Des chercheurs surpris par les réactions des poissons aux robots

La Norvège est à la pointe du monde en matière d’utilisation de robots dans le secteur de l’aquaculture. Mais quel est l’impact réel de ces robots sur les poissons ? La cybernéticienne Eleni Kelasidi est surprise de voir à quel point.

« Je pensais qu’il serait assez simple d’appliquer au secteur de l’aquaculture la même technologie que celle que nous utilisons dans l’industrie pétrolière et gazière », explique Eleni Kelasidi. « Ma première visite dans une ferme piscicole s’est donc avérée être un véritable signal d’alarme », dit-elle.

Kelasidi était titulaire d’un doctorat. dans les technologies robotiques serpent développées pour être utilisées dans le secteur pétrolier et gazier avant de devenir chercheur scientifique principal au département aquaculture de SINTEF Ocean.

« Je n’ai jamais vraiment compris qu’un enclos en filet rempli d’animaux vivants et en mouvement changerait si radicalement les conditions de fonctionnement du robot », explique Kelasidi. « C’est très différent de faire fonctionner un robot en haute mer où nous étudions des objets métalliques fixes et morts tels que des pipelines et des turbines », dit-elle.

Depuis que la robotique a été appliquée au secteur de l’aquaculture, la plupart des équipements utilisés ont été développés à l’origine pour l’industrie pétrolière et gazière. Kelasidi estime que davantage de robots spécifiques au secteur sont nécessaires, et son travail a consisté à rechercher des technologies qui perturbent le moins possible les poissons.

Marges de sécurité selon les poissons

« Lorsque nous parlons d’interactions entre humains et robots, nous tenons pour acquis que nous accordons la plus haute priorité aux besoins et à la sécurité des humains », explique Kelasidi. « Le même principe est au cœur de notre projet, Fish-Machine Interaction. Nous voulons contribuer au développement de meilleurs robots capables de fonctionner rapidement et efficacement. Mais ils doivent, bien sûr, prendre en compte les besoins et la sécurité des poissons. compte », dit-elle.

Depuis trois ans, Kelasidi, avec l’étudiant postdoctoral Qin Zhang de NTNU et le reste de son équipe, ont collecté et analysé les données d’une variété de différents enclos en filet installés au laboratoire de pisciculture à grande échelle de SINTEF Ocean, SINTEF ACE. La collecte de données a eu lieu à différents endroits, à différents moments de l’année et auprès de poissons à différents stades de leur cycle de vie.

« Nous avons effectué plusieurs mesures différentes pour chaque situation, notre collecte de données a donc été tout simplement complète », explique Kelasidi. « Le projet nous apporte des réponses claires, notamment sur des questions telles que la distance qu’un poisson considère comme une distance de sécurité par rapport à un objet donné », dit-elle.

« Une chose qui nous a tous surpris est que la relation entre la taille d’un poisson et la distance qu’il garde par rapport à un objet extraterrestre est en fait linéaire », explique Kelasidi. « Plus le poisson est petit, plus la marge de sécurité est étroite », explique-t-elle.

En effet, un robot descendu dans un enclos en filet bloque un volume d’eau plus important que celui absorbé par l’équipement lui-même, et la marge de sécurité que maintient le poisson a un impact sur son confinement dans l’enclos lors de différentes opérations robotiques. . Les résultats de cette étude permettront aux exploitants de fermes piscicoles de connaître les distances que les poissons gardent par rapport aux équipements qu’ils descendent dans leurs enclos.

Par exemple, les poissons pesant cinq kilos gardent une distance de trois mètres. En pratique, le fait que les poissons plus jeunes et plus petits conservent une marge de sécurité plus étroite signifie que davantage d’équipements peuvent être descendus dans un enclos contenant des jeunes poissons sans avoir d’impact sur leurs habitudes de nage et leur comportement.

Couleur, taille, vitesse et son

« Si nous savons ce qui perturbe ou a un impact négatif sur les poissons en enclos, nous pouvons dire quelque chose sur les adaptations techniques que les fabricants d’équipements devraient procéder », explique Kelasidi, qui a depuis en découvert davantage sur la réaction des poissons et sur ce qu’ils négligent.

L’équipe de recherche a construit un certain nombre d’objets de formes, de couleurs et de tailles variées, dans le but d’observer et de quantifier toute variation dans les réponses des poissons. Il s’avère que la forme n’a que peu d’importance. Les poissons réagissent de manière identique en présence de cylindres et de cubes. Cependant, ils conservent une plus grande marge de sécurité en présence d’objets de grande taille par rapport aux objets plus petits et se tiennent à de plus grandes distances des objets jaunes que des objets blancs.

En d’autres termes, la couleur et la taille ont toutes deux un impact. La même chose s’applique, comme l’ont démontré des études antérieures, aux sons émis par les objets extraterrestres et à la vitesse de déplacement de ceux-ci.

« Nous espérons que les fournisseurs de technologie utiliseront ces informations pour continuer à développer de nouveaux équipements », déclare Kelasidi.

« Pour nous, chercheurs, notre objectif est de continuer à développer des technologies qui permettront aux robots autonomes d’adapter leur comportement aux réponses des poissons enclos dans le but de les déranger le moins possible. Si les capteurs d’un robot détectent que des poissons gardent leurs distances , ou s’ils reconnaissent un changement de comportement en réponse à un stimulus de stress potentiel, le robot peut, par exemple, être capable de réduire sa vitesse et de fonctionner d’une manière qui provoque moins de perturbations », explique-t-elle.

Viser à permettre aux robots de s’adapter

« À l’heure actuelle, nous ne savons pas si les poissons s’éloignent de l’équipement en réponse à un stimulus de stress ou si leur comportement peut être comparé à celui d’un enfant en train de fuir quelqu’un qui le poursuit », explique Kelasidi. « Nous devons faire davantage de recherches à ce sujet », dit-elle, ajoutant qu’il est utile de toute façon de savoir quels comportements les poissons présentent en réponse à différents stimuli.

Selon Kelasidi, de nombreux facteurs peuvent jouer un rôle. Si vous avez l’intention d’effectuer des travaux dans un enclos en filet tout en gardant les poissons à distance, il sera utile de savoir quelles couleurs les poissons ont tendance à éviter. Si vous souhaitez vous rapprocher des poissons afin de les prendre en photo, il est judicieux d’utiliser un robot de la couleur qui provoque le moins de perturbations.

Pour l’instant, l’équipe de recherche n’a testé que le jaune et le blanc, car ce sont les couleurs les plus couramment utilisées par les fournisseurs d’équipements. À l’avenir, l’équipe vise à étudier comment les poissons réagissent lorsqu’un robot tourne ou se déplace, dans quelle mesure la vitesse est un facteur et s’il est important ou non que le mouvement soit horizontal ou vertical ou avec ou sans lumières.

Kelasidi souligne que l’objectif principal est d’effectuer des opérations robotiques autonomes avec le moins de perturbations possible.

« Le secteur aquacole norvégien est un pionnier dans l’utilisation de la technologie, et nous espérons apporter un savoir-faire qui permettra à l’industrie de continuer à maintenir sa position de leader mondial dans ce domaine », a déclaré Kelasidi. « Les technologies robotiques qui prennent en compte le bien-être des poissons n’auront aucun impact sur les problèmes les plus urgents auxquels le secteur est confronté aujourd’hui, mais elles jetteront les bases d’un bien-être amélioré à l’avenir », affirme-t-elle.

L’étude est publié dans la revue Aquaculture.