Computing for ocean environments

the latest tech news, global tech news daily, tech news today, startups, usa tech, asia tech, china tech, eu tech, global tech, in-depth electronics reviews, 24h tech news, 24h tech news, top mobile apps, tech news daily, gaming hardware, big tech news, useful technology tips, expert interviews, reporting on the business of technology, venture capital funding, programing language

MIT ocean and mechanical engineers are using advances in scientific computing to address the ocean’s many challenges, and seize its opportunities.

Mechanical engineering, Oceanography and ocean engineering, Fluid dynamics, Research, Robotics, Autonomous vehicles, Autonomous Underwater Vehicles (AUV), Machine learning, Artificial intelligence, Algorithms, Computer modeling, School of Engineering

Assistant Professor Wim van Rees and his team have developed simulations of self-propelled undulatory swimmers to better understand how fish-like deformable fins could improve propulsion in underwater devices, seen here in a top-down view. Image courtesy of MIT van Rees Lab.

Mechanical engineering, Oceanography and ocean engineering, Fluid dynamics, Research, Robotics, Autonomous vehicles, Autonomous Underwater Vehicles (AUV), Machine learning, Artificial intelligence, Algorithms, Computer modeling, School of Engineering

Assistant Professor Wim van Rees and his team have developed simulations of self-propelled undulatory swimmers to better understand how fish-like deformable fins could improve propulsion in underwater devices, seen here as two fish side-by-side. Image courtesy of MIT van Rees Lab.

Mechanical engineering, Oceanography and ocean engineering, Fluid dynamics, Research, Robotics, Autonomous vehicles, Autonomous Underwater Vehicles (AUV), Machine learning, Artificial intelligence, Algorithms, Computer modeling, School of Engineering
the latest tech news, global tech news daily, tech news today, startups, usa tech, asia tech, china tech, eu tech, global tech, in-depth electronics reviews, 24h tech news, 24h tech news, top mobile apps, tech news daily, gaming hardware, big tech news, useful technology tips, expert interviews, reporting on the business of technology, venture capital funding, programing language

Graduate student Abhinav Gupta and Professor Pierre Lermusiaux have developed a new machine learning framework to help make up for the lack of resolution or accuracy in existing dynamical system models. Their framework can be used for a number of applications, including improved predictions of Loop Current eddies around oil rigs in the Gulf of Mexico. Image courtesy of the MIT MSEAS Lab.

Mechanical engineering, Oceanography and ocean engineering, Fluid dynamics, Research, Robotics, Autonomous vehicles, Autonomous Underwater Vehicles (AUV), Machine learning, Artificial intelligence, Algorithms, Computer modeling, School of Engineering

Michael Benjamin has developed swarming algorithms that enable uncrewed vehicles, like the ones pictured, to disperse in an optimal distribution and avoid collisions. Photo: Michael Benjamin

Global Tech News Daily

There are few environments as unforgiving as the ocean. Its unpredictable weather patterns and limitations in terms of communications have left large swaths of the ocean unexplored and shrouded in mystery.

“The ocean is a fascinating environment with a number of current challenges like microplastics, algae blooms, coral bleaching, and rising temperatures,” says Wim van Rees, the ABS Career Development Professor at MIT. “At the same time, the ocean holds countless opportunities — from aquaculture to energy harvesting and exploring the many ocean creatures we haven’t discovered yet.”

Global Tech News Daily

Ocean engineers and mechanical engineers, like van Rees, are using advances in scientific computing to address the ocean’s many challenges, and seize its opportunities. These researchers are developing technologies to better understand our oceans, and how both organisms and human-made vehicles can move within them, from the micro scale to the macro scale.

Bio-inspired underwater devices

An intricate dance takes place as fish dart through water. Flexible fins flap within currents of water, leaving a trail of eddies in their wake.

“Fish have intricate internal musculature to adapt the precise shape of their bodies and fins. This allows them to propel themselves in many different ways, well beyond what any man-made vehicle can do in terms of maneuverability, agility, or adaptivity,” explains van Rees.

According to van Rees, thanks to advances in additive manufacturing, optimization techniques, and machine learning, we are closer than ever to replicating flexible and morphing fish fins for use in underwater robotics. As such, there is a greater need to understand how these soft fins impact propulsion.

Van Rees and his team are developing and using numerical simulation approaches to explore the design space for underwater devices that have an increase in degrees of freedom, for instance due to fish-like, deformable fins.

These simulations help the team better understand the interplay between the fluid and structural mechanics of fish’s soft, flexible fins as they move through a fluid flow. As a result, they are able to better understand how fin shape deformations can harm or improve swimming performance. “By developing accurate numerical techniques and scalable parallel implementations, we can use supercomputers to resolve what exactly happens at this interface between the flow and the structure,” adds van Rees.

Through combining his simulation algorithms for flexible underwater structures with optimization and machine learning techniques, van Rees aims to develop an automated design tool for a new generation of autonomous underwater devices. This tool could help engineers and designers develop, for example, robotic fins and underwater vehicles that can smartly adapt their shape to better achieve their immediate operational goals — whether it’s swimming faster and more efficiently or performing maneuvering operations.

“We can use this optimization and AI to do inverse design inside the whole parameter space and create smart, adaptable devices from scratch, or use accurate individual simulations to identify the physical principles that determine why one shape performs better than another,” explains van Rees.

Swarming algorithms for robotic vehicles

Like van Rees, Principal Research Scientist Michael Benjamin wants to improve the way vehicles maneuver through the water. In 2006, then a postdoc at MIT, Benjamin launched an open-source software project for an autonomous helm technology he developed. The software, which has been used by companies like Sea Machines, BAE/Riptide, Thales UK, and Rolls Royce, as well as the United States Navy, uses a novel method of multi-objective optimization. This optimization method, developed by Benjamin during his PhD work, enables a vehicle to autonomously choose the heading, speed, depth, and direction it should go in to achieve multiple simultaneous objectives.

Now, Benjamin is taking this technology a step further by developing swarming and obstacle-avoidance algorithms. These algorithms would enable dozens of uncrewed vehicles to communicate with one another and explore a given part of the ocean.

To start, Benjamin is looking at how to best disperse autonomous vehicles in the ocean.

“Let’s suppose you want to launch 50 vehicles in a section of the Sea of Japan. We want to know: Does it make sense to drop all 50 vehicles at one spot, or have a mothership drop them off at certain points throughout a given area?” explains Benjamin.

He and his team have developed algorithms that answer this question. Using swarming technology, each vehicle periodically communicates its location to other vehicles nearby. Benjamin’s software enables these vehicles to disperse in an optimal distribution for the portion of the ocean in which they are operating.

Central to the success of the swarming vehicles is the ability to avoid collisions. Collision avoidance is complicated by international maritime rules known as COLREGS — or “Collision Regulations.” These rules determine which vehicles have the “right of way” when crossing paths, posing a unique challenge for Benjamin’s swarming algorithms.

The COLREGS are written from the perspective of avoiding another single contact, but Benjamin’s swarming algorithm had to account for multiple unpiloted vehicles trying to avoid colliding with one another.

To tackle this problem, Benjamin and his team created a multi-object optimization algorithm that ranked specific maneuvers on a scale from zero to 100. A zero would be a direct collision, while 100 would mean the vehicles completely avoid collision.

“Our software is the only marine software where multi-objective optimization is the core mathematical basis for decision-making,” says Benjamin.

While researchers like Benjamin and van Rees use machine learning and multi-objective optimization to address the complexity of vehicles moving through ocean environments, others like Pierre Lermusiaux, the Nam Pyo Suh Professor at MIT, use machine learning to better understand the ocean environment itself.

Improving ocean modeling and predictions

Oceans are perhaps the best example of what’s known as a complex dynamical system. Fluid dynamics, changing tides, weather patterns, and climate change make the ocean an unpredictable environment that is different from one moment to the next. The ever-changing nature of the ocean environment can make forecasting incredibly difficult.

Researchers have been using dynamical system models to make predictions for ocean environments, but as Lermusiaux explains, these models have their limitations.

“You can’t account for every molecule of water in the ocean when developing models. The resolution and accuracy of models, and the ocean measurements are limited. There could be a model data point every 100 meters, every kilometer, or, if you are looking at climate models of the global ocean, you may have a data point every 10 kilometers or so. That can have a large impact on the accuracy of your prediction,” explains Lermusiaux.

Graduate student Abhinav Gupta and Lermusiaux have developed a new machine-learning framework to help make up for the lack of resolution or accuracy in these models. Their algorithm takes a simple model with low resolution and can fill in the gaps, emulating a more accurate, complex model with a high degree of resolution.

For the first time, Gupta and Lermusiaux’s framework learns and introduces time delays in existing approximate models to improve their predictive capabilities.

“Things in the natural world don’t happen instantaneously; however, all the prevalent models assume things are happening in real time,” says Gupta. “To make an approximate model more accurate, the machine learning and data you are inputting into the equation need to represent the effects of past states on the future prediction.”

The team’s “neural closure model,” which accounts for these delays, could potentially lead to improved predictions for things such as a Loop Current eddy hitting an oil rig in the Gulf of Mexico, or the amount of phytoplankton in a given part of the ocean.

As computing technologies such as Gupta and Lermusiaux’s neural closure model continue to improve and advance, researchers can start unlocking more of the ocean’s mysteries and develop solutions to the many challenges our oceans face.

News Related

OTHER NEWS

S10 heeft optreden in eerste halve finale achter de rug

Liveblog Read more »

Tweede Kamer stemt in met verhoging maximale straf doodslag naar 25 jaar

De maximale straf voor doodslag wordt waarschijnlijk verhoogd van 15 naar 25 jaar. Een ruime Tweede Kamermeerderheid is daar dinsdag mee akkoord gegaan, de Eerste Kamer moet nog stemmen. Een belangrijke aanleiding voor de hogere strafmaat is het overlijden van de zestienjarige Humeyra. Read more »

Songfestival-update: S10 denkt dat het goed komt en team Portugal compleet

De eerste halve finale van het Eurovisie Songfestival vanavond belooft een waar muziekfestijn te worden. S10 heeft haar nummer inmiddels al op vijf verschillende momenten kunnen zingen op het podium. Ze heeft er alle vertrouwen in dat ze vanavond de top tien weet te bereiken. De zangeressen van Portugal zijn ondertussen vooral blij dat ze weer samen zijn. Mijn naam is Lara Zevenberg en ik praat je bij over deze Songfestival-dag. Read more »

Songfestival-update: S10 denkt dat het goed komt en Portugal toch samen

De eerste halve finale van het Eurovisie Songfestival vanavond belooft een waar muziekfestijn te worden. S10 heeft haar nummer inmiddels al op vijf verschillende momenten kunnen zingen op het podium. Ze heeft er alle vertrouwen in dat ze vanavond de top tien weet te bereiken. De zangeressen van Portugal zijn ondertussen vooral blij dat ze weer samen zijn. Mijn naam is Lara Zevenberg en ik praat je bij over deze Songfestival-dag. Read more »

Reacties na tijdverlies Van der Poel en Dumoulin

Liveblog Giro Deze inhoud kan helaas niet worden getoond Wij hebben geen toestemming voor de benodigde cookies. Aanvaard de cookies om deze inhoud te bekijken.Wijzig cookie-instellingen Read more »

Verdachte van doden Haagse rugbyspeelster zegt zich niets te herinneren

De 42-jarige Ferry T. uit Den Haag zegt zich niets te kunnen herinneren van het doden van een 23-jarige Haagse vrouw waar hij van verdacht wordt. Ook van de momenten daarvoor en daarna weet hij naar eigen zeggen niets meer. Read more »

18 jaar cel en tbs geëist voor doden en in brand steken Haagse rugbyster

Het Openbaar Ministerie (OM) heeft dinsdag een celstraf van achttien jaar en tbs met dwangverpleging geëist tegen Ferry T. (42) uit Den Haag voor het doden van Renée Barendregt. De 23-jarige rugbyster werd in mei vorig jaar gevonden in de bosjes in Scheveningen. Ze was gestoken met een mes en haar lichaam was in brand gestoken. Read more »

Kopgroep strijdt om ritzege en roze, Van der Poel lost uit peloton

Liveblog Giro Deze inhoud kan helaas niet worden getoond Wij hebben geen toestemming voor de benodigde cookies. Aanvaard de cookies om deze inhoud te bekijken.Wijzig cookie-instellingen Read more »

Aandeelhouders Philips stemmen tegen bonussen voor directie

De aandeelhouders van Philips hebben dinsdag op de aandeelhoudersvergadering van het bedrijf tegen bonussen voor de topmensen gestemd. Ze zijn niet te spreken over de financiële resultaten van het afgelopen jaar en het debacle met de slaapapneumachines. Het ging om een adviserende stemming. Philips "neemt de feedback mee", zegt het bedrijf. Read more »

Kopgroep strijdt op ritwinst en roze, Van der Poel in peloton

Liveblog Giro Deze inhoud kan helaas niet worden getoond Wij hebben geen toestemming voor de benodigde cookies. Aanvaard de cookies om deze inhoud te bekijken.Wijzig cookie-instellingen Read more »

Voor het eerst sinds juli 2021 geen nieuwe mensen met corona op intensive care

Op de intensive cares van de Nederlandse ziekenhuizen zijn in het afgelopen etmaal geen nieuwe mensen met het coronavirus opgenomen. Dat is voor het eerst sinds 7 juli vorig jaar, blijkt dinsdag uit cijfers van het Landelijk Coördinatiecentrum Patiënten Spreiding (LCPS). Read more »

Van der Poel is aan de voet van de Etna roze al virtueel kwijt

Liveblog Giro Deze inhoud kan helaas niet worden getoond Wij hebben geen toestemming voor de benodigde cookies. Aanvaard de cookies om deze inhoud te bekijken.Wijzig cookie-instellingen Read more »

Opnieuw minder ziekenhuisopnames en coronabesmettingen

Opnieuw is het aantal mensen dat in het ziekenhuis is opgenomen met een coronabesmetting gedaald. Vorige week werden 259 mensen met COVID-19 opgenomen. Dat is 28 procent minder dan in de week daarvoor (362 opnames). Read more »

Wetenschappers meten door 'monsterbeving' zwaarste schok ooit op Mars

De planeet Mars is vorige week getroffen door een redelijk zware beving. De beving had een kracht van 5.0 en was daarmee de zwaarste schok die ooit op een andere planeet is geregistreerd. Read more »

Geen treinen tussen Utrecht en Amsterdam, ook elders in het land hinder

Tussen Amsterdam en Utrecht is dinsdagochtend geen treinverkeer mogelijk. Dat komt door een aanrijding tussen Abcoude en Breukelen, meldt de NS. Ook elders in het land ondervinden reizigers hinder. Read more »

Carlijn Achtereekte verruilt schaatsploeg voor wielerploeg bij Jumbo-Visma

Carlijn Achtereekte stapt volgende maand bij Jumbo-Visma over van de schaatstak naar de wielerploeg. De olympisch kampioene op de 3.000 meter van 2018 is benieuwd hoe ver ze kan komen in een andere sport. Read more »

Warhol-portret van Marilyn Monroe brengt ruim 184 miljoen euro op bij veiling

Een portret van de Amerikaanse actrice Marilyn Monroe heeft maandag tijdens een veiling van veilinghuis Christie's 195 miljoen dollar (ruim 184 miljoen euro) opgebracht. Andy Warhol is de maker van het werk. Het is de hoogste veilingopbrengst ooit voor een Amerikaans kunstwerk en voor een kunstwerk uit de twintigste eeuw. Read more »

Werkgevers luiden noodklok over financiële situatie: schiet op met herstelfonds

Werkgevers roepen het kabinet op haast te maken met de komst van een herstelfonds voor bedrijven die zijn getroffen door de coronacrisis. Steeds meer ondernemers in vooral de horeca en evenementensector verkeren namelijk in financieel zwaar weer vanwege enorme private en belastingschulden, blijkt uit een rondgang van NU.nl. Read more »

Stijgende huizenprijzen zorgen voor afname financieel risico van hypotheek

Het financiële risico van een hypotheek voor een huis is de afgelopen jaren flink gedaald. De huizenprijzen zijn flink gestegen, terwijl de hypotheken minder snel stegen. Daardoor staan nu veel minder huizen 'onder water', meldt Centraal Bureau voor de Statistiek (CBS). Read more »

IJsheiligen wordt vorstvrij, dus bonenstekjes kunnen al veilig naar buiten

IJsheiligen, de dagen waarin we afscheid kunnen nemen van de vorst, is dit seizoen al warm genoeg om planten in de volle aarde te zetten. De laatste nachtvorst aan de grond was in de nacht van afgelopen zondag op maandag, verwacht Weerplaza. Read more »

Geen officiële oorlogsverklaring, EU-baas moet schuilen

De Russische president Vladimir Poetin heeft maandagochtend tijdens zijn speech op de Dag van de Overwinning geen belangrijke aankondigingen gedaan. Buitenlandminister Wopke Hoekstra bestempelde de speech vooral als "kletskoek". Voorzitter Charles Michel van de raad van Europese regeringsleiders moest op bezoek in Oekraïne schuilen tijdens een Russische raketaanval. Read more »

Zeker één dode en meerdere gewonden door ontspoorde trein bij Wenen

Een ontspoorde trein in de buurt van de Oostenrijkse hoofdstad Wenen heeft aan zeker één persoon het leven gekost. Dat meldt het Oostenrijkse persbureau APA op basis van een woordvoerder van het Oostenrijkse Rode Kruis. Daarnaast raakten enkele mensen gewond. Read more »

Automobilist wordt verdacht van doodslag na ongeluk met twee doden in Alblasserdam

De 24-jarige automobilist die vorige week werd opgepakt na een ongeluk in Alblasserdam waarbij twee jonge vrouwen op een scooter omkwamen, wordt verdacht van doodslag. Dit bevestigt een woordvoerder van het Openbaar Ministerie (OM) na berichtgeving van Rijnmond. De man moet twee weken langer vastzitten, bepaalde de rechter-commissaris maandag. Read more »

Politie zoekt man in verband met doden na woningbrand Geldermalsen

De politie gaat ervan uit dat de twee personen die na een woningbrand in Geldermalsen werden gevonden, slachtoffer zijn geworden van een misdrijf. In verband met het incident wordt "dringend gezocht" naar een man in een zwarte Renault Megane. Read more »

Politie gaat uit van misdrijf bij fatale brand Geldermalsen, zoekt naar man in auto

De politie gaat ervan uit dat de twee personen die na een woningbrand in Geldermalsen werden gevonden, slachtoffer zijn geworden van een misdrijf. In verband met de fatale woningbrand wordt "dringend gezocht" naar een man in een zwarte Renault Megane. De politie roept op deze man niet zelf te benaderen, maar direct 112 te bellen. Read more »

Russische tv-gidsen lieten voor speech van Poetin antioorlogsberichten zien

Digitale televisiegidsen van Russische tv-aanbieders werden maandagochtend gehackt, meldt het Russische persbureau Interfax. Dat gebeurde voordat de Russische president Poetin zijn speech hield. Klanten van aanbieders delen foto's waarop te zien is hoe de tv-gidsen antioorlogsberichten tonen in plaats van de programmering. Read more »

Voormalig Eredivisie-speler Jody Lukoki op 29-jarige leeftijd overleden

Voormalig Eredivisie-speler Jody Lukoki is overleden. De oud-aanvaller van onder meer Ajax, PEC Zwolle en FC Twente was 29 jaar. Read more »

Waterbeheerders nemen meer maatregelen tegen aanhoudende droogte

Rijkswaterstaat en de waterschappen nemen deze week meer maatregelen tegen de droogte. De komende twee weken wordt het namelijk warmer, terwijl er nog steeds nauwelijks regen wordt verwacht. Read more »

Automobilist verdacht van doodslag na ongeluk met twee doden in Alblasserdam

De 24-jarige automobilist die vorige week werd opgepakt na een ongeluk in Alblasserdam waarbij twee jonge vrouwen op een scooter omkwamen, wordt verdacht van doodslag. Dit bevestigt een woordvoerder van het Openbaar Ministerie (OM) na berichtgeving van Rijnmond. De man wordt maandag voorgeleid. Read more »

Stel hier al je vragen over de Europese Unie

Moet de Europese Unie altijd verder integreren? Wat hebben wij eraan als er meer landen bij de EU komen? Hoeveel macht heeft de EU nou eigenlijk? Wat voor vragen heb jij nog over de Europese Unie? Stel ze hier, en dan komt EU-expert Adriaan Schout van het Instituut Clingendael vanaf 13.00 uur de vragen beantwoorden. Read more »

Grote aankondigingen in Poetins speech op Dag van de Overwinning blijven uit

De Russische president Vladimir Poetin heeft maandagochtend geen belangrijke aankondigingen gedaan tijdens zijn speech op de Dag van de Overwinning, de dag waarop Rusland elk jaar de zege op de nazi's in de Tweede Wereldoorlog viert. Read more »

Weerbericht: Na een frisse start in het hele land veel zon

Maandag begint fris. Op sommige plekken kan de temperatuur zelfs dalen tot het vriespunt. Maar overdag schijnt de zon in het hele land uitbundig. Read more »

Nachtelijk daltarief voor stroom wordt steeds onlogischer door zonne-energie

De meeste Nederlanders betalen 's nachts en in het weekend een daltarief voor hun stroomgebruik, maar door de snelle groei van zonne-energie wordt dat steeds minder logisch. Op de groothandelsmarkt voor elektriciteit is de stroomprijs overdag al lager dan in de nacht, blijkt uit een analyse van NU.nl. Read more »

Vier mannen aangehouden voor schietpartij vanuit auto Rotterdam

Op de Geuzenlaan in Rotterdam is zondagavond even voor middernacht vanuit een auto geschoten op een andere wagen. Daarbij is volgens de politie "hoogstwaarschijnlijk" een van de inzittenden gewond geraakt. Read more »

Zeker zestig burgerdoden bij Russisch bombardement op school in Luhansk

Zeker zestig mensen zijn omgekomen bij een Russisch bombardement op een school in het dorp Bilohorivka in de regio Luhansk. Dat bevestigt de Oekraïense president Volodymyr Zelensky in zijn dagelijkse videoboodschap. Ruim negentig burgers gebruikten de school als schuilplek. Read more »

Verstappen houdt Leclerc af in spannende slotfase en wint GP van Miami

Max Verstappen heeft zondag de eerste Formule 1 Grand Prix in Miami gewonnen. De Nederlander hield in een spannende slotfase Charles Leclerc in de Ferrari af en liep zo acht punten in op de WK-leider. Zijn achterstand op de Monegask bedraagt nu nog negentien punten. Read more »

Leclerc weer vlakbij leider Verstappen na safetycar in Miami

Liveblog F1 Deze inhoud kan helaas niet worden getoond Wij hebben geen toestemming voor de benodigde cookies. Aanvaard de cookies om deze inhoud te bekijken.Wijzig cookie-instellingen Read more »

Safety car op de baan na botsing tussen Norris en Gasly

Liveblog F1 Deze inhoud kan helaas niet worden getoond Wij hebben geen toestemming voor de benodigde cookies. Aanvaard de cookies om deze inhoud te bekijken.Wijzig cookie-instellingen Read more »

Geen herstel van politieke band Omtzigt en politici na toeslagenschandaal

Tweede Kamerlid Pieter Omtzigt noemt zijn relatie met ministers Kajsa Ollongren (Defensie) en premier Mark Rutte 'moeilijk'. Sinds het toeslagenschandaal zijn er geen gesprekken meer gevoerd om de band tussen de politici te herstellen. Dat zegt Omtzigt zondag in het interviewprogramma College Tour met Twan Huys. Read more »

Verstappen begint van derde plek aan Grand Prix Miami

Liveblog F1 Deze inhoud kan helaas niet worden getoond Wij hebben geen toestemming voor de benodigde cookies. Aanvaard de cookies om deze inhoud te bekijken.Wijzig cookie-instellingen Read more »