Automática Marina en la actualidad: Aplicaciones, Tecnología y Formación

La automática marina está inmersa en un proceso de innovación constante, en primer lugar considerando que las aplicaciones se desarrollan en un medio de dificultades singulares, que necesitan ser superadas de forma gradual, y en segundo lugar gracias a las mejoras en herramientas tecnológicas que facilitan el diseño de estas nuevas soluciones.

Entre las aplicaciones de esta tecnología podemos nombrar la acuicultura y la biología marinas, tan necesarias para el ser humano y la preservación del ecosistema. También, la oceanografía requiere de observatorios permanentes con sensorización remota que permitan ampliar los estudios de los océanos y su influencia en el equilibrio de la naturaleza. La arqueología marina guarda todavía grandes misterios que pueden ser estudiados gracias a las nuevas tecnologías robóticas, como por ejemplo la fotogrametría marina. Son también necesarias las mejoras en las aplicaciones industriales, como por ejemplo las plantas de tratamiento de aguas residuales, y el cuidado en los puertos para mejorar la eficiencia y la seguridad.

Es necesario hacer una mención especial a los esfuerzos científicos actuales en mejorar los sistemas de energía marina renovable. La energía eólica tiene un gran potencial en el entorno marino, siendo necesarios los estudios de seguridad y estabilidad de las plataformas (e.g. plataformas flotantes), aplicando por ejemplo técnicas avanzadas de control automático inteligente por computador. La energía solar, la generación de hidrógeno y la energía de las olas requieren también de mejoras tecnológicas constantes que permitan un bien eficiente al planeta y a la humanidad. Se trata de estudios complejos que requieren de simulaciones específicas (e.g. gemelos digitales), obtención de modelos matemáticos a través de lecturas reales en medio marino con nuevos sensores, así como la creación de algoritmos que permitan optimizar el sistema automático, aplicando si cabe técnicas de inteligencia artificial y aprendizaje automático.

Este bien necesario es alcanzable con la ayuda de herramientas tecnológicas específicas y de uso transversal, entre las cuales podemos destacar los sistemas robóticos, la inteligencia artificial, los sensores y las redes de comunicaciones subacuáticas. Se requiere el estudio de nuevos sistemas de medida e instrumentación, que incluyan la electrónica necesaria para obtener y procesar la señal, percibir los parámetros requeridos, y enviar esta información a través de redes de comunicaciones que permitan interconectar el sistema con el usuario experto. La investigación en arquitectura y tecnología de computadores es crucial a la hora de facilitar este proceso, especialmente en cuanto a la aceleración de los algoritmos de inteligencia artificial, la reducción del consumo de energía, y la transmisión de información a través de protocolos de comunicaciones adecuados (e.g. Slotted-FAMA y UMCI-MAC).

La robótica en el ámbito marino y subacuático es uno de los principales focos de interés tanto de la sociedad como del tejido industrial y los centros de investigación de este ámbito. El uso de ROVs (Remotely Operated Underwater Vehicles) está ampliamente extendido, siendo una herramienta de uso habitual por empresas y unidades de rescate. Se trata de productos llave en mano, que funcionan de forma excelente en aplicaciones conocidas, y que pueden incluso adaptarse a nuevos retos mejorando su interconexión con sistemas complementarios de otras instituciones, a través por ejemplo del desarrollo de nuevos estándares de integración. También, a nivel científico se están realizando esfuerzos interesantes por aumentar el grado de autonomía de los robots, considerando que algunas aplicaciones, como por ejemplo el montaje de estructuras complejas, requieren la sustitución de umbilicales por comunicaciones inalámbricas de menor ancho de banda, permitiendo soluciones de mayor movilidad y seguridad. Este proceso requiere por un lado de un estudio detallado de los diferentes sistemas de comunicación subacuáticos sin cable (e.g. sónar, “visual-light communication”, y radio frecuencia), la integración de un sistema informático en el propio robot para la ejecución de algoritmos de inteligencia artificial, la compresión de información (e.g. compresión semántica) y el desarrollo de interfaces que aumenten el grado de inmersión del usuario en el entorno remoto (e.g. sistemas de realidad mixta y telerobótica supervisada).

Este bien es alcanzable gracias a los esfuerzos de empresas, centros de investigación y universidades, considerando que se trata de una tecnología que requiere de sistemas mecatrónicos de alto coste, al ser necesario el uso de cableado, conectores y sistemas de encapsulado que necesitan soportar un medio corrosivo y de alta presión. Los experimentos en el mar no son fáciles, pues requieren del uso de recursos materiales y humanos especializados (e.g. buques oceanográficos). Por ello, la formación de expertos en este ámbito acostumbra a caracterizarse tanto por el coste como por el entusiasmo que genera. Ejemplos de foros científico-empresariales internacionales donde se estudia y difunde esta tecnología son “The International Workshop on Marine Technology” y el IEEE OCEANS, de la “IEEE Oceans Engineering Society”.

Son destacables los esfuerzos de las instituciones por formar a los jóvenes en esta tecnología, a través por ejemplo del “MIR – Erasmus Mundus Joint Master’s Degree in Marine and Maritime Intelligent Robotics”, financiado por la Unión Europea, y que incluye la participación de centros de educación superior, como la “Université de Toulon”, “NTU-Norwegian University of Science and Technology”, “UJI-Universidad Jaume I”, y el “IST-Técnico de Lisboa”. El consorcio incluye instituciones colaboradoras relevantes, como por ejemplo la Universidad de Girona, la Universidad de las Islas Baleares y empresas del tejido industrial europeo (e.g. iQua Robotics, Robotnik e Hydromea), entre otras.

La cooperación entre universidades, asociaciones científicas, centros de investigación, instituciones gubernamentales y el tejido industrial está dando ya frutos destacados, siendo esencial el cuidado por la formación de los jóvenes interesados en este ámbito de la ciencia.

Raúl Marín Prades.

Coordinador del Grupo Temático de Automática y Robótica para la Industria Marítima y las Ciencias Marinas (AUTOMAR) del Comité Español de Automática.

Profesor Titular del Departamento de Ingeniería y Ciencia de los Computadores.

Escuela Superior de Tecnología y Ciencias Experimentales.

Universidad Jaume I de Castellón (UJI).

Este artículo aparece publicado en el nº 544 de Automática e Instrumentación págs. 16 a 17.