Der Meeresboden birgt oft gefährliche Geheimnisse – versunkene Munition, die nach militärischen Auseinandersetzungen oder Tests zurückgelassen wurde. Die Suche und Beseitigung dieser Sprengstoffe ist eine komplexe Aufgabe, die nicht nur Mut, sondern auch fortschrittliche Technologien erfordert. Nun schlagen Forscher der University of Miami eine revolutionäre Lösung vor, die optische Entwicklungen der NASA und künstliche Intelligenz kombiniert.

Das Problem der Verzerrung: Warum Drohnen den Boden nicht „sehen“

Traditionelle Methoden zur Untersuchung des Meeresbodens aus der Luft stoßen auf ein fundamentales physikalisches Problem. Die ständige Bewegung der Wellen an der Wasseroberfläche verursacht eine Verzerrung der Lichtstrahlen, wodurch die Aufnahme scharfer Bilder von Unterwasserobjekten unmöglich wird. Für normale Drohnen und Flugzeuge ist dies ein unüberwindbares Hindernis.

Um diese Einschränkung zu umgehen, entwickelte ein Team unter der Leitung von Veda Chirayath vom Airborne Center for Earth Sciences (ACES) ein komplexes System, das es ermöglicht, „durch das Wasser zu sehen“.

Technologischer Durchbruch: Die drei Säulen des neuen Systems

Der Erfolg des Projekts basiert auf der Synergie dreier fortschrittlicher Technologien:

  • Fluid Lensing (Flüssigkeitslinsensystem). Diese Technologie arbeitet in Echtzeit, berechnet optische Verzerrungen durch Wellen und kompensiert sie. Infolgedessen erhalten die Wissenschaftler dreidimensionale Bilder des Meeresbodens in extrem hoher Schärfe, als ob die Wasserschicht zwischen Kamera und Objekt gar nicht existieren würde.
  • Das MiDAR-System. Dieses Instrument sorgt für eine aktive multispektrale Beleuchtung der Objekte bei verschiedenen Wellenlängen. Es erfasst das Reflexionsniveau des Lichts und ermöglicht so die Unterscheidung zwischen metallischen und künstlichen Oberflächen sowie dem natürlichen Hintergrund.
  • Machine Learning (Maschinelles Lernen). Die gewonnenen Datenmassen an multispektralen RGB-Bildern werden von einem neuronalen Netzwerk verarbeitet. Die KI ist darauf trainiert, geometrische Formen und spektrale Signaturen zu analysieren, um echte Munition mit hoher Präzision von natürlichem Müll, Steinen oder Korallen zu unterscheiden.

Tests unter realen Bedingungen

Die Effizienz des neuen Systems wurde in der Praxis in den Florida Keys auf der Versuchsstation Broad Key überprüft. Die Testbedingungen waren der Realität so nah wie möglich: Die Wissenschaftler versenkten Modelle von Munition und Fangobjekte in flachem Wasser. Das Scannen wurde über mehrere Wochen hinweg von Drohnen durchgeführt.

In dieser Zeit hatten die versenkten Objekte Zeit, sich mit Sedimentschichten zu bedecken und von Meerespflanzen überwuchert zu werden – einem Prozess, der als Bewuchs bekannt ist. Dies simulierte die Situation, in der Munition jahrelang auf dem Meeresboden liegt.

Ergebnisse: Hohe Präzision und Sicherheit

Die künstliche Intelligenz zeigte hervorragende Ergebnisse. Das System identifizierte erfolgreich alle echten explosiven Ziele und markierte sie auf den Endkarten deutlich mit roten Markierungen, die die genauen Koordinaten angaben.

Die aktive Scan-Methode MiDAR spielte dabei eine besondere Rolle und wies eine hohe Erkennungsgenauigkeit auf. Gleichzeitig bestätigte das System ein niedriges Niveau an Fehlalarmen, indem es sichere Attrappen und getarnte Unterwasser-Hintergrundobjekte ignorierte.

Pläne für die Zukunft

Trotz des Erfolgs der ersten Tests betonen die Autoren der Studie, dass die Arbeit noch nicht abgeschlossen ist. Das System erwartet weitere Testrunden. Die Wissenschaftler müssen überprüfen, wie gut sich die KI an verschiedene Arten von Meeresböden anpasst – beispielsweise an schlammige oder stark bewachsene Bereiche – sowie an verschiedene Kaliber historischer Munition.

Die Weiterentwicklung dieser Technologie könnte ein Schlüsselfaktor beim Schutz von Menschen und Umwelt vor den Folgen vergangener militärischer Konflikte werden und den Prozess der Suche und Beseitigung von Minenfeldern sicherer und effizienter machen.