How a fleet of wind-powered drones is changing our understanding of the ocean | Sebastien de Halleux

Переводчик: Ekaterina Shipatova Редактор: Elena McDonnell

We know more about other planets than our own,

Мы знаем о других планетах больше, чем о своей,

and today, I want to show you a new type of robot

так что сегодня я хочу показать вам робот нового типа.

designed to help us better understand our own planet.

Он разработан, чтобы помочь нам лучше понять нашу планету.

It belongs to a category

Он относится к категории, которую океанографы называют

known in the oceanographic community as an unmanned surface vehicle, or USV.

дистанционно-управляемым надводным судном.

And it uses no fuel.

Оно не нуждается в топливе.

Instead, it relies on wind power for propulsion.

В качестве энергии для движения оно использует ветер.

And yet, it can sail around the globe for months at a time.

При этом оно может плавать по всему миру месяцами.

So I want to share with you why we built it,

Я хочу рассказать вам, зачем мы его создали

and what it means for you.

и что это значит лично для вас.

A few years ago, I was on a sailboat making its way across the Pacific,

Несколько лет назад я на паруснике пересекал Тихий океан,

from San Francisco to Hawaii.

двигаясь из Сан-Франциско на Гавайи.

I had just spent the past 10 years working nonstop,

До этого я 10 лет работал без перерыва,

developing video games for hundreds of millions of users,

разрабатывал видеоигры для сотен миллионов пользователей,

and I wanted to take a step back and look at the big picture

и мне хотелось немного отойти от дел, взглянуть на жизнь в целом,

and get some much-needed thinking time.

наконец спокойно подумать обо всём.

I was the navigator on board,

На борту я был штурманом,

and one evening, after a long session analyzing weather data

и однажды вечером, проведя много времени за анализом данных о погоде

and plotting our course,

и прокладыванием курса,

I came up on deck and saw this beautiful sunset.

я вышел на палубу и увидел закат удивительной красоты.

And a thought occurred to me:

И мне пришёл в голову вопрос:

How much do we really know about our oceans?

насколько хорошо мы знаем наши океаны?

The Pacific was stretching all around me as far as the eye could see,

Вокруг, насколько хватало глаз, простирался Тихий океан,

and the waves were rocking our boat forcefully,

волны с силой ударялись о борт

a sort of constant reminder of its untold power.

как постоянное напоминание о невыразимой силе.

How much do we really know about our oceans?

Насколько хорошо мы знаем наши океаны?

I decided to find out.

Я решил выяснить это.

What I quickly learned is that we don't know very much.

И быстро понял, что знаем мы не так уж и много.

The first reason is just how vast oceans are,

Причиной тому огромные территории, на которых раскинулись океаны,

covering 70 percent of the planet,

покрывающие 70 процентов планеты,

and yet we know they drive complex planetary systems

и всё же мы знаем: они приводят в действие сложные системы на планете,

like global weather,

такие как погода,

which affect all of us on a daily basis,

которая влияет на нашу повседневную жизнь,

sometimes dramatically.

иногда очень сильно.

And yet, those activities are mostly invisible to us.

И всё же все эти события остаются почти невидимыми для нас.

Ocean data is scarce by any standard.

Данные об океане скудны, как ни посмотри.

Back on land, I had grown used to accessing lots of sensors --

Работая на суше, я привык, что у меня есть доступ к множеству датчиков,

billions of them, actually.

точнее, к миллиардам датчиков.

But at sea, in situ data is scarce and expensive.

Но в море наблюдения дóроги и дают мало данных.

Why? Because it relies on a small number of ships and buoys.

Почему? Потому что эти данные собираются немногочисленными кораблями и буями.

How small a number was actually a great surprise.

Меня поразило, насколько они немногочисленны на самом деле.

Our National Oceanic and Atmospheric Administration,

Национальное управление океанических и атмосферных исследований,

better known as NOAA,

известное как NOAA,

only has 16 ships,

располагает лишь 16 кораблями,

and there are less than 200 buoys offshore globally.

и по всему миру в открытом море установлено менее 200 буёв.

It is easy to understand why:

Причины этого легко понять:

the oceans are an unforgiving place,

океаны суровы,

and to collect in situ data, you need a big ship,

для сбора данных наблюдений нужен большой корабль,

capable of carrying a vast amount of fuel

способный хранить большое количество топлива

and large crews,

и разместить большую команду,

costing hundreds of millions of dollars each,

что стоит сотни миллионов долларов за каждый из них.

or, big buoys tethered to the ocean floor with a four-mile-long cable

Или большие буи — их надо прикреплять ко дну кабелем в шесть километров длиной,

and weighted down by a set of train wheels,

а в качестве якоря прикреплять несколько вагонных колёс,

which is both dangerous to deploy and expensive to maintain.

что и опасно в применении, и дорого в обслуживании.

What about satellites, you might ask?

Как насчёт спутников, спросите вы?

Well, satellites are fantastic,

Ну да, спутники восхитительны,

and they have taught us so much about the big picture

они позволили нам многое узнать о картине в целом

over the past few decades.

за последние десятилетия.

However, the problem with satellites

И всё же проблема спутников в том,

is they can only see through one micron of the surface of the ocean.

что они могут видеть только на один микрон под поверхностью океана.

They have relatively poor spatial and temporal resolution,

У них относительно низкая пространственно- временная разрешающая способность,

and their signal needs to be corrected for cloud cover and land effects

и в их сигналах надо делать поправку на облака, береговую рефракцию

and other factors.

и другие факторы.

So what is going on in the oceans?

Так что же происходит в океанах?

And what are we trying to measure?

И что мы пытаемся измерить?

And how could a robot be of any use?

И чем тут может помочь робот?

Let's zoom in on a small cube in the ocean.

Давайте рассмотрим небольшой кубический участок океана.

One of the key things we want to understand is the surface,

Больше всего мы хотим понять, что происходит на поверхности,

because the surface, if you think about it,

ведь, если подумать, на поверхности

is the nexus of all air-sea interaction.

проходит взаимодействие воздуха и моря.

It is the interface through which all energy and gases must flow.

Именно через поверхность проходит энергия и газы.

Our sun radiates energy,

Солнце испускает энергию,

which is absorbed by oceans as heat

которую океаны поглощают в виде тепла,

and then partially released into the atmosphere.

а затем оно частично выпускается в атмосферу.

Gases in our atmosphere like CO2 get dissolved into our oceans.

Газы из атмосферы, например CO2, растворяются в океанах.

Actually, about 30 percent of all global CO2 gets absorbed.

Вообще-то около 30 процентов мирового CO2 поглощается океаном.

Plankton and microorganisms release oxygen into the atmosphere,

Планктон и микроорганизмы выделяют в атмосферу кислород

so much so that every other breath you take comes from the ocean.

в таком количестве, что половину всех своих вдохов вы делаете благодаря океану.

Some of that heat generates evaporation, which creates clouds

Часть тепла способствует испарению, формируя таким образом облака,

and then eventually leads to precipitation.

что впоследствии вызывает осадки.

And pressure gradients create surface wind,

Градиент давления вызывает поверхностный ветер,

which moves the moisture through the atmosphere.

благодаря чему влага распространяется в атмосфере.

Some of the heat radiates down into the deep ocean

Часть тепла проникает в глубины океана

and gets stored in different layers,

и сохраняется в разных его слоях,

the ocean acting as some kind of planetary-scale boiler

так что океан работает своего рода планетарным нагревателем,

to store all that energy,

сохраняя всю эту энергию,

which later might be released in short-term events like hurricanes

которая затем может высвобождаться в ходе коротких явлений, например, ураганов,

or long-term phenomena like El Niño.

или долгосрочных, например, Эль-Ниньо.

These layers can get mixed up by vertical upwelling currents

Эти слои могут смешиваться в процессе апвеллинга,

or horizontal currents, which are key in transporting heat

или из-за горизонтальных течений, которые очень важны в распределении тепла

from the tropics to the poles.

от тропиков к полюсам.

And of course, there is marine life,

И, разумеется, есть же ещё морская флора и фауна.

occupying the largest ecosystem in volume on the planet,

По объёму это самая большая экосистема планеты:

from microorganisms to fish to marine mammals,

микроорганизмы, рыба, морские млекопитающие,

like seals, dolphins and whales.

такие как морские котики, дельфины и киты.

But all of these are mostly invisible to us.

Но всё это почти полностью ускользает от нашего взгляда.

The challenge in studying those ocean variables at scale

Самое сложное в масштабном изучении переменных океана —

is one of energy,

необходима энергия,

the energy that it takes to deploy sensors into the deep ocean.

энергия, которую используют глубоководные датчики.

And of course, many solutions have been tried --

И, конечно, учёные перепробовали много вариантов:

from wave-actuated devices

устройства, активируемые волнами,

to surface drifters

поверхностные дрейфующие приборы,

to sun-powered electrical drives --

аппараты с питанием от солнечной батареи —

each with their own compromises.

и у всех были свои минусы.

Our team breakthrough came from an unlikely source --

Для нашей команды озарение пришло необычным путём —

the pursuit of the world speed record in a wind-powered land yacht.

установление мирового рекорда скорости на парусном сухопутном буере.

It took 10 years of research and development

Понадобилось 10 лет исследований и разработок,

to come up with a novel wing concept

чтобы создать инновационный дизайн крыла,

that only uses three watts of power to control

для управления которым требуется всего три ватта энергии,

and yet can propel a vehicle all around the globe

но который при этом способен двигать буер по всему земному шару

with seemingly unlimited autonomy.

практически автономно.

By adapting this wing concept into a marine vehicle,

Адаптировав дизайн крыла для морского судна,

we had the genesis of an ocean drone.

мы создали океанский дрон.

Now, these are larger than they appear.

Вообще-то они больше, чем кажутся.

They are about 15 feet high, 23 feet long, seven feet deep.

Высотой около четырёх метров, семь метров в длину и два — в ширину.

Think of them as surface satellites.

Считайте, что это наземные спутники.

They're laden with an array of science-grade sensors

Каждый снаряжён огромным количеством датчиков и сенсоров,

that measure all key variables,

которые измеряют ключевые параметры,

both oceanographic and atmospheric,

как океанографические, так и атмосферные,

and a live satellite link transmits this high-resolution data

и по связи со спутником он передаёт эти высокоточные данные

back to shore in real time.

на сушу в режиме реального времени.

Our team has been hard at work over the past few years,

Наша команда последние несколько лет полностью посвятила себя работе,

conducting missions in some of the toughest ocean conditions

мы проводили исследования на самых сложных участках океана в мире —

on the planet,

from the Arctic to the tropical Pacific.

от Арктики до тропических широт в Тихом океане.

We have sailed all the way to the polar ice shelf.

Мы достигали полярных шельфовых ледников.

We have sailed into Atlantic hurricanes.

Нас настигали ураганы в Атлантическом океане.

We have rounded Cape Horn,

Мы огибали мыс Горн

and we have slalomed between the oil rigs of the Gulf of Mexico.

и лавировали между буровыми вышками в Мексиканском заливе.

This is one tough robot.

Это очень прочный робот.

Let me share with you recent work that we did

Давайте я расскажу о нашей недавней работе

around the Pribilof Islands.

в районе островов Прибылова.

This is a small group of islands deep in the cold Bering Sea

Это небольшое скопление островов в холодном Беринговом море,

between the US and Russia.

между Россией и США.

Now, the Bering Sea is the home of the walleye pollock,

Так вот, Берингово море служит домом минтаю.

which is a whitefish you might not recognize,

Возможно, вы даже не знаете об этой белой рыбе,

but you might likely have tasted if you enjoy fish sticks or surimi.

но вы наверняка пробовали рыбные палочки или сурими.

Yes, surimi looks like crabmeat, but it's actually pollock.

Да, сурими похоже на мясо краба, но вообще-то это минтай.

And the pollock fishery is the largest fishery in the nation,

Промысел минтая — один из самых крупных рыбных промыслов в стране,

both in terms of value and volume --

как по цене, так и по объёму, —

about 3.1 billion pounds of fish caught every year.

более 1,4 миллиона тонн рыбы вылавливают каждый год.

So over the past few years, a fleet of ocean drones

И в течение нескольких последних лет флот океанских дронов

has been hard at work in the Bering Sea

патрулирует Берингово море

with the goal to help assess the size of the pollock fish stock.

с целью помочь оценить размеры популяций минтая.

This helps improve the quota system that's used to manage the fishery

Это помогает улучшить систему квот, которую применяют к рыбному промыслу,

and help prevent a collapse of the fish stock

чтобы не допустить полного истребления

and protects this fragile ecosystem.

и защитить хрупкую экосистему.

Now, the drones survey the fishing ground using acoustics,

Так вот, дроны исследуют район промысла с помощью акустики,

i.e., a sonar.

то есть эхолокатором.

This sends a sound wave downwards,

Он посылает вниз звуковую волну,

and then the reflection, the echo from the sound wave

и то, как звук отражается, эхо от звуковой волны,

from the seabed or schools of fish,

отражающееся ото дна или косяка рыбы,

gives us an idea of what's happening below the surface.

помогает нам понять, что происходит под водой.

Our ocean drones are actually pretty good at this repetitive task,

Наши дроны хорошо справляются с такими рутинными задачами,

so they have been gridding the Bering Sea day in, day out.

и вот они день за днём прочёсывают Берингово море.

Now, the Pribilof Islands are also the home of a large colony of fur seals.

А на островах Прибылова живёт большая популяция морских котиков.

In the 1950s, there were about two million individuals in that colony.

В 1950-х годах в ней было около двух миллионов морских котиков.

Sadly, these days, the population has rapidly declined.

К сожалению, в наши дни их количество резко сократилось.

There's less than 50 percent of that number left,

Сейчас там меньше половины от этой цифры,

and the population continues to fall rapidly.

и популяция продолжает сильно сокращаться.

So to understand why,

Чтобы понять причины этого,

our science partner at the National Marine Mammal Laboratory

наш научный партнёр, Национальная лаборатория морских млекопитающих,

has fitted a GPS tag on some of the mother seals,

установила GPS-передатчики на нескольких самок морских котиков,

glued to their furs.

их приклеили к меху.

And this tag measures location and depth

Эти передатчики фиксируют местонахождение и глубину,

and also has a really cool little camera

а ещё на нём классная крохотная камера,

that's triggered by sudden acceleration.

которая включается при резком увеличении скорости.

Here is a movie taken by an artistically inclined seal,

Вот фильм, снятый одним художественно одарённым морским котиком,

giving us unprecedented insight into an underwater hunt

в котором мы видим, как проходит подводная охота

deep in the Arctic,

глубоко в водах Арктики,

and the shot of this pollock prey

и их добычу — минтай —

just seconds before it gets devoured.

за секунды до того, как он будет съеден.

Now, doing work in the Arctic is very tough, even for a robot.

Работа в Арктике — дело тяжёлое, даже для роботов.

They had to survive a snowstorm in August

Им пришлось пережить снежную бурю в августе

and interferences from bystanders --

и контакт с местными жителями —

that little spotted seal enjoying a ride.

вот, например, пёстрая нерпа решила покататься.

(Laughter)

(Смех)

Now, the seal tags have recorded over 200,000 dives over the season,

Датчики на морских котиках записали более 200 000 ныряний за сезон,

and upon a closer look,

и при более подробном анализе

we get to see the individual seal tracks and the repetitive dives.

мы видим след каждого морского котика и повторные ныряния.

We are on our way to decode what is really happening

Мы скоро полностью разберёмся, что происходит на самом деле

over that foraging ground,

в этом районе кормодобычи,

and it's quite beautiful.

и это просто прекрасно.

Once you superimpose the acoustic data collected by the drones,

Когда мы добавляем к этому акустические данные, собранные дронами,

a picture starts to emerge.

начинает прорисовываться более полная картина.

As the seals leave the islands and swim from left to right,

Как только котики покидают острова и плывут слева направо,

they are observed to dive at a relatively shallow depth of about 20 meters,

они ныряют на относительно малую глубину, около 20 метров,

which the drone identifies is populated by small young pollock

где, как обнаружил дрон, сконцентрирован мелкий молодой минтай

with low calorific content.

с низким количеством калорий.

The seals then swim much greater distance and start to dive deeper

Затем котики плывут дальше и ныряют глубже,

to a place where the drone identifies larger, more adult pollock,

туда, где, по показаниям дрона, обитает более взрослая рыба,

which are more nutritious as fish.

которая даёт больше калорий.

Unfortunately, the calories expended by the mother seals

К сожалению, самки морских котиков тратят столько энергии,

to swim this extra distance

чтобы проплыть большее расстояние,

don't leave them with enough energy to lactate their pups back on the island,

что им не хватает питательных веществ, чтобы вскармливать малышей на острове,

leading to the population decline.

от чего и уменьшается популяция.

Further, the drones identify that the water temperature around the island

Также дроны отмечают, что температура воды вокруг острова

has significantly warmed.

значительно повысилась.

It might be one of the driving forces that's pushing the pollock north,

Это может быть одним из факторов миграции минтая на север

and to spread in search of colder regions.

в поиске более холодных регионов.

So the data analysis is ongoing,

Данные анализируются непрерывно,

but already we can see that some of the pieces of the puzzle

но мы уже замечаем, что некоторые детали пазла

from the fur seal mystery

загадки морских котиков,

are coming into focus.

становятся более объяснимыми.

But if you look back at the big picture,

Но если смотреть на картину в целом,

we are mammals, too.

мы ведь тоже млекопитающие.

And actually, the oceans provide up to 20 kilos of fish per human per year.

И в океане ежегодно вылавливается более 20 килограммов рыбы на человека.

As we deplete our fish stocks, what can we humans learn

И пока мы так истощаем запасы рыбы, какой урок мы можем извлечь

from the fur seal story?

из этой истории морских котиков?

And beyond fish, the oceans affect all of us daily

И речь не только о рыбе. Океаны влияют на нашу повседневную жизнь,

as they drive global weather systems,

создавая метеорологические условия,

which affect things like global agricultural output

которые сказываются на урожаях по всему миру.

or can lead to devastating destruction of lives and property

Они также могут стать причиной гибели людей и ужасающих разрушений

through hurricanes, extreme heat and floods.

из-за ураганов, аномальной жары и наводнений.

Our oceans are pretty much unexplored and undersampled,

Наши океаны недостаточно изучены, у нас мало материалов,

and today, we still know more about other planets than our own.

и мы всё ещё знаем больше о других планетах, чем о своей.

Но если разбить всю поверхность океанов на квадраты со стороной в шесть градусов,

But if you divide this vast ocean in six-by-six-degree squares,

each about 400 miles long,

то есть около 640 километров,

you'd get about 1,000 such squares.

получится около 1 000 таких квадратов.

So little by little, working with our partners,

И вот постепенно, работая со своими партнёрами,

we are deploying one ocean drone in each of those boxes,

мы используем один океанский дрон на каждом из этих квадратов,

the hope being that achieving planetary coverage

в надежде на то, что, охватив всю планету,

will give us better insights into those planetary systems

мы сможем лучше понять глобальные системы,

that affect humanity.

влияющие на человечество.

We have been using robots to study distant worlds in our solar system

Мы используем роботов, чтобы изучать далекие миры в нашей Солнечной системе,

for a while now.

причём довольно давно.

Now it is time to quantify our own planet,

Теперь настало время изучить нашу собственную планету,

because we cannot fix what we cannot measure,

ведь мы не можем исправить то, что не можем измерить и понять;

and we cannot prepare for what we don't know.

мы не можем подготовиться к тому, чего практически не знаем.

Thank you.

Спасибо.

(Applause)

(Аплодисменты)