Pořizování snímků polarizovaného světla pod vodou. Kredit: The Grainger College of Engineering at the University of Illinois Urbana-Champaign.

Není tajemstvím, že satelitní GPS navigace, jinak velmi užitečná, má své slabiny. Na některá místa rádiový GPS signál nepronikne a zároveň ho mohou rušit protivníci, pokud by došlo na konflikt. Jedním z prostředí, v němž se tyto problémy střetávají a představují závažnou komplikaci, je i podvodní svět. Operují tam potápěči, ponorky a stále častěji i rozmanité podvodní drony a roboti, kteří potřebují nějakou navigaci, ale na GPS se nemohou spolehnout.

Vědci po celém světě se snaží tento problém řešit, přičemž se vynořují pozoruhodné technologie. Výzkumný tým americké University of Illinois Urbana-Champaign, který vede Viktor Gruev, vyvíjí zcela nový navigační systém, založený na analýze polarizace slunečního záření ve vodě.

Viktor Gruev. Kredit: University of Illinois Urbana-Champaign.

Sluneční záření sice nepronikne do větších hloubek, stále se ale dostane mnohem hlouběji než rádiové vlny. Vtip je v tom, že zatímco v ovzduší se sluneční paprsky pohybují různými směry, ve vodě dojde k jejich polarizaci a záření se pohybuje podél jediné roviny. Směr ("šíření") kmitů slunečního záření je pak daný především úhlem záření vůči vodní hladině, který zase vyplývá ze dne v roce, času během dne, a také z geografické polohy daného místa.

Logo. Kredit: University of Illinois Urbana-Champaign.

Gruev a spol. to chtějí využít k navigaci. Během výzkumu pořídili asi 10 milionů snímků podvodní kamerou, vybavenou speciální optikou. Tímto způsobem získali představu o polarizaci světla ve vodě, na čtyřech vybraných podvodních lokalitách. Šlo o sladkovodní jezero v Illinois, pobřežní vody u Florida Keys, záliv u Tampy na Floridě a evropské jezero v Severní Makedonii.

Snímky byly pořízeny v rozmanitých podmínkách, včetně různé průhledné vody, různé hloubky, v různých dnech během roku i v různých časech během dne. Pak, jak je v dnešní době zvykem, tenhle obrovský soubor dat, na který by lidský badatel zíral nejspíš celý život, předhodili umělé inteligenci, aby odhalila souvislosti změn polarizace záření ve vodě.

Na těchto snímcích vycvičená inteligence byla poté schopna určit geografickou polohu místa, kde byl pořízený podvodní snímek, když znala polarizaci světla, datum a hodinu. Nový systém je momentálně přesný jen asi na 40-50 kilometrů, ale jeho tvůrci věří ve značné možnosti pro zlepšení. Pevně daným omezením je hloubka cca 300 metrů, protože hlouběji už sluneční záření neproniká. I to je ale mnohem lepší než v případě GPS.

Video: Viktor Gruev on promotion, his research, and making an impact

Literatura

New Atlas 10. 7. 2023.

eLight 3: 15.