PLOME, un proyecto de investigación para monitorizar los ecosistemas marinos

A lo largo de tres años, el proyecto 'Plataforma de Larga Duración para la Observación de los Ecosistemas Marinos (PLOME)' diseñará una instalación no invasiva y modular para recoger datos imprescindibles para que la comunidad científica pueda supervisar, monitorizar y gestionar mejor los ecosistemas marinos. El equipo científico, liderado por la Universitat de Girona (UdG), cuenta con la participación de la Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC), la Universitat de les Illes Balears (UIB), la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), el Instituto de Ciencias de Mar (ICM-CSIC) y la empresa Iqua Robotics SL. El proyecto dispone de un presupuesto de 1,5 millones de euros provenientes de fondos de la Agencia Estatal de Investigación y fondos europeos NextGenerationEU.

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.

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.

Experimentos en el litoral catalán

Durante los tres años de duración del proyecto, se realizarán 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 Marc Carreras, investigador del grupo de investigación en Visión por Computador y Robótica (VICOROB) de la UdG y coordinador del proyecto. Según detalla, “los vehículos autónomos permiten hacer el trabajo durante uno o varios días, analizando y tomando decisiones para que los datos sean buenos”.

“Es una de las tecnologías necesarias para gestionar correctamente los ecosistemas marinos puesto que esta autonomía permite que la operación de los vehículos sea escalable”, añade el investigador de VICOROB. Este grupo tiene una dilatada experiencia en proyectos de investigación en el ámbito nacional e internacional relacionados con los vehículos subacuáticos autónomos (AUVs), incluyendo el desarrollo de los AUV Girona 500/ 1000 y Sparus II, utilizados por diferentes grupos de investigación internacionales. Además de liderar el proyecto, VICOROB será el encargado de adaptar los vehículos autónomos submarinos para realizar la validación experimental.

Por su parte, el ICM es el socio responsable del cálculo de indicadores ecológicos como métrica sintética de la salud y la recuperación de los ecosistemas marinos. “A partir de la información obtenida mediante el procesamiento automático de las imágenes de las plataformas robóticas, se procederá a calcular la abundancia de especies y la biodiversidad global”, apunta el investigador del ICM, Jacopo Aguzzi.

El Centro de Desarrollo de Sistemas de Adquisición Remota y Tratamiento de la Información (SARTI) de la UPC contribuirá con el diseño de las estaciones fijas de observación del fondo marino. Gracias a la experiencia adquirida después de más de diez años desde el despliegue del observatorio marino OBSEA, el grupo SARTI se ocupa del diseño de los landers, las estaciones que acogerán instrumentación como por ejemplo las cámaras y sensores, los dispositivos de comunicación con la superficie, y los elementos de recuperación de las plataformas. “Los landers permiten la medida de diferentes parámetros marinos en un punto fijo y permitirán enlazar las comunicaciones de toda la plataforma con superficie”, el investigador de la UPC Joaquín del Río, vinculado a la Escuela Politécnica Superior de Ingeniería de Vilanova i la Geltrú (EPSEVG).

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. El objetivo es la detección, identificación, medición y cuantificación de diferentes especies marinas.

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.

Finalmente, la empresa situada en Girona IQUA Robotics desarrollará algoritmos de mapeo a partir de datos adquiridos con láser, videocámaras y cámaras acústicas. Creada en 2016, IQUA Robotics se dedica al diseño, desarrollo y comercialización de vehículos submarinos autónomos y otras tecnologías afines. Es la única empresa del consorcio.