食糧農業機関によると、ノルウェーは養殖アトランティックサーモンの世界最大の生産国であり、水産物の主要な輸出国である一方、米国は依然としてこれらの製品の最大の輸入国である。 MIT の学生 2 名が最近、海洋養殖で開発および導入されている最新技術を調査するため、ノルウェーのトロンハイムを訪れました。
人工知能と意思決定の上級である Beckett Devoe と機械工学の 3 年生である Tony Tang は、学部研究機会プログラム (UROP) を通じて初めて MIT シー・グラントと協力しました。彼らは、孵化場でのカキ幼生の健康状態を分析するための波発生器の設計と機械学習アプリケーションに焦点を当てたプロジェクトに貢献してきました。近海養殖はマサチューセッツ州と米国全体で確立された産業ですが、ここでは外洋農業はまだ初期の分野であり、独特で複雑な課題に直面しています。
この新興産業をより深く理解するために、MIT シー グラントは、シー グラントのナショナル カレッジ プログラムを通じた海洋技術旅行および教育助成金からの資金提供を受けて、共同イニシアチブであるアクアカルチャー ショックを創設しました。 MIT-スカンジナビアMITIプログラム（MIT国際科学技術イニシアチブ）と協力して、MITシー・グラントはデヴォー氏とタン氏に、ヨーロッパ最大の研究機関の1つであるSINTEF Oceanでの水産養殖関連の夏季インターンシップを提供した。
「海洋技術の革新で知られる世界の地域で、世界的に有名な研究機関の下で、この実践的な水産養殖プロジェクトに取り組む機会、これが通産省が興味を持っていることです」とMITスカンジナビア所長のマデリン・スミス氏は言う。 「学生は自分の研究分野で貴重な経験を積むだけでなく、将来の世界的リーダーになるための準備となる文化的理解とスキルを身につけます。」 2人の学生は、水産養殖のための新技術の開発とテストを目的として設計された施設であるSINTEF Ocean’s Robotics and Autonomous Systems Laboratory (ACE-Robotic Lab)で働いていました。
「ノルウェーには、フィヨルドがたくさんある独特の地理があります」と、SINTEF Ocean の水産養殖ロボティクスおよびオートメーション グループの研究ディレクターである Sveinung Ohrem 氏は言います。 「つまり、保護された水が豊富にあるということは、水産養殖を行うのに理想的な場所なのです。」彼は、ノルウェーの海岸沿いに約 1,000 の養殖場があると推定し、この業界で使用されているいくつかのツールを検討します。検査および清掃用のロボット。酸素、温度、電流を測定するための環境センサー。音響信号を送信して魚の位置を追跡する音響測深機。生物量の推定と給餌の微調整に役立つカメラも含まれます。 「給餌は大きな課題です」と彼は指摘する。 「飼料はこれまでのところ最大のコストであるため、飼料の最適化はコストの大幅な削減につながります。」
インターンシップ中、デヴォー氏は AI を使用して魚の餌付けを最適化するプロジェクトに焦点を当てました。 「私は養殖場のさまざまな特徴に注目しようとしています。つまり、魚の大きさや水の冷たさなど…それを利用して、飼料代を節約しながら、最良の結果を得るために最適な量の飼料を養殖業者に与えようとしています」と彼は説明します。 「もう少し機械学習テクニックを学び、現実世界のプロジェクトでそれをより良くすることができて良かったです。」
同じ研究室で、タン氏はロボットアームを使って農場を移動し、檻の網の損傷を修復する水中車両マニピュレーターシステムのシミュレーションに取り組んだ。オレム氏によると、現在ノルウェーでは数千台の水産養殖ロボットが稼働しているという。 「規模は巨大です」と彼は言う。 「8,000 人が 8,000 台のロボットを制御するなどということはあり得ません。経済的または実用的な観点から見ても不可能です。したがって、これらすべてのロボットの自律性のレベルを高める必要があります。」
MIT と SINTEF Ocean のコラボレーションは、2023 年に MIT シー グラントが ACE-Robotic Laboratory の客員研究員であるエレニ カルシディを受け入れたときに始まりました。カルシディ氏は、MIT シー・グラント所長のマイケル・トリアンタフィロウ氏および機械工学教授のテミストクリス・サプシス氏と協力して、魚と機械の相互作用を調査しながら、養殖用の水中コントローラー、モデル、車両を開発しました。
「私たちは、ノルウェー科学技術大学 (NTNU) およびカルシディ博士との水産養殖プロジェクトなどの重要な取り組みを継続している SINTEF と、長く実りある協力関係を築いてきました」と Triantapillo 氏は言います。 「ノルウェーは海洋養殖の最前線にあり、MITシー・グラントはこの分野に投資しているため、この協力から素晴らしい成果が得られると期待しています。」
現在 NTNU の教授であるカルシディ氏は、非常に複雑で過酷な環境で動作する柔軟なロボット システムの開発に重点を置いているフィールド ロボティクス研究室を率いています。 「水産養殖は、あらゆるものが動いているため、自律的なソリューションを実証できる最も困難な分野の 1 つです」と彼女は言います。カルシディ氏は、水産養殖は非常に学際的な分野であり、生物学とテクノロジーの背景を持つより多くの学生が必要であると説明しています。 「生物学的要素が存在しない産業に適用される技術を開発し、それを生きた魚や他の生物が存在する産業に適用することはできません。」と彼女は説明します。
オレム氏は、特に水産養殖業界が成長を続ける中、魚の福祉を維持することが水産養殖に取り組む研究者や企業の主な動機であることを認めています。 「そこで大きな問題は、どうすればそれを保証できるのかということです」と彼は言う。 SINTEF Ocean は魚の養殖に関する 4 つの研究ライセンスを取得しており、世界第 2 位のサーモン養殖業者である SalMar との協力を通じて運営しています。学生たちは、ハイテラ島にある工業規模の農場の一つ、シングスホルメンを訪問する機会がありました。この養殖場には、直径約 50 メートルの大きな丸い網生け簀が 10 基あり、それぞれの生簀には最大 20 万匹のサケが生息しています。 「物理的にネットに触れて、どうなるかを確認する必要がありました」 [robotic] アームがウェブを修復するかもしれない」とタン氏は言う。
カルシディ氏は、現場で蓄積された情報はオフィスや研究室からは得られないと強調する。 「心を開いて、課題の範囲や施設の範囲を理解できるようになります」と彼女は言います。彼女はまた、この研究分野を前進させ、より耐久性の高いロボットシステムを開発するための国際的および組織的協力の重要性を強調しています。 「私たちはこの問題に焦点を当てて、一緒に解決しましょう。」
MITシー・グラントとMIT-スカンジナビアMITIプログラムは現在、この夏ノルウェーで、トロンハイムにあるNTNUのフィールド・ロボティクス・ラボを含む海洋養殖技術を推進する機関でインターンする4人のMIT学生からなる新しいグループを募集している。自律性、深層学習、シミュレーション モデリング、水中ロボット システム、および水産養殖に関連するその他の分野に興味のある学生は、MIT Sea Grant の Lily Keys までご連絡ください。
