Universidad
Politécnica de Madrid

7.07.22

Un equipo científico en el que participa la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) desarrollará una plataforma submarina para monitorizar de manera inteligente los ecosistemas marinos en tiempo real. El proyecto, liderado por  la Universitat de Girona (UdG), se denomina “Plataforma de Larga Duración para la Observación de los Ecosistemas Marinos” (PLOME), y cuenta con la colaboración de la UPM, la Universitat Politècnica de Catalunya - BarcelonaTech (UPC), la Universitat de les Illes Balears (UIB), el Instituto de Ciencias de Mar (ICM-CSIC) y la empresa Iqua Robotics SL.

Esta iniciativa dispone de un presupuesto de 1,5 millones de euros provenientes de fondos de la Agencia Estatal de Investigación y fondos europeos NextGenerationEU. A lo largo de tres años, PLOME diseñará una plataforma no invasiva y modular para recoger datos imprescindibles, de modo que la comunidad científica pueda supervisar, monitorizar y gestionar mejor los ecosistemas marinos.

En concreto, el proyecto propone desarrollar un conjunto de sistemas independientes formado por estaciones fijas que permanecen en el fondo marino, vehículos submarinos y vehículos de superficie que trabajan conjunta y autónomamente para recoger datos. Todos los sistemas disponen de baterías y sistemas de comunicación. Los vehículos submarinos pueden estacionarse para cargar las baterías, y los vehículos de superficie pueden trabajar extrayendo energía del medio.

El conjunto de sistemas constituye una plataforma que puede monitorizar una zona durante varias semanas, y hasta un mes, sin necesitar la intervención humana. Una vez se recoge, los sistemas se mantienen, se extraen los datos, se cargan las baterías, y se puede volver a desplegar la plataforma para que continúe la monitorización en otra zona.

Dentro del proyecto, la UPM se centrará en la gestión de las comunicaciones submarinas acústicas y las comunicaciones vía satélite y/o GSM. Por este motivo, se desarrollará un middleware para facilitar la utilización de los dispositivos de comunicaciones entre todos los actores implicados al proyecto (vehículos, estaciones, barcos, estación de control, etcétera).

El middleware permite tratar todos los dispositivos de comunicaciones del mismo modo, aportando una capa de comunicaciones de alto nivel que simplifica el uso de los mismos, sin ser necesario un conocimiento profundo por parte del usuario. Los trabajos serán desarrollados por el grupo de Investigación en Instrumentación y Acústica Aplicada (I2A2) de la UPM.

Inteligencia artificial aplicada al fondo marino

El proyecto tiene por objetivo hacer avanzar la metodología actual en que, mayoritariamente, los datos sólo se extraen mientras hay un equipo humano que realiza una campaña oceanográfica. La plataforma PLOME permite la monitorización durante un periodo largo, con comunicaciones en tiempo real que facilitan el seguimiento del ecosistema.

Dado que los sistemas están muchos días trabajando, se utiliza inteligencia artificial para detectar las especies, y adaptar y optimizar la monitorización del fondo marino según las detecciones. Los investigadores recibirán también el resumen de las detecciones en tiempo real, de modo que podrán saber qué está pasando y podrán cambiar los parámetros que deseen para aprovechar mejor el resto de días en que la plataforma todavía estará recogiendo información.

Durante los tres años de duración del proyecto, se realizarán tres experimentos en diferentes lugares del litoral catalán. El primero será en 2023 en la costa de Sant Feliu de Guíxols (Girona). Será la primera vez que las tecnologías desarrolladas trabajarán conjuntamente para obtener datos del fondo marino. Durante el 2024 se realizarán dos experimentos finales del proyecto. El primero consistirá en una validación a profundidad, entre 300 y 500 metros, en un área protegida de pesca real cerca de la ciudad de Barcelona, mediante un barco oceanográfico. En este experimento se validarán los sistemas de monitorización en condiciones reales durante varios días, supervisando y operando los sistemas desde el barco.

El segundo experimento se realizará en la costa de Vilanova i la Geltrú (Barcelona), y consistirá en validar todos los sistemas a poca profundidad a lo largo de una semana sin interrupciones. La plataforma estará conectada con el observatorio marino OBSEA, y esto permitirá la monitorización en tiempo real de todos los sistemas para comprobar que funcionan correctamente.

“Con PLOME queremos consolidar el uso de vehículos autónomos submarinos como herramienta de observación del fondo marino que no requiere todo un equipo humano y una infraestructura dedicada al momento en que se utiliza”, explica el investigador del grupo de investigación Visión por Computador y Robótica (VICOROB) de la UdG y coordinador del proyecto, Marc Carreras. Según detalla, “los vehículos autónomos permiten hacer el trabajo durante uno o varios días, analizando y tomando decisiones para que los datos sean buenos”.

El Instituto de Ciencias de Mar (ICM-CSIC) es el socio responsable del cálculo de indicadores ecológicos como métrica sintética de la salud y la recuperación de los ecosistemas marinos. Por su parte, el Centro de Desarrollo de Sistemas de Adquisición Remota y Tratamiento de la Información de la UPC contribuirá con el diseño de las estaciones fijas de observación del fondo marino.

La aportación más relevante de la UIB en este proyecto es la generación e implantación de algoritmos de inteligencia artificial para el análisis de imágenes obtenidas por las cámaras a bordo de las plataformas, tanto a los vehículos autónomos como las estaciones fijas. Finalmente, la empresa situada en Girona IQUA Robotics desarrollará algoritmos de mapeo a partir de datos adquiridos con láser, videocámaras y cámaras acústicas.