Indagare l'impatto dei robot sottomarini sul comportamento dei salmoni
Nuovi esperimenti rivelano come i robot sottomarini influenzano il salmone atlantico nelle fattorie ittiche.
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L'industria dell'acquacoltura è cresciuta tantissimo negli ultimi decenni. Questa crescita porta a una necessità di nuove tecnologie per migliorare il modo in cui si allevano i pesci. In Norvegia, già si usano Robot sottomarini per controllare le fattorie di pesci, soprattutto per il Salmone Atlantico. Però, non si è prestata abbastanza attenzione a come questi robot influenzino i pesci stessi. Quest'articolo esamina alcuni esperimenti condotti per vedere come questi robot cambiano il Comportamento del salmone atlantico allevato quando sono nei dintorni.
L'importanza dell'industria dell'acquacoltura
La domanda di pesce è in aumento e l'Organizzazione delle Nazioni Unite per l'alimentazione e l'Agricoltura prevede che questa tendenza continuerà. La Norvegia è un attore chiave in questo mercato, essendo il secondo maggiore esportatore di prodotti acquatici a livello globale, in particolare di salmone. Oltre il 73% delle esportazioni acquatiche della Norvegia è salmone. Con l'aumento della domanda, le fattorie di pesci devono trovare modi innovativi per produrre pesce in maniera più sicura ed efficiente, soprattutto ora che le località disponibili vicino alla costa diminuiscono.
Soluzioni robotiche nell'acquacoltura
I robot hanno cominciato a giocare ruoli nelle attività quotidiane delle fattorie di pesci. Ad esempio, ispezionano le reti per assicurarsi che non ci siano buchi che possano far scappare i pesci. Il campo della robotica sta continuamente avanzando, sviluppando nuovi robot sottomarini destinati a vari settori, incluso quello del petrolio e gas. Tuttavia, questi robot affrontano sfide uniche nell'allevamento dei pesci. A differenza degli ambienti statici, le fattorie di pesci hanno strutture flessibili che si muovono con l'acqua e i robot devono assicurarsi di non danneggiare i pesci o causar loro stress inutile.
Anche se alcune ricerche hanno esaminato come i robot possano influenzare diverse specie di pesci in ambienti controllati, si è prestata poca attenzione alle fattorie di pesci reali, soprattutto riguardo l'impatto dei veicoli robotici sottomarini.
Fattori che influenzano il comportamento dei pesci
I pesci allevati possono rispondere a vari fattori, come cambiamenti nella luce, nei suoni e negli oggetti che si avvicinano a loro. Anche le condizioni dell'acqua come temperatura, salinità e livelli di ossigeno giocano un ruolo. La ricerca per misurare come i robot influenzino il comportamento dei pesci è stata limitata, ma questi esperimenti puntano a esplorare questa interazione.
Scopo degli esperimenti
L'obiettivo principale di questi esperimenti era vedere come il salmone atlantico reagisse quando un robot sottomarino operava nelle vicinanze. Gli esperimenti si sono svolti in una grande fattoria di pesci in Norvegia. I ricercatori hanno osservato diversi movimenti del robot, come girare, andare verso l'alto e muoversi in avanti. Volevano capire come queste azioni cambiassero il comportamento dei pesci.
Per raccogliere dati, sono stati usati strumenti avanzati. Sonar e telecamere sono stati attaccati al robot per monitorare le reazioni dei pesci. Questi dati avrebbero aiutato a determinare se i pesci si sentissero minacciati o tranquilli intorno al robot.
Impostazione sperimentale
I test sono stati condotti in una grande fattoria di pesci con 15 gabbie, ciascuna contenente fino a 200.000 pesci. Le gabbie specifiche utilizzate per questa ricerca contenevano circa 170.000 salmoni ciascuna. Per evitare di influenzare il comportamento naturale dei pesci, il cibo è stato fermato durante gli esperimenti, dato che l'alimentazione può influenzare significativamente come si comportano i pesci.
In questi test, è stato utilizzato un particolare tipo di robot sottomarino chiamato Argus Mini. Questo robot pesa circa 90 kg e può manovrare con diversi propulsori. Sono stati testati vari movimenti, incluse posizioni fisse con propulsori accesi o spenti, e movimenti in avanti o verso l'alto.
Tipi di movimenti testati
Effetti dei propulsori: I ricercatori hanno analizzato come i pesci reagivano al robot quando era fermo con e senza l'uso dei propulsori. Hanno aggiunto peso extra al robot per mantenerlo in posizione senza usare potenza.
Movimento in avanti: Hanno esaminato come i pesci rispondevano quando il robot faceva un movimento improvviso in avanti verso di loro dopo un breve periodo di stazionamento.
Movimento di svolta: Il robot è stato mantenuto in un punto fisso mentre girava, simulando uno scenario di ispezione. I ricercatori volevano vedere se questo movimento avrebbe causato qualche reazione visibile dai pesci.
Movimenti verso l'alto: Il robot è stato testato per movimenti verso l'alto, sia attivamente usando propulsori che passivamente galleggiando in alto a causa della sua galleggiabilità. Sono state osservate le reazioni dei pesci durante questi scenari.
Raccolta dati
Il robot era dotato di due sonar e una telecamera stereo per raccogliere dati durante gli esperimenti. I sonar scansionavano l'area intorno al robot e la telecamera registrava filmati su come si comportavano i pesci. Questi dati sono stati successivamente analizzati per vedere come i pesci cambiavano la loro distanza dal robot e come il loro comportamento di gruppo fosse influenzato.
Metodi di analisi
Sono stati impiegati diversi metodi per analizzare i dati raccolti. È stata utilizzata una tecnica di deep learning per misurare quanto vicino si sarebbero mantenuti i pesci al robot durante i test stazionari. Per gli scenari in movimento, la telecamera stereo ha consentito di tracciare i pesci durante i diversi movimenti.
Uno studio cieco è stato condotto con dei revisori che hanno guardato i video registrati e valutato quanto forte fosse la risposta dei pesci alle azioni del robot.
Risultati preliminari
I risultati iniziali hanno indicato alcune tendenze chiare su come i pesci si comportassero intorno al robot. Ad esempio, quando i propulsori erano al massimo, i pesci tendevano a mantenere una maggiore distanza dal robot. Al contrario, quando i propulsori erano spenti o a bassa potenza, la distanza rimaneva relativamente stabile.
Durante i movimenti improvvisi in avanti, i pesci mostrano forti risposte di fuga, scappando dal robot. Le reazioni ai movimenti di svolta erano meno chiare; mentre alcuni pesci mantenevano la distanza, altri sembravano non curarsene molto.
Esaminando i movimenti verso l'alto, i pesci in una gabbia reagivano più fortemente ai movimenti attivi verso l'alto rispetto a quelli passivi. Questo suggerisce che il metodo di movimento impatti su come i pesci percepiscono il robot vicino.
Conclusioni
L'analisi preliminare rivela che diversi movimenti del robot possono influenzare significativamente il comportamento dei pesci negli ambienti di allevamento. Le reazioni più forti sono state notate durante i movimenti attivi del robot, in particolare quando il robot si muoveva in avanti. Sono necessarie ulteriori ricerche per raccogliere più dati attraverso prove sul campo per comprendere meglio questa interazione.
Queste intuizioni potrebbero aiutare nello sviluppo di soluzioni robotiche più sicure e rispettose dei comportamenti naturali dei pesci negli ambienti di acquacoltura. Comprendere il comportamento dei pesci in presenza della tecnologia è fondamentale mentre l'industria evolve e si sposta verso soluzioni più automatizzate.
A sostenere questo lavoro è il Consiglio di Ricerca della Norvegia, che consente ai ricercatori di indagare sulla relazione tra tecnologia e biologia nell'allevamento dei pesci. I risultati finora evidenziano la necessità di continuare a esplorare come i sistemi robotici possano essere progettati per ridurre lo stress per i pesci allevati ottimizzando al contempo le operazioni delle fattorie.
Titolo: Biology and Technology Interaction: Study identifying the impact of robotic systems on fish behaviour change in industrial scale fish farms
Estratto: The significant growth in the aquaculture industry over the last few decades encourages new technological and robotic solutions to help improve the efficiency and safety of production. In sea-based farming of Atlantic salmon in Norway, Unmanned Underwater Vehicles (UUVs) are already being used for inspection tasks. While new methods, systems and concepts for sub-sea operations are continuously being developed, these systems generally does not take into account how their presence might impact the fish. This abstract presents an experimental study on how underwater robotic operations at fish farms in Norway can affect farmed Atlantic salmon, and how the fish behaviour changes when exposed to the robot. The abstract provides an overview of the case study, the methods of analysis, and some preliminary results.
Autori: Linn Danielsen Evjemo, Qin Zhang, Hanne-Grete Alvheim, Herman Biørn Amundsen, Martin Føre, Eleni Kelasidi
Ultimo aggiornamento: Sep 23, 2024
Lingua: English
URL di origine: https://arxiv.org/abs/2409.15069
Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2409.15069
Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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