TRONDHEIM: Ecotone, som ble startet av professor i marinebiologi ved NTNU, Geir Johnsen i 2010, har utviklet en hyperspektral kamerateknologi som kan kartlegge det meste på havbunnen. Dette gir oljeindustri og havbruk et nytt verktøy som vil spare tid og kostnader.
– Du vet, det menneskelige øyet ser bare tre farger, rødt, blått og grønt, mens vårt kamera kan se alle fargenyansene. Til sammen gir dette så mye informasjon at vi kan gjenkjenne objekter og analysere om for eksempel en korall er død eller levende, forteller daglig leder Ivar Erdal til Teknisk Ukeblad.
Når et oljeselskap skal legge plan for boring av brønner, er denne informasjonen helt nødvendig. Den hyperspektrale teknologien gjør det mulig å foreta slike undersøkelser uten at man trenger personell for å gå gjennom videomateriale som kunne vært alternativet.
– Målet er helt klart å få mer automatiserte metoder. Og når jeg sier automatisert, sier jeg også mer objektive metoder. Dette er helt klart også målet til oljeselskapene som støtter oss, sier Erdal.
Kartlegger habitater
Selskapet er i sluttfasen på et stort tre år langt forskningsprosjekt i regi av Petromaks 2-programmet i Norges forskningsråd.
Marinbiolog og prosjektleder Ingrid Myrnes Hansen sier at dette handler om å utvikle nye metoder og teknologi for kartlegging og monitorering av habitater på havbunnen.
Sammen med fysiker Lars Martin Sandvik Aas, som har en doktorgrad i eksperimentell optikk, har hun utviklet den nye generasjonen av Underwater Hyperspectral Imaging (UHI).
– Vi lanserte noen av våre funn på en stor forskningskonferanse for koraller på Hawaii i juni, og interessen var stor, forteller Myrnes Hansen.
De to har også vært med på flere tokt, bl.a i Barentshavet og Norskehavet hvor de med UHI har kartlagt rester av borekaks etter leteboring. Prosjektet støttes av Statoil, ConocoPhillips, Lundin, Total, Eni Norge, Dea Norge og Norwegian Deepwater Programme.
Rørledninger
Gjennom Demo2000-programmet utvikler Ecotone nå bruk av UHI for overvåking av rørledninger. I dag er det krav om inspeksjon av gamle rørledninger hvert fjerde år.
Til dette brukes en ROV og et videokamera som krever et mannskap på seks i en treskifts-ordning.
– Alle oljeselskapene har nå et ekstremt fokus på kostnader og ønsker at denne jobben kan gjøres av en autonom farkost. Jeg sier gjerne at AUV + UHI er sant. Det er en unik kombinasjon som vil gjøre inspeksjonen raskere, billigere og mer nøyaktig. Man vil kunne oppdage f.eks. om det er bart metall på en rørledning etter en skade eller sjekke tilstanden til anodene. Men enda viktigere er det at man samtidig kan vurdere tilstanden opp mot tidligere inspeksjoner på en effektiv måte, sier Erdal.
På de toktene man har gjort hittil – som da er blitt gjort med en ROV – har man klart å kjøre kameraet med en hastighet på opptil to meter per sekund, 7,2 kilometer i timen.
I fremtiden er Ecotones mål å utvide anvendelsen til å drive inspeksjon av av såkalte havbunnsfabrikker - i kombinasjon med autonome farkoster som kan patruljere uten bruk av ROV.
Lakselus
Nærmere realisering er bruk av UHI for å detektere og telle lakselus i merdene.
Tre av de største lakseoppdretterne, Marine Harvest, Salmar og Lerøy, har sittet i styringskomiteen i et forskningsprosjekt støttet av Fiskeri- og havbruksnæringens forskningsfond, FHF.
Resultatene fra dette arbeidet skal nå omsettes til et ferdig produkt, med bl.a. støtte fra Innovasjon Norge.
– Vi skal bruke basisteknologien vi har i dag, men nye algoritmer må utvikles i tillegg til kamera- og lystilpasninger. Vanligvis flyter vi over havbunnen hvor vi bygger opp et bilde linje for linje, men i en merd må kameraet stå montert fast mens laksen svømmer forbi. Vi skal skanne laksen og registrere lus for å rapportere dette til oppdretteren, sier Erdal.
I dag gjøres tilsvarende kartlegging helt manuelt. Oppdretteren fanger eksempelvis 20 laks fra en merd, som kan inneholde inntil 100 000 laks. Disse blir lagt på et bord hvor man manuelt teller antall lus og rapporterer tallet til myndighetene.
Det er en arbeidskrevende og relativt kostbar metode som samtidig gir et dårlig statistisk grunnlag. I tillegg er det ugunstig for fiskevelferden, og man ønsker derfor å utvikle en metode som fjerner denne håndteringen.
– Må dere ta i bruk flere kameraer?
– Det er noe av det vi skal finne svaret på. Nå skal vi ferdigstille en prototyp som så skal testes før produktet lanseres i markedet. Kommersielt er dette spennende fordi det kan bli et stort marked for oss, sier Erdal.
Reflektert lys
– Hvordan kan dere skille lakselus fra laksen?
– Vi analyserer reflektert lys hyperspektralt, og benytter dette til å skille ut lusa fra laksen. Vi kan skille mellom kjønnsmoden hann- og hunnlus og unglus. Det viktigste for både næring og myndigheter er å kartlegge tilstand og utvikling i merdene. Når dette kan gjøres kontinuerlig, får man et mye bedre statistisk grunnlag enn om man plukker ut 20 laks en gang per uke.
Ifølge oppdrettsnæringen ble det brukt ca. fire milliarder på lusebehandling i 2015. Det er derfor et stort behov for å få bedre metoder for overvåkning av luseangrep, for derved å kunne sette inn riktige tiltak til rett tid.
Ecotone er også partner til MarMine-toktet som nylig startet fra Bergen for å kartlegge mineralressursene på den midtatlantiske ryggen nord for Jan Mayen. I løpet av tre uker skal forskerne, bl.a. ved hjelp av UHI montert på en Hugin AUV, kartlegge potensialet for mineralproduksjon på havbunnen.
Daglig leder Ivar Erdal sier at Ecotones teknologi nå er patentert i mange land.
– Den største konkurrenten vil være bruk av vanlige kameraer og bildeanalyseteknikker. Det unike for oss er imidlertid at vi bruker hele spekteret for en sikker og automatisk identifikasjon av objekter.
Hver piksel blir en sensor
Professor Geir Johnsen drev med flyfoto da han fikk ideen til undervannskameraet UHI.
– Vi var i Kongsfjorden på Spitsbergen med master- og doktorgradsstudenter hvor vi brukte fly for å kartlegge tareskogen på Svalbard med en hyperspektral avbilder da jeg begynte å tenke på at dette også kunne brukes under vann, forteller Geir Johnsen (54) til TU.
Johnsen er professor i marinbiologi ved Institutt for biologi ved NTNU og bygde etter hvert en dykkeroperert undervannsprototype som han testet under vann i Norge, Svalbard og på Great Barrier Reef i Australia.
– Jeg har i 25 år vært en nerd som har fokusert på marin biooptisk forskning, men da jeg rundet 50 år, gikk det opp for meg at denne kunnskapen kunne anvendes til marin habitatkartlegging. Da jeg en hyttetur fortalte det til min gode venn Nils Fjærvik, som er sivilingeniør fra marin teknikk, sa Nils: «Ta deg et stort glass med whisky nå Geir, hold munn og la meg snakke – dette har nemlig et stort kommersielt potensial.
Johnsen og Fjærvik startet Ecotone denne kvelden og fikk raskt NTNU med på laget og etter hvert ble professorene Mark Moline (University of Delaware) og professor Asgeir Sørensen med på den videre utviklingen av UHI-teknologien.
Med god hjelp fra NTNU Technology Transfer og Statoil fikk de etablert Ecotone og patentert kjerneteknologien.
– Ved å bruke UHI får vi bilder hvor hvert bildepiksel kan gi oss et spektrum med 300 ulike farger. Dermed blir hver piksel en sensor, slik at vi kan oppnå en automatisert identifikasjon av alt vi ønsker under vann. Jeg er nå på en konferanse i Tromsø om forskningsprosjektet «Arven etter Nansen» hvor vi planlegger å bruke UHI festet til fjernstyrte undervannsfarkoster for å måle og visualisere sollysets gjennomtrengning i vannet under havis, sier Johnsen.
– Kan bli det nye ekkoloddet
Han sier at medgründerne Nils Fjærvik, Asgeir Sørensen og Mark Moline, deltar aktivt i utviklingen av hvilke roboter UHI kan brukes på.
– Vi er ikke bare kolleger, men også gode venner som stoler på hverandre.
– Finnes det konkurrerende selskaper?
– Det gjør det alltid, men ingen til nå med UHI. Den eneste måten å overleve på, er å samarbeide nasjonalt og internasjonalt uten at vi røper detaljene i kjerneteknologien.
– Du kan bli en rik mann hvis Ecotone lykkes.
– Det har aldri vært drivkraften å bli rik, men dette har potensial til å bli det nye ekkoloddet. Drømmen er å kartlegge korallene på store havdyp.
