Noruega es el mayor productor mundial de salmón del Atlántico de piscifactoría y uno de los principales exportadores de productos del mar, mientras que Estados Unidos sigue siendo el mayor importador de estos productos, según la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación. Dos estudiantes del MIT viajaron recientemente a Trondheim, Noruega, para explorar las tecnologías de vanguardia que se están desarrollando e implementando en la acuicultura marina.
Beckett Devoe, estudiante de último año en inteligencia artificial y toma de decisiones, y Tony Tang, estudiante de tercer año en ingeniería mecánica, trabajaron por primera vez con MIT Sea Grant a través del Programa de Oportunidades de Investigación de Pregrado (UROP). Contribuyeron a proyectos centrados en el diseño de generadores de olas y aplicaciones de aprendizaje automático para analizar la salud de las larvas de ostras en los criaderos. Si bien la acuicultura costera es una industria bien establecida en Massachusetts y Estados Unidos, la acuicultura en mar abierto sigue siendo un campo incipiente aquí, que enfrenta desafíos únicos y complejos.
Para ayudar a comprender mejor esta industria emergente, MIT Sea Grant creó una iniciativa de colaboración, AquaCulture Shock, con financiación de una subvención para viajes educativos y tecnologías de acuicultura a través del Programa Universitario Nacional Sea Grant. En colaboración con el programa MIT-Scandinavia MISTI (Iniciativas Internacionales de Ciencia y Tecnología del MIT), MIT Sea Grant emparejó a Devoe y Tang con pasantías de verano relacionadas con la acuicultura en SINTEF Ocean, uno de los institutos de investigación más grandes de Europa.
“La oportunidad de trabajar en este proyecto práctico de acuicultura, en el marco de una institución de investigación de renombre mundial, en una zona del mundo conocida por su innovación en tecnología marina: de eso se trata MISTI”, dice Madeline Smith, directora general del MIT-Escandinavia. “Los estudiantes no sólo obtienen experiencia valiosa en sus campos de estudio, sino que también desarrollan comprensión cultural y habilidades que los preparan para ser futuros líderes globales”. Ambos estudiantes trabajaron en el Laboratorio de Sistemas Autónomos y Robótica de Acuicultura de SINTEF Ocean (ACE-Robotic Lab), una instalación diseñada para desarrollar y probar nuevas tecnologías de acuicultura.
“Noruega tiene una geografía única en la que se encuentran todos estos fiordos”, dice Sveinung Ohrem, director de investigación del Grupo de Automatización y Robótica de Acuicultura de SINTEF Ocean. “Así que tienes muchas aguas protegidas, lo que la hace ideal para realizar acuicultura en el mar”. Calcula que hay alrededor de mil piscifactorías a lo largo de la costa de Noruega y analiza algunas de las herramientas que se utilizan en la industria: sistemas de toma de decisiones para recopilar y visualizar datos para los agricultores y operadores; robots de inspección y limpieza; sensores ambientales para medir oxígeno, temperatura y corrientes; ecosondas que envían señales acústicas para rastrear dónde están los peces; y cámaras para ayudar a estimar la biomasa y ajustar la alimentación. “La alimentación es un gran desafío”, señala. “La alimentación es, con diferencia, el mayor coste, por lo que optimizar la alimentación conduce a una disminución muy significativa del coste”.
Durante la pasantía, Devoe se centró en un proyecto que utiliza IA para optimizar la alimentación de los peces. “Trato de observar las diferentes características de la granja, así que tal vez el tamaño de los peces o lo fría que está el agua… y uso eso para tratar de darles a los agricultores una cantidad óptima de alimento para obtener los mejores resultados, y al mismo tiempo ahorrar dinero en alimento”, explica. “Fue bueno aprender más técnicas de aprendizaje automático y mejorar en un proyecto del mundo real”.
En el mismo laboratorio, Tang trabajó en la simulación de un sistema submarino de manipulación de vehículos para navegar por granjas y reparar daños en redes de jaulas con un brazo robótico. Ohrem dice que hoy en día hay miles de robots acuícolas operando en Noruega. “La escala es enorme”, dice. “No se puede tener 8.000 personas controlando 8.000 robots; eso no es económica ni prácticamente viable. Por lo tanto, es necesario aumentar el nivel de autonomía de todos estos robots”.
La colaboración entre el MIT y SINTEF Ocean comenzó en 2023 cuando el MIT Sea Grant recibió a Eleni Kelasidi, una científica investigadora visitante del ACE-Robotic Lab. Kelasidi colaboró con el director del MIT Sea Grant, Michael Triantafyllou, y el profesor de ingeniería mecánica Themistoklis Sapsis desarrollando controladores, modelos y vehículos submarinos para la acuicultura, al mismo tiempo que investigaba las interacciones entre peces y máquinas.
“Hemos tenido una larga y fructífera colaboración con la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología (NTNU) y SINTEF, que continúa con esfuerzos importantes como el proyecto de acuicultura con el Dr. Kelasidi”, dice Triantafyllou. “Noruega está a la vanguardia de la acuicultura marina y el MIT Sea Grant está invirtiendo en este campo, por lo que anticipamos grandes resultados de la colaboración”.
Kelasidi, que ahora es profesor en NTNU, también dirige el Laboratorio de Robótica de Campo, que se centra en el desarrollo de sistemas robóticos resistentes para operar en entornos muy complejos y hostiles. “La acuicultura es uno de los ámbitos de campo más desafiantes en los que podemos demostrar soluciones autónomas, porque todo está en movimiento”, dice. Kelasidi describe la acuicultura como un campo profundamente interdisciplinario, que requiere más estudiantes con experiencia tanto en biología como en tecnología. “No podemos desarrollar tecnologías que se apliquen a industrias donde no tenemos componentes biológicos”, explica, “y luego aplicarlas en algún lugar donde tengamos peces vivos u otros organismos vivos”.
Ohrem afirma que mantener el bienestar de los peces es el principal impulsor para los investigadores y las empresas que operan en la acuicultura, especialmente a medida que la industria continúa creciendo. “Entonces la gran pregunta es”, dice, “¿cómo se puede garantizar eso?” SINTEF Ocean tiene cuatro licencias de investigación para el cultivo de peces, que operan a través de una colaboración con SalMar, el segundo productor de salmón más grande del mundo. Los estudiantes tuvieron la oportunidad de visitar una de las granjas industriales, Singsholmen, en la isla de Hitra. La granja tiene 10 corrales grandes y redondos de unos 50 metros de ancho que se extienden profundamente por debajo de la superficie, cada uno con capacidad para 200.000 salmones. “Pude tocar físicamente las redes y ver cómo [robotic] “El brazo podría arreglar la red”, dice Tang.
Kelasidi enfatiza que la información obtenida en el campo no se puede aprender en la oficina o el laboratorio. “Eso te abre y te hace darte cuenta de cuál es la escala de los desafíos o la escala de las instalaciones”, dice. También destaca la importancia de la colaboración internacional e institucional para avanzar en este campo de investigación y desarrollar sistemas robóticos más resilientes. “Necesitamos tratar de abordar ese problema y resolverlo juntos”.
MIT Sea Grant y el programa MIT-Scandinavia MISTI están reclutando actualmente una nueva cohorte de cuatro estudiantes del MIT para realizar prácticas en Noruega este verano en institutos que avanzan en tecnologías agrícolas en alta mar, incluido el Laboratorio de Robótica de Campo de NTNU en Trondheim. Se anima a los estudiantes interesados en autonomía, aprendizaje profundo, modelado de simulación, sistemas robóticos submarinos y otras áreas relacionadas con la acuicultura a comunicarse con Lily Keyes en MIT Sea Grant.