS) dell'Università di Porto ha schierato un WaveGlider e due Saildrones nell'area di ricerca target prima dell'arrivo della nave. I dati acquisiti e trasmessi a Falkor via satellite hanno permesso al gruppo di ricerca di ottimizzare i piani di implementazione per tutti i veicoli autonomi, compresi quelli che sono stati consegnati e dispiegati dalla nave. Software di controllo multi-veicolo intelligente, Centro spaziale oceanico, sviluppato presso LSTS e distribuito su Falkor è stato perfezionato durante la crociera per ottimizzare automaticamente le operazioni di tutti i robot schierati e facilitare il controllo della flotta robotica per gli operatori umani. Per la prima volta in assoluto, una sezione di un importante fronte oceanico è stata mappata con una risoluzione sub-mesoscala utilizzando una flotta controllata di dozzine di robot autonomi. Questa mappa dettagliata del fronte oceanico composta dinamicamente dai dati acquisiti ha consentito agli scienziati di identificare i punti critici in cui sono stati condotti sondaggi coordinati nave-robot con una risoluzione spaziale e temporale adattiva.

Il funzionamento di più risorse in mare aperto può essere difficile ma, in meno di tre settimane, i robot subacquei hanno viaggiato oltre 1, 000 miglia nautiche per circa 500 ore, mentre i veicoli di superficie autonomi operavano ininterrottamente, e i velivoli senza equipaggio hanno effettuato oltre 25 voli per un totale di 10 ore. Questo progetto dimostra un nuovo approccio per distribuire le osservazioni di complesse dinamiche oceaniche su più subacquei, superficie, e veicoli aerei. Invece di campionare da una nave in un'unica posizione, i ricercatori possono ora monitorare un'area molto più ampia con un'alta risoluzione nello spazio e nel tempo in modo scalabile ed efficiente in termini di costi utilizzando una flotta in rete di veicoli robotici supportati da un centro di comando basato su una nave.

"Penso che sia essenziale per l'umanità capire il quadro generale perché, alla fine, stiamo parlando del sistema di supporto vitale per la Terra, " ha detto João Sousa. "Gli oceani sono una componente importante di quel sistema di supporto vitale e non sono così tremendamente enormi come le persone tendono a pensare. Infatti, se tutta l'acqua degli oceani fosse messa in una bolla, la maggior parte di noi rimarrebbe sbalordita nel vedere quanto sia incredibilmente piccolo se confrontato con le dimensioni della Terra. E, ancora, la scienza non ha ancora la tecnologia e gli strumenti per studiare la salute e il funzionamento generale degli oceani. "

Per consentire una presenza sostenibile negli oceani, il gruppo ha ulteriormente sviluppato il proprio software specifico chiamato Neptus e Ripples, il software dietro l'Open Space Center, che ha permesso loro di visualizzare e controllare i robot in tempo reale, acquisire una consapevolezza situazionale avanzata, visualizzazione remota, e controllo, tutto via Internet. Questa catena di strumenti software ha permesso loro di controllare l'insieme dei veicoli in diversi modi senza precedenti, in particolare operando non-stop per la maggior parte della spedizione con un solo operatore.

Le lezioni apprese e i risultati ottenuti in questa crociera possono essere applicati ad altre regioni frontali, così come ad altri fenomeni dell'Oceano mondiale. Così, le tecnologie dimostrate in questa spedizione ci aiuteranno a comprendere e monitorare come questioni chiave come il cambiamento climatico, acidificazione degli oceani, pesca insostenibile, inquinamento, sciupare, perdita di habitat e biodiversità, spedizione, sicurezza, e l'estrazione mineraria stanno influenzando la sostenibilità e la gestione degli oceani globali.