Kui õhus lennutatavad droonid on muutunud juba tavapäraseks ja isegi väikesed lapsed mängivad nendega edukalt, siis veealune maailm on hoopis keerulisem ning pole ime, et me ei saa kauplusest osta robotit või drooni, millega merepõhja avastada. Professor Kruusmaa koos oma rühmaga liigub selles suunas, et see võimalikuks saaks.

Vee umbkaudne maht planeedil Maa on 1,34 miljardit km3. Sellest 97 protsenti asub soolvee kujul ookeanides. Eestil on umbes 25 000 km² territoriaalmerd ja rohkelt siseveekogusid. Võime sukelduda ja snorgeldada, kuid sügavatesse paikadesse satuvad meist vähesed. Teatud sügavusel lõppeb inimvõimete piir üldse ära. Et aga vett avastada, seda kaitsta ja sealt ka erinevat kasu lõigata, on vaja lahendusi, mis suudaksid seda kõike teha autonoomselt, inimkätt või isegi -aju vajamata. Miks viimast vaja on? Sest sügaval vee all ei toimi ükski sidevahend. Tavapärane juhtkäskude andmine ei ole võimalik.

Kruusmaa selgitab alustuseks, et veealuse roboti katsetamiseks rakendavad nad koos matemaatikutega välja töötatud uusi algoritme ja vaatavad, kas robotid muutuvad paremini liikuvaks ja veakindlamaks. Nende töö praktiline väljund on robot, mis liigub nii, nagu see on talle ette antud, kuid siiski autonoomselt. Selle saavutamine on aeganõudev ja kallis. „Töökindlus tähendab siin seda, et oleks võimalikult vähe võimalusi, et tarkvara ei tööta. Vee all ei ole see sugugi lihtne,” selgitab ta.

Kui tavaliste IT-süsteemide või elektroonikalahendustega, mida kasutatakse muu hulgas tavarobotite puhul, saab teha palju katse-eksitusmeetodil teste, siis vee all seda teha ei saa. See on kulukas ja ajamahukas. Kruusmaa võrdleb protsessi maja ehitamisega, kus samamoodi ei hakata lihtsalt materjale üksteise külge seadma, veendumata enne, kas hoone kukub kokku või mitte. 

„Allveerobootikas räägime välikatsetest. Veakindlus tuleb enne väga hästi läbi mõelda. Tippteaduskeskuses, kus me tegutseme, teeme alusteadust. Näiteks matemaatilisi algoritme. Modelleerime kõik läbi, veendumaks, et robot töötab kõikidel juhtudel nii nagu vaja,” räägib uurimisgrupi juht.

Eestisse tuli teema koos Kruusmaaga

Kuna allveerobootika on finantse nõudev valdkond, ei ole maailmas ka kuigi palju töögruppe, kes oleks suutnud sellise võimekuse üles ehitada. Seda ei saa üleöö tekitada, räägib Kruusmaa. See võimekus ei teki ka ainult mõne inimese najal. Vaja on infrastruktuuri ja mitmeid teadlasi, kes teevad tehnilist inseneri tööd. Maarja Kruusmaa ütleb, et Euroopas on selliseid teadusgruppe, kes on ka heal rahvusvahelisel tasemel, ehk 15. „Käime kõik ka tihedalt läbi.”

Kuidas aga juhtus nii, et üks sellise valdkonna teadmiste ja arengute keskus asub Eestis? Üheks põhjuseks on Kruusmaa ise, kes tõi teema siin pildile. Lisaks on Eesti mereriik. „Meie rannikumeres on teistsugused tingimused kui sügaval ookeanis. Siin tekib erinevaid tehnilisi probleeme. On madal vesi, halb nähtavus, külm kliima, setted – madalas vees on ebastabiilne keskkond. Lainetus ja hoovused. Osaliselt on allveerobotitel siin teistsugused väljakutsed,” avaldab Kruusmaa Eesti vete eripära.

Kui robot kaob, siis lõplikult

Miks allveerobootika on kallim kui maa peal liikuvate tehisintellektide arendamine? Robot peab olema veekindel, kuid väga oluline on seegi, et roboteid võidakse kasutada kohtades, kuhu neile ei saa järele minna. Kui midagi juhtub, võibki ta jääda veekogu põhja – kuskile, kust teda ei õnnestu kätte saada. Nagu ütleb Kruusmaa, siis kui robot lahti lastakse, loodetakse ikka, et see tuleb tagasi. Kuna vee all ei ole aga wifit ega muud nutikat lahendust, kuidas robot saaks sinuga ühendust pidada, ei ole sul võimalust teda jälgida. „Kui robot ei tule tagasi, kaotad ka kõik andmed,” toob Kruusmaa välja.

Veekindlus aga ei ole võrreldavgi sellega, kui õhus lendav droon peab taluma vihma. Vee all on ikkagi surve ja kui vähegi võimalik, tuleb vesi sisse. Kruusmaa ütleb, et mingit nõiakunsti kasutama ei pea, aga lahendused maksavad. Teine keeruline koht on see, et elektromagnetlainetele on vesi väga halvasti läbitav. Olgu wifi, raadiolained või GPS. Kui tahad robotiga sidet pidada, siis saad seda teha üksnes kaabliga. See aga tähendab omakorda, et robotit ei saa kaugele lasta.

„Kui kaabli ära võtad, siis on see 100 protsenti autonoomne. Pead ehitama roboti, mis saab täiesti ise hakkama. Ta peab suutma ühest kohast teise minna GPS-i koordinaatide ja kaartideta,” selgitab Kruusmaa võimatuna tunduvat olukorda. 

Isegi kaabliga ühendatud roboti juhtimine ei ole iseenesestmõistetav. Kasutajaliides peab hea olema. Vee alla pannes ei pruugi sa drooni nähagi. Selle juhtimine ei ole intuitiivne ja sellega harjumine võtab palju aega.

Koostöö kahe tippteadlasega

Kruusmaa meeskond teeb tihedamat koostööd kahe EXCITE juhtivuurijaga. Veakindlate juhtimisalgoritmide teemal töötatakse koos Ülle Kottaga. Tema toob Kruusmaa sõnul matemaatikuna kaasa alusteadmised, samal ajal kui Kruusmaa tiimilt tuleb rakenduslik osa. „Meil on robotid ja teadmine, kuidas ehitada ja katsetada. Üllel on teadmine, kuidas neid matemaatiliselt kirjeldada ja kuidas tõestada, et nad töötavad nii, nagu on kirjeldatud,” selgitab ta.

Teises projektis tehakse koostööd Jaan Raikiga, kes on veakindlate süsteemide professor. Ühiselt murtakse pead allvee sensorvõrkude ja -andurite teemal. Need peavad andmeid koguma vee alt. Selle koostöö tulemusel peab valmima tarkvarasüsteem, mis saab aru, kui mõni sensor ei tööta. See peab avastama vigu. „Peame läbi modelleerima, et andurite võrgu abil saadud andmed oleksid usaldusväärsed. Aru saama, millal muutub sensorvõrk nii kehvaks, et see ei tööta üldse,” toob Kruusmaa näiteid.

Allveerobotid muudavad paljut

Jõuamegi selleni, milline on selliste robotite praktiline kasutus. Üks pool on see, et igasugused vee all tehtavad inimtööjõudu nõudvad tööd on tihti kallid ja ohtlikud. Allveekeevitajad teenivad väga korralikku töötasu, nagu ka ohtlikesse kohtadesse sukeldujad. Selle sees on töö ohtlikkuse koefitsient.

Kuid vetes on kohti, kuhu ükski sukelduja – ükskõik kui professionaalne ja suurte kogemustega – kindlasti minna ei soovi. Võtame näiteks laevavrakkide ohtlikud ja teadmata oludega sisemused või sadamakonstruktsioonide all asuvad kohad. Kui kaalul on väga suur oht inimelule, siis jäetakse minemata. Samamoodi, kui on vaja uurides liikuda pikki vahemaid või langeda väga sügavale vee alla. Allveerobot võib ujuda Šoti läänerannikult Newfoundlandini ja korjata samal ajal andmeid. Inimene seda teha ei saa. „Ei hakka ka saama. Ei ole mõtet inimest sellise töö peale pannagi,” ütleb Kruusmaa. Allveerobotid võiksid niisiis asendada paljut, mida juba praegu vee all tehakse, aga lisada veelgi võimalusi.

Selliseid roboteid oleks võimalik rakendada näiteks keskkonnaseireks. Nad saaksid pidevalt kontrollida meie rannikuvett – mikroplasti koguseid, sinivetikate vohamist, kalade kudemiskohti, reostusi.
Või liigume lausa kriminaalsetele radadele. Allveerobot saaks edukalt vaadata üle kõik sadamasse tulevad laevad, et ega narkoärimehed ei ole laeva veealusele osale kinnitanud mingeid pakikesi. Kui seda teeks tuuker, oleks see ajamahukas ja kallis tegevus. Robot saaks sellega hakkama iga sadamasse saabunud laeva puhul.

„Seega võib öelda, et allveerobotite toodavat kasu ei tunne inimene otseselt oma rahakotis, kuid kaudselt muutub maailm paremaks ja turvalisemaks kohaks,” on Kruusmaa veendunud.

Allveedroonid kauplustesse

Küll aga võib tavaline inimene tunnetada üht arengut, milleni allveerobootika samuti tüürib. Samal ajal kui robotid muutuvad kiiremaks ning läbivad suuremaid vahemaid, muutuvad komponendid ja robotid ise väiksemaks. Neid tuleb teistmoodi juhtida ning mõelda, kuidas need vee all stabiilsuse säilitaksid – et hoovused ja lained neid minema ei viiks. Sellised arengud toovad aga kaasa selle, et senised suured ja kallid allveerobotid muutuvad väiksemateks ja odavamateks. Kui komponentide hinnad alla lähevad, võivad neile ligi saada ka tavalised inimesed.

„10–15 aastat tagasi olid lendavad droonid väga kallid ja ainult sõjaväe pärusmaa. Veel aastaid tagasi oi olnud võimalik, et kalli jahi omanik ostab roboti, viskab selle vette ja vaatab selle abil, mis kiilu all toimub. Oleme jõudmas sinna, et veealuseid roboteid võivad osta keskklassi kuuluvad pereemad lapsele jõulukingiks,” toob Kruusmaa välja. Ta nendib siiski, et päris lendavate droonidega võrreldavasse hinnaklassi need ei jõua, kuid tendentsi olulise odavnemise suunas on näha. „Neid saab peagi supermarketitest osta,” usub ta.

See tähendab ka, et huvi allveerobotite tootmise vastu suureneb. Samas on eratarbija turg selles valdkonnas suure tõenäosusega ebastabiilne, sest nagu kõiksugu vidinatega kipub olema – üks hetk on need moes, järgmisel hetkel enam ei ole. Professionaalide turul tegutseda on mõistlikum nii tootja kui ka müüjana. Ettevõtted ei käitu ebaratsionaalselt, sest nende võit peitub efektiivsuse kasvus ja riskide vähendamises.

Koostöö ettevõtetega

Professori hinnangul on täiesti normaalne, et tippteadust ei rahasta ettevõtted otse. Miks nad peaksid selle riski võtma? Tema uurimisrühma allveerobootikaalaseid uuringuid rahastab suures osas Euroopa Liidu maksumaksja. Eesti riigi panus on väike. 

Kruusmaa selgitab, et nemad tegelevad ikkagi alusuuringutega, mis tähendab, et enne reaalsesse kasutusse jõudmist läheb aastaid aega – uuringuid, teste, vigu ja neist õppimist. 

„Ettevõtete huvi tuleb hilisemas staadiumis. Tõsi, sensorvõrkudega katsetame Sillamäe sadamas. Seal huvitatuid on. Tootjate poole pealt ka. Robootikaga on keerulisem. Eestis ei tea ma, et keegi ehitaks väikeseid roboteid,” räägib Maarja Kruusmaa.

Kusjuures Sillamäe sadamas on nende installatsioon olnud juba mitu aastat. Selle aja sees on süsteem ka kord viga saanud, kuid Kruusmaa leiab igas asjas midagi positiivset – katsetamise mõte ongi selles, et kui midagi katki läheb, siis tuleb see uuesti üles ehitada.

Lõpuks hakkavad roboteid ehitama ikkagi insenerid, teadlastelt saadud teadmiste järgi. Kruusmaa sõnul on kaks viisi, kuidas tema rühmalt saadud uued teadmised väljapoole levivad. Üks on teaduspublikatsioonid, mida kõik saavad lugeda ja rakendada, et ehitada paremaid roboteid. Teine on see, kui teadmised lahkuvad koos uurimisrühma liikmega. „Laborist ettevõtetesse. Mitmed helged pead on sel moel meie juurest läinud,” ütleb ta.

Eesti allveerobootika uurimisrühma eristab teistest esmalt see, et biorobootika keskuses uuritakse bioloogiast inspireeritud roboteid. Kasutakse teistsuguseid tehnoloogiaid. On aga ka madala vee rakendused, mis ei ole tihti lihtsamad, vaid isegi keerulisemad kui sügavama vee omad.

Selge on see, et keerulises ja kallis valdkonnas toimetamine võib muuta oluliselt seda, kuidas oma veemassiivide kohta teadmisi saame. Lisaks võime tänu Kruusmaale ja tema meeskonnale ühel hetkel leida sotsiaalmeediast kassipiltide asemel ehk imekauneid fotosid ja videoid veekogude põhjast – maailmast, mis paljudele meist praegu veel müstiline ja tundmatu on.

Artikkel ilmus Eesti IT Tippkeskuse EXCITE ajakirjas 2021. aastal. Loe veebiversiooni.

Tutvu Eesti IT Tippkeskusega EXCITE: www.excite.it.ee

Fotod: Hendrik Osula

EXCITE-t rahastatakse Euroopa Regionaalarengu Fondi vahenditest.