oXeanseeker: Weniger Beifang dank neuronalem Fischernetz

Ingenieurskunst | Innovationen | Nachhaltigkeit und Klimaschutz | Noch immer landen viele Fische im Netz, auf die es die Fischer gar nicht abgesehen haben. Der oXeanseeker soll diesen Beifang drastisch reduzieren – und gleichzeitig noch einen Beitrag zur Erforschung der Ozeane leisten.

Rungsted bei Kopenhagen Anfang März: Marc Schiemann, Max Abildgaard und Marc Bornefeld sowie eine Handvoll weiterer Kollegen von thyssenkrupp stehen an einem trüben Nachmittag auf einem Steg am Öresund. Gespannt verfolgen sie die Bewegungen eines torpedoförmigen Mini-U-Bootes mit zwei orangefarbenen Enden und einem goldschimmernden Mittelteil. Es wurde gerade an zwei roten Seilen ins Meerwasser gelassen und soll nun zeigen, was es kann. Die vier Propeller am Heck setzen sich in Bewegung, und langsam taucht das einen Meter lange und zehn Kilogramm schwere „Autonomous Unmanned Vehicle“ (AUV) ab – sicherheitshalber über eine Leine mit dem Team an Land verbunden. Alles läuft wie geplant, und nach zehn Minuten ist der erste Test vorbei.

An der dänischen Küste testet das Projektteam von thyssenkrupp das orangefarbene Mini-U-Boot in der Praxis.
An der dänischen Küste testet das Projektteam von thyssenkrupp das orangefarbene Mini-U-Boot in der Praxis.
Auf der Pirsch: Einmal über Bord geworfen, sucht der oXeanseeker die Welt unter der Wasseroberfläche eigenständig nach potenziell fangbaren Fischschwärmen ab. Das kann Fischern ihre Arbeit extrem erleichtern – und vor allem ungewollten Beifang reduzieren.
Auf der Pirsch: Einmal über Bord geworfen, sucht der oXeanseeker die Welt unter der Wasseroberfläche eigenständig nach potenziell fangbaren Fischschwärmen ab. Das kann Fischern ihre Arbeit extrem erleichtern – und vor allem ungewollten Beifang reduzieren.

Danach muss der „oXeanseeker“ beweisen, dass er auch ohne Sicherheitsleine zuverlässig arbeitet. Ein Teammitglied wirft ihn ohne Leine in hohem Bogen vom Steg aus ins Wasser, und sofort setzt sich das Mini-U-Boot im Öresund wie gewünscht in Bewegung. Genau das wird später von ihm erwartet: Die Nutzer sollen das Gefährt einfach über Bord werfen können, um es auf seine Mission zu schicken. Und die könnte beispielsweise lauten: Analysiere die Zusammensetzung eines Fischschwarms in der Nähe des Schiffes!

Bye-bye, Beifang

Für die Hochseefischerei sind das höchst wertvolle Informationen, denn die Branche steht unter großem Druck. Vor allem der Beifang ist ein großes Problem: Trotz ausgefeilter Technik an Bord und jahrelanger Erfahrung können die Kapitäne nie ganz sicher sein, wie ein Fischschwarm in ihrer Nähe genau zusammengesetzt ist. Darum gehen ihnen immer noch große Mengen an Fisch und anderen Meerestieren ins Netz, die gar nicht ihr eigentliches Ziel sind. Diese dürfen sie aber nicht einfach wieder zurück ins Wasser werfen – stattdessen müssen die Fische an Land gebracht und verkauft werden. In der Regel dienen sie dann zur Produktion von Fischmehl und bringen kaum etwas ein. Allerdings werden sie auf die Fangquoten der Schiffe angerechnet, sodass jede Tonne Beifang wertvollen Umsatz kostet.

Einfache Idee, wirkungsvoller Einsatz: Der oXeanseeker basiert auf günstig herstellbaren Systemen, welche mit hoher Selbstständigkeit das dunkle, unsichtbare Meer zum Großteil selbstständig durchsuchen – und so Antworten auf wichtige Fragen von Hochseefischern finden.

Einfache Idee, wirkungsvoller Einsatz: Der oXeanseeker basiert auf günstig herstellbaren Systemen, welche mit hoher Selbstständigkeit das dunkle, unsichtbare Meer zum Großteil selbstständig durchsuchen – und so Antworten auf wichtige Fragen von Hochseefischern finden.

Erst forschen, dann fischen

Wenn es nach dem thyssenkrupp-Team geht, lassen die Fischer künftig den oXean seeker ins Wasser, bevor sie ihre Netze auswerfen, und stellen mit seiner Hilfe erst einmal fest, welche Fische in der Nähe unterwegs sind. Dafür ist das kleine U-Boot an seinem Bug mit Sensoren ausgestattet, die sich je nach Mission austauschen lassen. Beim Einsatz gegen Beifang ermittelt es die Position des Schwarms mit dem Multibeam-Sonar in der Mitte seines Kopfes, sodass der oXeanseeker selbstständig zu den Fischen schwimmen kann. Dort angekommen, sorgt das Licht im Kopf der Drohne für ausreichende Beleuchtung, sodass die ebenso im Kopf verbaute Kamera das Geschehen unter Wasser filmen kann.

Dann folgt der entscheidende Schritt: Ein neuronales Netz identifiziert die Fischarten. Derzeit kann es die drei wichtigsten europäischen Spezies erkennen: Hering, Makrele und Kabeljau. Noch in diesem Jahr soll es dazulernen und dann die zehn bedeutendsten Arten identifizieren. Fünf bis zehn Tage Training sind pro Fischart nötig, bis die künstliche Intelligenz eine Genauigkeit von 80 Prozent erreicht.

So sieht der Blick des oXeanseeker unter der Meeresoberfläche aus: Dank seiner Hightech-Ausrüstung erkennt das Unterwasserfahrzeug Fischarten anhand ihrer Größe und Form ganz von selbst – in diesem Fall zieht ein Schwarm Heringe vorbei.

So sieht der Blick des oXeanseeker unter der Meeresoberfläche aus: Dank seiner Hightech-Ausrüstung erkennt das Unterwasserfahrzeug Fischarten anhand ihrer Größe und Form ganz von selbst – in diesem Fall zieht ein Schwarm Heringe vorbei.

Sobald das U-Boot die Zusammensetzung des Schwarms analysiert hat, taucht es auf und sendet seine Ergebnisse per WLAN ans Schiff. Dazu ist sein Heck mit einer Antenne ausgestattet, neben der auch ein GPS-Empfänger untergebracht ist. „Durch den oXeanseeker bekommen die Fischer in Zukunft Augen im Wasser“, erklärt Projektleiter Marc Schiemann von thyssenkrupp Marine Systems in Kiel. „Mit seiner Hilfe können sie auf der Basis von Fakten entscheiden, ob sie einen Schwarm ansteuern wollen oder nicht – denn sie kennen dann im Voraus seine Zusammensetzung sowie die Größe der einzelnen Fische.“ Allerdings ist bei der Identifizierung Fingerspitzengefühl gefragt: Der oXeanseeker muss seine Geschwindigkeit und die Beleuchtung so anpassen, dass er bis auf fünf Meter an die Tiere herankommt, ohne sie vorher zu verscheuchen. „Vor allem Heringe schwimmen gern etwas weg“, berichtet Schiemann.

Ozeane voller Geheimnisse

Neben Fischern soll aber auch die Wissenschaft – schließlich sind mehr als zwei Drittel der Erdoberfläche von Wasser bedeckt, und vieles in den Tiefen der Weltmeere ist nach wie vor unerforscht. So ist es auch kein Wunder, dass regelmäßig neue Lebensformen in den teilweise extremen Ökosystemen entdeckt werden und für Schlagzeilen sorgen. Mit anderen Worten: Die Meere bergen die letzten großen Geheimnisse unseres Planeten. Und das wenige, das man weiß, ist gut versteckt. Zwar sammeln Öl- und Gasunternehmen, Klimaforscher, Ozeanografen und Wetterdienste riesige Mengen an Informationen – sie sind aber auf zahlreiche Datenbanken verteilt, meist nur schlecht zugänglich und teilweise überhaupt nicht öffentlich einsehbar.

oXeanpedia: Google der Weltmeere

Darum soll mithilfe des oXeanseekers die größte Echtzeit-Unterwasserdatenbank der Welt entstehen: „oXeanpedia“. Dort könnten sich künftig Klimaforscher, Fischer und andere Interessierte über den aktuellen Zustand der Ozeane informieren, beispielsweise über Temperaturen, pH-Werte, Sauerstoff- und CO2-Gehalt, die Verteilung von Plankton und die Topologie am Grund. Man wolle das „Google der Weltmeere“ aufbauen, bringt es Schiemann auf den Punkt. Quasi neben ihrem eigentlichen Job in der Hochseefischerei könnten die Mini-U-Boote in Zukunft auf ihren Missionen weitere Daten sammeln und in oXeanpedia einspeisen.

Von der kreativen Idee zum innovativen Marine-Projekt

Die Idee zu oXeanpedia und dem oXeanseeker entstand Ende 2016 und wurde im Rahmen der „tk Garage“ gefördert – dem konzerneigenen Inkubator, der junge Talente mit vielversprechenden Ideen fördert. Im Team arbeiten Kollegen bereichsübergreifend zusammen. „Unser Kernteam besteht aus sechs Personen, aber insgesamt unterstützen rund 30 Kollegen aus ganz verschiedenen Bereichen das Projekt“, berichtet Schiemann.

So beginnt Innovation: Auf dem Demo Day der tkGarage 2017 war der erste Prototyp des oXeanseeker noch mit einer handelsüblichen GoPro-Kamera und durch Kabelbinder fixierte Lampen ausgestattet. Nun steht die erste marktreife Version in den Startlöchern.

So beginnt Innovation: Auf dem Demo Day der tkGarage 2017 war der erste Prototyp des oXeanseeker noch mit einer handelsüblichen GoPro-Kamera und durch Kabelbinder fixierte Lampen ausgestattet. Nun steht die erste marktreife Version in den Startlöchern.

In ihren Gesprächen mit Fischern und der Fischereiindustrie sind sie bereits auf großes Interesse gestoßen. Und der potenzielle Markt für das autonome U-Boot ist groß: Weltweit gibt es allein rund 92.000 große Fischkutter mit einer Länge von mehr als 24 Metern, für die der oXeanseeker interessant sein könnte. Wenn das Projekt erfolgreich ist, kann es nicht nur zu mehr Nachhaltigkeit beim Fischfang führen – es könnte auch dazu beitragen, den Meeren ihre letzten Geheimnisse zu entlocken.

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