Важный прорыв в области подводной робототехники совершили исследователи из Калифорнийского технологического института, научив подводного робота использовать турбулентность как механизм движения, а не бороться с ней.
Группа учёных под руководством профессора Джона Дабири и бывшего аспиранта Питера Гуннарсона (ныне работает в Университете Брауна) разработала систему, позволяющую CARL-Bot обнаруживать и использовать вихревые кольца — подводные аналоги дымовых колец — для эффективного перемещения в воде. Результаты их работы опубликованы в журнале PNAS Nexus 12 мая 2025 года.
«Мы размышляли, могут ли подводные аппараты использовать турбулентные водные потоки для движения и что, если вместо того, чтобы воспринимать их как проблему, сделать их преимуществом для небольших устройств», — объясняет Гуннарсон, который создал CARL-Bot (Caltech Autonomous Reinforcement Learning roBot) во время учёбы в Caltech.
Робот использует единственный акселерометр на борту, чтобы определить момент встречи с вихревым кольцом, после чего выполняет точные манёвры для позиционирования внутри границы вихря. Оказавшись внутри вихря, робот перемещается на значительные расстояния практически без дополнительных затрат энергии. В лабораторных испытаниях в 16-футовом резервуаре эта технология позволила почти в пять раз снизить энергопотребление по сравнению с традиционными методами движения.
Хотя CARL-Bot изначально был оснащён искусственным интеллектом для навигации, исследователи обнаружили более простой подход к принятию решений под водой. Команда разработала базовые команды, которые помогают роботу определять местоположение вихревого кольца и позиционироваться так, чтобы «запрыгнуть и буквально бесплатно прокатиться», как описывает Гуннарсон.
Это нововведение имеет большое значение для океанологических исследований, где небольшие автономные подводные аппараты часто ограничены ёмкостью батарей и могут быть легко смещены океаническими течениями. Технология может позволить проводить более длительные миссии по экологическому мониторингу, океанографическим исследованиям и инспекции подводной инфраструктуры. Профессор Дабири также надеется применить эти принципы в своей работе с бионическими медузами, чтобы создать гибридные системы, объединяющие биологических организмов и электронное управление для эффективного изучения океана.