– Betre ekkolodd vil gi betre forståing av våre marine økosystem

CRIMAC er eit nytt senter for forskingsdreven innovasjon som skal forbetra og automatisera tolkinga av data frå moderne ekkolodd. Dette skal vi få til ved hjelp av feltforsøk, modellering, kunstig intelligens, dronar og neste generasjons ekkolodd. Målet til CRIMAC er å koma opp med løysingar som vil vera relevante for berekraftig forvaltning av marine økosystem, både til havs og langs kysten.

Kongsberg Maritime, tidlegare Simrad, og HI har samarbeida om teknologiutvikling i mange år, og dette samarbeidet vert vidareført i CRIMAC. Det har vore utvikla åtte generasjonar ekkolodd frå starten like etter krigen. I samarbeidet har vi utvikla metodar for å kalibrera instrumenteringa, og utvikla det teoretiske grunnlaget for mengdemåling av fisk. I tillegg har vi utvikla metodar for å kunna bruka denne instrumenteringa i praksis innan fiskeri og marin forsking, inkludert mengdemåling av lodde, sild, kolmule og torsk. I dag er Kongsberg maritime verdsleiande innan instrumentering av forskingsfartøy for mengdemåling av fisk. 

Akustikk er eit viktig verktøy både for marine forskingsinstitusjonar som HI og for fiskerinæringa, men det er framleis rom for vidareutvikling. Fiskarane ynskjer å fiska på rett art og storleik, og forskarane er avhengige av å kunne mengdemåla fisk for bestandsrådgjevinga. Andre parametrar er óg viktige, som fiskeåtferd og kondisjon. Sidan dei fleste måla reflekterer lyd ulikt ved ulike frekvensar, har vanleg praksis vore å nytta fleire ekkolodd med ulik frekvens. Denne metoden kan til dømes skilja dyreplankton frå fisk, men ofte er ikkje skilnaden stor nok til å gå meir i detalj.

Siste generasjons ekkolodd nyttar ein annan strategi. I staden for å senda enkelte frekvensar, så sender dei eit breidbanda signal. Ein ekkoloddpuls kan til dømes byrja med ein mørk tone og enda opp med ein lys. Dette kallar vi eit frekvenssveip og gjer at vi får mykje større detaljrikdom i det reflekterte ekkoet, og høve til å studera findetaljar i ekkospekteret til enkeltorganismar. Sjølv tette stimar let seg løysa opp til enkeltindivid, og dette gjer at vi kan henta ut detaljert informasjon frå enkeltmål gjennom spektralanalyse. Dette kan brukast til å artsbestemma og til måling av storleik, men også til måling av fiskeåtferd, blandingsforhold og sortering. 

Vi er ikkje dei einaste som prøver dette. Spekkhoggarane og andre tannkvalartar brukar aktiv utsending av lyd på same måte som eit ekkolodd til å orientera seg og leita etter mat. Dei nyttar ulike lydpulsar alt etter kor dei er i fangstprosessen, og dei bruker store delar av hjernen til å analysera ekkoet. 
 
På same måte som kvalen lyt læra seg å analysera ekkoa, må vi gjera det same. Ein viktig del av senteret handlar om å læra seg å forstå ekkoet frå ulike mål. For å få dette til skal vi henta ekkodata frå fisk og plankton, både under fiskeri, frå HI sine tokt og i kontrollerte eksperiment. Dette skal vi samanlikna med teoretiske ekko frå modellar, og vi vil vidareutvikla desse modellane slik at dei passar til det vi ser. På den måten lærer vi oss å forstå ekkoet.
 
For å være sikker på kva ekkogrammet viser, tek forskarane prøver av fisken ved hjelp av trål. Bedriftspartnaren Scantrol DeepVision har utvikla eit optisk system i trålsekken, som tek kontinuerleg bilete av fangsten. Dette gjer at vi kan sjå korleis artsfordeling og storleiken endrar seg med djupet. ScanTrol fekk Innovasjonsprisen på NorFishing 2016 for dette produktet, og er med i senteret for å vidareutvikla dette.

Den siste tida har kunstig intelligens blitt nærast allemannseige. Denne utviklinga har vore leia av store teknologiselskap som Facebook og Google. Gode treningsdata er viktig for å læra opp datamaskinene. Gjennom å tolka akustikkdata frå fiskeri, havbruk og tokt, blir det nesten som å lagra erfaringa på boks. UiB, NORCE og Norsk Regnesentral er langt framme på denne teknologien, og i senteret vi dei nytta denne teknologien for å analysera ekkoet. Dette vil gjera det mogeleg å bygga intelligens inn i produkta til bedriftspartnarane i senteret.

Utanom fisk og plankton i havet vil senteret også utføre forsøk på metoden i havbruk, både på kommersielle anlegg og eigne stasjonar i Matre og Austevoll. I anlegget i Matre vart det nyleg installert fem breibands-ekkolodd. Dei vart plassert under merdane for å observere åtferds-endringar på laks som tidvis blir nekta tilgang til overflata for å redusere lusepåslag. Tilsvarande skal senteret også utføre forsøk på om breibands-metodikk kan nyttast både innanfor energisektoren til måling og karakterisering av naturlege og menneskeskapte gassutslepp, og til måling av korleis økosystemet blir påverka i nye havvind-parkar. 

Ny teknologi, som tilgang på dronar med prosesseringskapasitet og fjernstyring av instrument via skybasert infrastruktur, er viktig for at dei nye teknikkane lettare kan takast i bruk for både forvaltninga og industrien. Ein viktig del av CRIMAC er å utvikla metodar for bruk av droner og autonome farkostar. I første omgang ser vi for oss å bruka desse i samspel med forskingsfartøy, men på sikt ser vi for oss at vi kan frigjera og erstatta forskingsfartøya, til dømes på tobis, der vi kan få fysiske prøvar frå fiskerinæringa. 

Arbeidet med metodikk innanfor ny breibands-ekkolodd og grunnleggande arbeid på å forstå ekkospekteret frå ulike fiskeslag, dyreplankton og larvar, og bruk av dette i overvaking og fiskeri, vil gi ny kunnskap for dei som skal forvalte økosystema våre.