當化學皮劃艇橫掃北極河口水域時,Preston在附近一艘船上的監視器上,看著機器人的傳感器捕獲新數據。她和她的團隊花了數周時間準備這次部署。由于只有一周的時間在現場工作,他們利用漫長的夏日來收集數千個與每年冰蓋退縮相關的化學異常的觀察結果。


機器人在溪流中上下移動,使用其化學傳感器檢測流動水的成分。它的許多測量結果顯示,在河口每年“沖洗”期間,隨著冰的融化和消退,水中的溫室氣體短暫但大量涌入。對于普雷斯頓來說,實驗的成功令人振奮地肯定了如何利用機器人平臺來幫助科學家以全新的方式了解環境。


收集海洋數據的環境機器人,以全新的方式了解地球


Preston的第一個研究項目涉及創建一種無人機,它可以從呼氣的鯨魚身上采集非侵入性的打擊樣本,Preston的一些工作要求我們進行自動檢測,這將使無人機能夠找到氣孔并對其進行跟蹤??偟膩碚f,這是一個很好的介紹,介紹了如何將基本的機器人概念應用于現實世界。


Preston 的本科研究激勵她申請富布賴特獎,這使她能夠在愛沙尼亞塔林的生物機器人中心工作九個月。在那里,她參與了各種機器人項目,例如訓練機器人車輛繪制封閉的水下空間圖。


Preston研究的前兩年專注于如何在環境中部署機器人并處理收集到的數據。她開發了可以讓機器人自行移動的算法。Preston的目標是弄清楚如何利用我們對世界的了解并用它來規劃最佳采樣軌跡,這將使機器人能夠獨立導航到科學家高度感興趣的區域進行采樣。


當研究人員在有限的時間或預算限制下工作時,改進采樣軌跡成為一個主要優勢。Preston 能夠在馬薩諸塞州的 Wareham 河部署她的機器人來檢測溶解的甲烷和其他溫室氣體、廢水處理化學原料和自然過程的副產品。想象一下,您正試圖表征輻射的地面滲漏。當機器人四處移動時,它可能會“飄”出輻射。


算法會更新,讓機器人對泄漏可能在哪里有一個新的預估。


機器人通過移動到該位置、收集更多樣本并可能發現最大的熱點或泄漏原因來做出響應。它還構建了一個我們可以在此過程中解釋的模型?!?這種方法是海洋地球化學科學中高效采樣的重大進步,因為歷史策略意味著收集隨機瓶子樣本,以便稍后在實驗室進行分析。


收集海洋數據的環境機器人,以全新的方式了解地球

適應現實世界的要求


在下一階段的工作中,普雷斯頓融入了一個重要的組成部分——時間。這將改進持續數天的探索。Preston之前的工作做出了一個強有力的假設,即機器人進入并完成時,環境沒有什么不同。事實上,事實并非如此,尤其是對于流動的河流,Preston現在正試圖弄清楚如何更好地模擬空間如何隨時間變化。


今年秋天,Preston將乘坐斯克里普斯海洋研究所的研究船 Roger Revelle 前往加利福尼亞灣的瓜伊馬斯盆地。研究團隊將在盆地底部附近釋放遙控和自主水下機器人,以研究熱液羽流如何在水柱中移動。


Preston將與國家深潛設施的工程師密切合作,并與她在麻省理工學院的顧問和研究同事合作,指導設備的部署。


Preston期待展示我們的算法開發在實踐中是如何運作的。成為一個愿意嘗試這一點的龐大而多元化的團體的一員也令人興奮。


Preston剛剛完成她的第四年研究,并開始展望她獲得博士學位后的未來。她計劃繼續研究海洋和其他受氣候影響的環境。


Preston被我們關于海洋的大量未探索的問題所驅使,并希望利用她的知識來探索它的表面。她說,她被計算可持續性領域所吸引,該領域基于“這個想法是機器學習、人工智能和類似工具可以而且應該被應用于解決我們最緊迫的一些挑戰,這些挑戰將在反過來改變我們對工具的看法。


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