Der 15-jährige Kanadier Evan Budz entwickelte die „Bionic Underwater Robotic Turtle“ (BURT), eine autonome Drohne zur Erkennung von Korallenbleiche, Plastikmüll und invasiven Arten. Mit einer Erkennungsrate von 96 Prozent in Tests und einem biomimetischen Antrieb ohne störende Propeller gewann Budz bei einem internationalen Schülerwettbewerb ein Preisgeld von 50.000 Dollar.
Biomimikry statt Propeller: Warum Stille unter Wasser zählt
Herkömmliche Unterwasserdrohnen haben ein grundlegendes Problem: ihre Propeller. Diese erzeugen Lärm und Turbulenzen, die empfindliche marine Ökosysteme stören. Wie de.hwlibre.com berichtet, können diese mechanischen Störungen das Verhalten von Fischen und anderen Arten massiv beeinflussen und sogar die Lebensräume, die eigentlich erforscht werden sollen, beschädigen.
Evan Budz fand die Lösung nicht im Labor, sondern bei einem Campingausflug. Die Beobachtung einer Schnappschildkröte in den Großen Seen inspirierte ihn dazu, die natürliche Schwimmkinematik dieser Tiere zu kopieren. Das Ergebnis ist ein Antriebssystem, das auf Flexibilität und lautlosem Gleiten basiert.
Statt eines rotierenden Propellers nutzt „Burt“ vier Flossen. Die größeren Vorderflossen sorgen für den nötigen Vortrieb, während die hinteren Flossen die Steuerung und Stabilität übernehmen. Dieser Ansatz der Biomimikry erlaubt es der Drohne, nahezu unsichtbar und ohne Stress für die Fauna durch Korallenriffe oder Süßwassergebiete zu navigieren.
Evan Budz, via focus.de
Die Technik hinter „Burt“: KI und Hardware
Unter der Hülle aus wasserdichtem Acryl verbirgt sich eine Architektur, die weit über ein typisches Schulprojekt hinausgeht. Laut Focus steuert ein Raspberry-Pi-Mikrocomputer das System. Dieser führt KI-Modelle zur Bilderkennung direkt auf dem Gerät aus, was eine Echtzeit-Analyse ermöglicht, ohne dass eine ständige Verbindung zu externen Servern erforderlich ist.
Die Navigation erfolgt autonom über GPS-Module und vordefinierte Suchmuster. Eine Frontkamera liefert das visuelle Material, das die künstliche Intelligenz verarbeitet, um Bedrohungen wie Hitzestress bei Korallen oder Plastikabfälle zu identifizieren.
Die Konstruktion wurde mit der CAD-Software SolidWorks entworfen. Um die Autonomie zu erhöhen, integrierte Budz ein Solarpanel, das die Laufzeit des Lithium-Akkus verlängert. Damit ist die Drohne in der Lage, über längere Zeiträume Daten zu sammeln, ohne menschliches Eingreifen.
Vom Gartenpool zum Ontariosee: Die Hürden der Realität
Der Weg zur 96-prozentigen Erkennungsrate verlief in Etappen. Die ersten Tests fanden in einer kontrollierten Umgebung statt: im 2,40 Meter tiefen Swimmingpool der Großeltern. Dort baute Budz dreidimensionale Korallenriff-Modelle nach, an denen er die KI trainierte. Es ist wichtig zu betonen, dass die hohe Trefferquote aus diesen simulierten Bedingungen stammt.
Der Übergang in den offenen Ontariosee erforderte technische Anpassungen. Da natürliche Gewässer oft trüber und unberechenbarer sind als ein Pool, rüstete Budz die Drohne mit Frontscheinwerfern und einem Ultraschallwandler zur Hinderniserkennung aus. Diese Ergänzungen verhindern Kollisionen in einer Umgebung, in der die Sichtweite stark schwanken kann.
Die Herausforderung bleibt die Skalierbarkeit. Während die KI in kontrollierten Settings präzise arbeitet, fordern die komplexen Lichtverhältnisse und die Partikeldichte im Ozean eine kontinuierliche Verfeinerung der Algorithmen.
Technische Spezifikationen und operative Leistung
Die Leistungsdaten von BURT zeigen ein Gerät, das auf Ausdauer und minimale Störung optimiert ist. Im Vergleich zu schweren, industriellen Tauchrobotern ist die „Roboterschildkröte“ kompakt und effizient.
- Gewicht: ca. 5 Kilogramm
- Betriebsdauer: bis zu 8 Stunden (via Lithium-Akku, erweiterbar durch Solar)
- Geschwindigkeit: etwa 800 Meter pro Stunde
- Antrieb: 4-Flossen-System (biomimetisch)
- Sensoren: GPS, Frontkamera, Ultraschallwandler
Die geringe Geschwindigkeit von 800 Metern pro Stunde mag auf den ersten Blick niedrig erscheinen, ist aber für die präzise Datenerfassung und die Vermeidung von Turbulenzen in sensiblen Zonen ein strategischer Vorteil. Die Drohne priorisiert die Qualität der Bilddaten gegenüber der schnellen Abdeckung großer Flächen.
Implikationen für den Meeresschutz
Die Entwicklung von Evan Budz markiert einen wichtigen Punkt in der Anwendung von KI für den Umweltschutz. Indem er die Hardware an die Natur anpasst, löst er ein Dilemma der Meeresforschung: die Beobachtung eines Systems, ohne es durch den Akt der Beobachtung zu verändern. Laut de.hwlibre.com weckt dieser kostengünstige und praktische Ansatz großes Interesse in der Forschungsgemeinschaft.
Die Fähigkeit, Plastikmüll und invasive Arten autonom zu kartieren, könnte die Überwachung gefährdeter Ökosysteme revolutionieren. Anstatt teure Expeditionen mit großen Schiffen und lärmintensiven Drohnen zu starten, könnten Schwärme kleiner, lautloser „Schildkröten“ kontinuierliche Echtzeit-Karten von Bedrohungen erstellen.
Die nächsten Schritte für BURT werden vermutlich die Optimierung für die extremen Bedingungen des offenen Ozeans sein – insbesondere der Druck in größeren Tiefen und die Filterung von Bildrauschen in trübem Wasser. Sollte die Erkennungsrate von 96 Prozent auch in der freien Natur Bestand haben, könnte dies ein Standardwerkzeug für marine Biologen weltweit werden.
