水中探査の革命：ブラウン大学のプリオボットが海洋の秘密を解き明かす

Revolution in underwater exploration Brown University's Priobot reveals the secrets of the ocean.

洞察力豊かな相互接続された自律型ロボットのネットワークを想像してください。それらは、複雑な水中バレエのように一体となって動作し、海の真っ暗な深海を舞台に、詳細な科学調査や重要な捜索救助任務を実行します。この未来的なビジョンは、ブラウン大学の研究者たちによって現実に近づいています。彼らは新しいタイプの水中ナビゲーションロボットの開発を先駆的に行っています。そのようなロボットプラットフォームの1つであるプリオボットは、彼らの最近発表されたScientific Reportsの研究で主役です。

海洋生態系の重要な一部であるエビの仲間であるカニクジラは、操舵性、加速性、回転性に優れた非凡な泳ぎ手です。彼らの驚異的な運動能力は、ブラウン大学の研究者たちによって、カニクジラ特有のメタクロナル泳法を模倣した3つの関節部から成るロボットプラットフォームであるプリオボットの開発にインスピレーションを与えました。

「プリオボットは、私たちにカニクジラの水中操舵におけるすべての側面を調査し、制御するための前例のない解像度と制御を提供します」と、ブラウン大学工学部の博士課程の候補者であり、この研究の主著者であるサラ・オリベイラ・サントスは述べています。

研究チームは、プリオボットをカニクジラの泳ぎ方を理解するための包括的なツールとして活用し、1億年以上の進化の潜在能力を利用して海洋ナビゲーションのためのより優れたロボットを設計することを目指しています。

• 欧州連合と日本、AIと半導体の戦略的な協力を探る
• ジョナサン・ダムブロット、Cranium AIのCEO兼共同創設者- インタビューシリーズ
• なぜすべての企業がAI画像生成器を使用すべきなのか

プリオボットの仕組み：カニクジラの泳ぎの驚異を模倣する

プリオボットプロジェクトは、ブラウン大学とメキシコ国立自治大学の国際的な共同研究です。彼らは、メタクロナル泳法で知られるカニクジラが複雑な海洋環境を航行し、1日に2回、1000メートル以上の大規模な鉛直移動を行う仕組みを解明しています。これは、3つのエンパイアステートビルの高さの積み重ねに相当します。

「彼らが効率的に泳ぐために使用しているメカニズムのスナップショットは持っていますが、包括的なデータは持っていません」と、ブラウン大学Wilhelmus研究室のポスドク研究員であるニルス・タックは説明しています。

チームは、プリオボットを構築し、カニクジラの足の動きを正確に模倣し、付属肢の形状を変えるようにプログラムしました。これにより、付属肢レベルでの流体構造相互作用についてより詳細な理解が得られました。

自律型水中車両の未来を切り拓く

研究者によれば、メタクロナル泳法はカニクジラが驚くほど優れた操舵性を発揮し、波のような動きで泳ぐことを可能にしています。彼らは、この特性を将来の展開可能なスウォームシステムに組み込むことができると信じています。ブラウン大学のエンジニアリング助教モニカ・マルティネス・ヴィルヘルムスは、「付属肢レベルでの流体構造相互作用を理解できるようになることで、将来の設計に関する情報を得ることができるようになるでしょう」と主張しています。

これらの将来のロボットスウォームは、地球の海洋をマッピングしたり、広範な捜索・回収ミッションに参加したり、またはエウロパのような太陽系の衛星の海洋を探査することができるかもしれません。ヴィルヘルムスは、「カニクジラの集団は自然界でスウォームの優れた例です…この研究は、次世代の自律型水中センシング車両の開発を目指した長期的な研究の出発点です」と述べています。

プリオボットのデザインの重要性

プリオボットの構築には、流体力学、生物学、メカトロニクスに特化した多様な専門分野のチームが関わっています。そのコンポーネントは主に3Dプリント可能なパーツで構成されており、デザインはオープンソースです。研究者たちは、カニクジラの二叉鰓のフィンの開閉動作を再現しました。これは、このようなプラットフォームにおいて初めてのこととされています。このモデルは、通常紙clipの大きさであるカニクジラの10倍のスケールで構築されており、より正確な観察と分析が可能です。

「私たちは、公開された研究で、カニクジラが前進しながら沈まないために浮揚力を発生させるメカニズムの1つの未知のメカニズムについての答えを明らかにします」とオリベイラ・サントスは述べています。「私たちは、そのメカニズムをロボットを使用して明らかにすることができました」と研究室のポスドク研究員であるユンシング・スーは付け加えています。彼らは、移動する足のパワーストローク中に足の後ろ側に生じる低圧領域が浮揚力を向上させるのに寄与していることを発見しました。これは、カニクジラの効率的な泳ぎを理解し再現するための重要な発見です。

ブラウン大学のチームによるプリオボットに関する先駆的な研究は、次世代の自律型水中センシング車両の開発を推進するための重要な進歩です。これらのロボットが探査する海洋のように、可能性は広大です。

We will continue to update VoAGI; if you have any questions or suggestions, please contact us!