Muliggjørende teknologi for marine økologiske studier og marin vitenskap

Å gi studenter i marin biologi, akvakultur, geologisk-geografisk-arkeologisk og marin teknologi en bedre tverrfaglig forståelse av å bruke instrumentbærende undervannsroboter for å generere marin økologisk / vitenskapelig informasjon og kunnskap. Studentene skal lære å bruke instrumentbærende plattformer som fremtidige verktøy for en forbedret naturforvaltning og beslutningstaking. Vi vil gå gjennom bruken av forskjellige robotikkplattformer (AUV-autonome undervannskjøretøy, ROV-fjernstyrte kjøretøy, USV-ubemannede overflatekjøretøy) med hensyn til driftskontroll og videre bruk av instrumenter for spesifikke operasjoner / applikasjoner. Vi vil bruke en serie forskjellige optiske og akustiske sensorer på disse robotene for marin kartlegging og overvåking ved bruk av undervannsrobotikk i Trondheimsfjorden. Spesielt, angående undervannsrobotikk, vil studentene bli introdusert i design, konfigurasjon og drift av avanserte plattformer og sensorer og videre guide, navigere og få oversikt over kontrollsystemer på AUV-er og ROV-er. Undervannsrobotene vil bli konfigurert for marin kartlegging av biogeokjemiske gjenstander av interesse (OOI), for eksempel kartlegging av havbunnshabitater. Kurset vil spesielt fokusere på: Kartlegging og overvåking av norske kysthabitater og evaluere teknikker for å kartlegge objekter av interesse (OOI) av biogeokjemisk opprinnelse, med fokus på marine organismer. OOI’ene vil inkludere forskjellige habitater, bentisk fauna og alger for marin økologiske studier. Disse generiske metodene kan også være av interesse for MSc og doktorgradsstudenter innen marinbiologi, kjemi, geofysikk, geologi, geografi, teknologi og arkeologi. Sensorteknologi gjennomgår forskjellige sensorer for navigering som GPS, hydroakustikk, ekkolodd, DVL, treghetsnavigasjonssystemer. Sensor for identifisering, kartlegging og overvåking av OOI, ved bruk av akustiske og optiske bildesystemer vil være kjernen i kurset. Signalfiltreringsteknikker og feildetekteringsmetoder for kontroll og databehandling vil også bli gjennomgått. Undervannsrobotikk vil presentere prinsipper og dyptgående teori for veiledning, navigasjon og kontroll av AUV-er og ROV-er. Kontrollarkitektur, «controller-design», oppdragsplanlegging, avanserte kontrollmetoder basert på ikke-lineær kontroll, hybridkontroll- og optimaliseringsmetoder for multi-tasking operasjoner sliksom transitt, manøvrering og dynamisk posisjonering. Intelligente systemer for oppdragsplanlegging, omplanlegging, unngåelse av kollisjon og energioptimalisering som fører til høyt nivå autonomi for drift under ekstreme forhold vil også bli adressert. Kystoperasjoner vil gi studentene innsikt i planlegging, klargjøring og utførelse av marine operasjoner ved bruk av avansert sensorteknologi og undervannsroboter. Dette inkluderer logistikk og håndtering av sensitivt utstyr.

Etter fullført kurs skal kandidaten ha:

• Kunnskap om teori, konsepter, prinsipper og prosedyrer ved bruk av undervannsinstrumenter som autonome roboter for å identifisere, kartlegge objekter av interesse (OOI), for eksempel naturtyper og organismer.
• Evne til å planlegge og gjennomføre marin forskning med instrumentbærende undervannsroboter
• Oversikt over design, konfigurasjon og praktisk drift av avanserte plattformer som autonome undervannsfartøy (AUV) og fjernstyrte undervannsfartøy ROV), med fokus på marin biologi / økologi ved å undersøke forskjellige habitater på havoverflaten, vannsøylen og havbunnen .
• Bli kjent med tidligere og nyere utvikling av relevant metodikk i fagområdet, og basert på dette, være i stand til å analysere nye problemstillinger knyttet til det marine miljøet og ressursområde
• Bruk og tolkning av sensordata vil også være en viktig del av kurset. Vitenskapelige spørsmål vil bli utviklet i løpet av kurset, og plattformer / sensorer blir implementert deretter.
• Innsamling av organismer ved hjelp av roboter for videre laboratoriearbeid (økofysiologi).

Ferdigheter er evnen til å anvende kunnskap for å løse problemer og oppgaver. Etter endt kurs skal kandidaten, basert på ny kunnskap, kunne:

• Basert på metodologisk kunnskap, kunne kritisk evaluere forskjellige informasjonskilder om nye relevante metoder som kan brukes i vurderingene / studiene av havoverflaten, vannsøylen og havbunnshabitater / økosystemer.
• Analysere og evaluere den vitenskapelige relevansen og egnetheten til ulike metoder for spesifikke undersøkelser av miljø- og ressursspørsmål i kystfarvann.
• Bruk nye og etablerte metoder for uavhengig å bestemme økologiske og kjemiske tilstander, så vel som potensiell påvirkning av menneskelig aktivitet
• Delta i forskningsprosjekt og under veiledning kunne utføre en uavhengig del av arbeidet og rapportere resultatene i et vitenskapelig format

Generell kompetanse er å kunne anvende kunnskap og ferdigheter uavhengig i forskjellige situasjoner i pedagogiske og profesjonelle sammenhenger ved å vise samarbeidsevne, ansvar, evne til refleksjon og kritisk tenkning. Etter endt kurs skal kandidaten, basert på ny kunnskap og ferdigheter, kunne:

• Ha et aktivt forhold til relevante problemstillinger innenfor det vitenskapelige grunnlaget for feltet og med etiske spørsmål om forskning, spesielt rettet mot marine miljøspørsmål relatert til bærekraft
• Bruke deres kunnskaper og ferdigheter for å utføre avanserte prosjekter og andre oppgaver innen sitt felt, inkludert oppgaver som er relevante for andre marine økosystemer
• Beherske skriftlig og muntlig vitenskapelig retorikk som grunnlag for formidling og annen kommunikasjon
• Kommunisere faglige problemstillinger og viktige konklusjoner innen sitt metodiske fagområde med profesjonelle eksperter, kolleger og med publikum
• Bidra til nye konsepter og metodikk for kartlegging av miljø og ressurser i marine områder, med spesielt fokus på fremtidig automatisk og autonom miljøkartlegging og overvåking

Kursets læreplan er forelesninger (ca. 25 timer), utvalgte vitenskapelige artikler levert av faglærere og lastet opp i Canvas. Dessuten involverer kurset feltarbeid, som er obligatorisk og gjennomføres i september / oktober.

Laboratorie / feltarbeid inkluderer demonstrasjoner og opplæring for å gjennomføre og lære utvalgte metoder, prøvetaking og felteksperimenter. En individuell rapport, skrevet i et vitenskapelig format, skal utarbeides og leveres for godkjenning for den første perioden. Egenandel for 5-dagers feltarbeid: 1250kr

Emnet undervises parallellt sammen med BI8075. Feltarbeid for begge emner har begrenset kapasitet, der total kapasitet for BI3070 og BI8075 er 21 studenter.