A WSense innovatív hálózati rendszerei átalakítják az óceáni környezet felfedezését. A tudomány az adatokból él. A dolgok internetének (IoT) megjelenése fantasztikus forradalmat hozott.

Az érzékelőkkel teli „intelligens tárgyak” milliárdjai kapcsolódnak egymáshoz és a szerverekhez, és valós időben hatalmas mennyiségű adatot rögzítenek és cserélnek egymással. Ezek az adatok elemezve, hozzáférhetővé és világszerte megoszthatóvá válnak, és lehetővé teszik a kutatók számára, hogy bolygónkat minden eddiginél jobban megfigyeljék és megértsék. Nos, nem az egész bolygónkat: az IoT nem köt össze bennünket a tengerekkel és óceánokkal. Ez a vakfolt meglehetősen szembetűnő: a víz a Föld felszínének 72 százalékát borítja, térfogata a biológiai sokféleség 80 százalékának ad otthont, és kulcsszerepet játszik az olyan globális jelenségekben, például az éghajlatváltozás. Lehetetlen globális jövőképet követelni az óceánok ismerete nélkül.

Úttörő víz alatti hálózati technológia

A tengeri kutatóállomások szét vannak szórva a Földön, amelyek egyre több intelligens tengeri objektumot is létrehoztak (érzékelők, bóják, autonóm járművek, szondák). Egy víz alatti vezeték nélküli hálózat alapjai is kialakulóban vannak, amelynek ugyanolyan hozzáférhetőnek és megbízhatónak kell lennie, mint az IoT-nek, a víz alatti dolgok internetének (Internet of Underwater Things, IoUT). A terület egyik úttörője, az olasz WSense cég idén kedvező áramlatokat észlelt.

Az induló vállalkozás kalandja a római Sapienza Egyetemen kezdődött, ahol Chiara Petrioli professzor egy kutatólaboratóriumot vezet. „Tíz évvel ezelőtt kezdtünk el foglalkozni a víz alatti hálózatokkal” – mondja, és így folytatja: annak a módját akartuk megtalálni, hogy nagy területeken megbízhatóan továbbítsuk az információkat. Ez a kutatás olyan megoldásokat is eredményezett, amelyek olyan megbízhatósági és teljesítményszinteket értek el, amelyek korábban nem voltak lehetségesek, és több nemzetközi szabadalmat is beadtunk. A WSense 2017-ben indult el egy maroknyi doktorandusszal és mérnökkel, akik többek között az akusztika, a hálózati architektúra és a jelfeldolgozás területén szereztek tapasztalatokat.

Ma a startup 50 embert foglalkoztat, irodái Olaszországban, Nagy-Britanniában és Norvégiában találhatók. Körülbelül 20 ügyfele van – „kékgazdasági” vállalatok és tudományos intézmények. Innovációit 2022-ben az Európai Innovációs és Technológiai Intézet digitális kihívásával és az Európai Bizottság Blueinvest-díjával díjazták.

Akusztika, optikai rendszerek és mesterséges intelligencia alkalmazása

A „vezeték nélküli hálózat” és a „víz alatti” fogalmak nem igazán férnek össze. Valójában minden, ami a légi Wi-Fi-t működőképessé teszi, nem működik a víz alatt. A rádióhullámok erőssége jelentősen csillapodik a vízben, a fény- vagy hangkommunikáció a hőmérséklettől, a sótartalomtól, a háttérzajtól függően nagyban változik – mindent újra kellett gondolni, és a WSense pontosan ezt tette. Megoldásuk a közepes távolságokra alkalmas akusztikus kommunikáció és a rövid távolságokra alkalmas optikai LED-technológiák innovatív kombinációján alapul, egy csipetnyi mesterséges intelligenciával fűszerezve. Egész pontosan víz alatti „csomópontokat” telepítenek. A csomópontok közötti adatátvitelt a mesterséges intelligencia folyamatosan optimalizálja: amikor a tengeri körülmények megváltoznak, az algoritmusok módosítják az útvonalat, amelyet az adatcsomagok követnek. A rendszer – magyarázza Petrioli – 1000 méteres távolságig 1 kbit/s sebességgel, rövidebb távolságokon pedig akár több Mbit/s sebességgel is képes adatokat küldeni. Ez a sávszélesség nem hasonlítható a légi hálózatokéhoz, „de dolgozunk a bővítésén”. Az érzékelők által gyűjtött környezeti adatok továbbítására azonban elegendő. „Folyamatban van az autonóm robotrendszerek fejlesztése. Lehetővé tehetjük, hogy robotokból álló csapatok kommunikáljanak és együttműködjenek, adatokat küldjenek, utasításokat kapjanak, és valós időben változtassák meg a küldetésüket” – nyilatkozta Chiara Petrioli, a WSense alapító-vezérigazgatója.

Az így létrejött hálózat stabil, megbízható és nyitott: Többféle típusú és márkájú eszköz (érzékelők, szondák, járművek) csatlakoztatható. A WSense először sekély vízre (300 m mélységig) tervezte a platformját, de most azt állítja, hogy akár 3000 m mélységig működőképes, szélesebbre tárva a kaput az óceánok felé. A felszínen úszó routerek (vagy a közeli szárazföldön kihelyezett routerek) összekötik ezt a helyi hálózatot a felhővel, és így a világ többi részével – az IoUT csatlakozik az IoT-hez. A WSense az összes szoftvert házon belül tervezi (a hálózati szoftvertől az adatfeldolgozásig), valamint az összes szükséges hardvert: csomópontokat, szondákat, modemeket és routereket. A WSense eszközei tele vannak érzékelőkkel. „Olyan paramétereket mérnek, mint a hőmérséklet, a sótartalom, a pH, a klorofill, a metán, az ammónium, a foszfát, a CO₂, a hullámok és az árapály, a háttérzaj” – magyarázza Petrioli. Tulajdonképpen mindent, ami a tenger alatti környezet valós idejű nyomon követéséhez és kiterjedt felügyeletéhez szükséges.

Az akvakultúra volt az egyik első ágazat, amely érdeklődést mutatott a WSense iránt (és továbbra is a kulcsfontosságú ügyfelek érkeznek erről a területről. A tenyésztőketreceket lefedő vezeték nélküli hálózat kiépítése – kábelezés nélkül kapcsol össze mindent, ami a halgazdaság irányítását biztosítja, persze kamerákkal, érzékelőkkel és robotokkal együtt. Egy norvég ügyfél kérésére a WSense nemrégiben kifejlesztett egy ultraminiatűr, halakra szerelt szenzort. Ez lehetővé teszi az állatok életének egészségének közeli megfigyelését, miközben a vízminőséget is figyelemmel kíséri. A cél a fenntarthatóbb haltenyésztés, de a tudósok például arra használják, hogy tanulmányozzák, hogyan alkalmazkodnak az algák, a korallok és az állatok az éghajlatváltozáshoz. A terepen és folyamatosan, „ami sokkal pontosabb, mint amit a felszínről vagy műholdakról tudnánk csinálni” – mondta Petrioli. Egy másik terület ígéretes terület a víz alatti infrastruktúra, például a gáz- és olajvezetékek felmérése.

A WSense platformot régészeti vagy kulturális helyszíneken is bevetik, mint például az UNESCO világörökség részét képező, Nápoly közelében fekvő, víz alá süllyedt római kori luxusváros, Baiae esetében. A szennyezés és az éghajlatváltozás hatásainak vagy a látogatók által okozott esetleges károk mérésével hozzájárulnak ezek védelméhez, mint ahogyan azt már régóta teszik a szárazföldi régészeti helyszínek esetében.

A tenger alatti kommunikációs piac már most nagy és gyorsan bővül: a Forbes 3,5 milliárd dollárra becsüli, további évi 22 százalékos növekedési eséllyel. De Petrioli szerint ez az egész projekt nem az üzletről szól: „Nem késlekedhetünk az új megoldások alkalmazásával. Nem hagyhatunk figyelmen kívül az óceánok kizsákmányolásával vagy az éghajlatváltozással kapcsolatos új ismereteket. Ma kell megértenünk a dolgokat, mert holnap már lehet, hogy túl késő lesz.”

Forrás: This Startup Is Building the Internet of Underwater Things – IEEE Spectrum