Norwegia adalah produsen salmon Atlantik yang dibudidayakan dan eksportir makanan laut terbesar di dunia, sementara Amerika Serikat masih menjadi importir terbesar produk-produk ini, menurut Organisasi Pangan dan Pertanian (FAO). Dua mahasiswa MIT baru-baru ini melakukan perjalanan ke Trondheim, Norwegia untuk mengeksplorasi teknologi mutakhir yang sedang dikembangkan dan diterapkan dalam budidaya perairan lepas pantai.
Beckett Devoe, senior di bidang kecerdasan buatan dan pengambilan keputusan, dan Tony Tang, junior di bidang teknik mesin, pertama kali bekerja dengan MIT Sea Grant melalui Undergraduate Research Opportunities Program (UROP). Mereka berkontribusi pada proyek yang berfokus pada desain generator gelombang dan aplikasi pembelajaran mesin untuk menganalisis kesehatan larva tiram di tempat penetasan. Meskipun budi daya perairan dekat pantai merupakan industri yang sudah mapan di Massachusetts dan Amerika Serikat, budidaya perairan terbuka masih merupakan bidang baru di sini karena menghadapi tantangan yang unik dan kompleks.
Untuk membantu lebih memahami industri yang sedang berkembang ini, MIT Sea Grant menciptakan inisiatif kolaboratif, AquaCulture Shock, dengan pendanaan dari Aquaculture Technologies dan Education Travel Grant melalui National Sea Grant College Program. Berkolaborasi dengan program MIT-Skandinavia MISTI (MIT International Science and Technology Initiatives), MIT Sea Grant menjodohkan Devoe dan Tang dengan magang musim panas terkait akuakultur di SINTEF Ocean, salah satu lembaga penelitian terbesar di Eropa.
“Kesempatan untuk mengerjakan proyek akuakultur praktis ini, di bawah lembaga penelitian terkenal di dunia, di wilayah yang terkenal dengan inovasi teknologi kelautannya – inilah inti dari MISTI,” kata Madeline Smith, direktur pelaksana MIT-Skandinavia. “Siswa tidak hanya mendapatkan pengalaman berharga di bidang studinya, namun mereka juga mengembangkan pemahaman budaya dan keterampilan yang membekali mereka untuk menjadi pemimpin global di masa depan.” Kedua siswa tersebut bekerja di Laboratorium Sistem Otonomi dan Robotika Akuakultur SINTEF Ocean (ACE-Robotic Lab), sebuah fasilitas yang dirancang untuk mengembangkan dan menguji teknologi akuakultur baru.
“Norwegia memiliki geografi unik yang memiliki semua fjord ini,” kata Sveinung Ohrem, manajer penelitian untuk Aquaculture Robotics and Automation Group di SINTEF Ocean. “Jadi, Anda memiliki banyak perairan yang terlindung, sehingga ideal untuk melakukan budidaya perairan berbasis laut.” Ia memperkirakan terdapat sekitar seribu peternakan ikan di sepanjang pantai Norwegia, dan menjelaskan beberapa alat yang digunakan dalam industri ini: sistem pengambilan keputusan untuk mengumpulkan dan memvisualisasikan data bagi para petani dan operator; robot untuk inspeksi dan pembersihan; sensor lingkungan untuk mengukur oksigen, suhu, dan arus; echosounder yang mengirimkan sinyal akustik untuk melacak keberadaan ikan; dan kamera untuk membantu memperkirakan biomassa dan menyempurnakan pemberian pakan. “Memberi makan adalah tantangan besar,” katanya. “Pakan merupakan biaya terbesar sejauh ini, jadi mengoptimalkan pemberian pakan akan menurunkan biaya Anda secara signifikan.”
Selama magang, Devoe fokus pada proyek yang menggunakan AI untuk optimalisasi pemberian pakan ikan. “Saya mencoba melihat fitur-fitur peternakan yang berbeda – jadi mungkin seberapa besar ikannya, atau seberapa dingin airnya… dan menggunakannya untuk mencoba memberi para peternak jumlah pakan yang optimal untuk hasil terbaik, sekaligus menghemat uang untuk pakan,” jelasnya. “Senang sekali bisa mempelajari lebih banyak teknik pembelajaran mesin dan menjadi lebih baik dalam proyek dunia nyata.”
Di laboratorium yang sama, Tang mengerjakan simulasi sistem manipulator kendaraan bawah air untuk menavigasi peternakan dan memperbaiki kerusakan pada jaring keramba dengan lengan robot. Ohrem mengatakan ada ribuan robot akuakultur yang beroperasi di Norwegia saat ini. “Skalanya sangat besar,” katanya. “Anda tidak bisa memiliki 8.000 orang yang mengendalikan 8.000 robot – hal ini tidak layak secara ekonomi atau praktis. Jadi tingkat otonomi semua robot ini perlu ditingkatkan.”
Kolaborasi antara MIT dan SINTEF Ocean dimulai pada tahun 2023 ketika MIT Sea Grant menjamu Eleni Kelasidi, seorang ilmuwan peneliti tamu dari ACE-Robotic Lab. Kelasidi berkolaborasi dengan direktur MIT Sea Grant Michael Triantafyllou dan profesor teknik mesin Themistoklis Sapsis mengembangkan pengontrol, model, dan kendaraan bawah air untuk akuakultur, sekaligus menyelidiki interaksi ikan-mesin.
“Kami telah menjalin kolaborasi yang panjang dan bermanfaat dengan Universitas Sains dan Teknologi Norwegia (NTNU) dan SINTEF, yang dilanjutkan dengan upaya penting seperti proyek akuakultur bersama Dr. Kelasidi,” kata Triantafyllou. “Norwegia berada di garis depan budidaya perairan lepas pantai dan MIT Sea Grant berinvestasi di bidang ini, jadi kami mengantisipasi hasil luar biasa dari kolaborasi ini.”
Kelasidi, yang kini menjadi profesor di NTNU, juga memimpin Lab Robotika Lapangan, dengan fokus mengembangkan sistem robot yang tangguh untuk beroperasi di lingkungan yang sangat kompleks dan keras. “Akuakultur adalah salah satu bidang yang paling menantang yang dapat kami tunjukkan solusi otonomnya, karena segala sesuatunya bergerak,” katanya. Kelasidi menggambarkan akuakultur sebagai bidang yang sangat interdisipliner, membutuhkan lebih banyak siswa dengan latar belakang biologi dan teknologi. “Kita tidak dapat mengembangkan teknologi yang dapat diterapkan pada industri yang tidak memiliki komponen biologis,” jelasnya, “dan kemudian menerapkannya di tempat yang terdapat ikan hidup atau organisme hidup lainnya.”
Ohrem menegaskan bahwa menjaga kesejahteraan ikan adalah pendorong utama bagi para peneliti dan perusahaan yang bergerak di bidang akuakultur, terutama seiring dengan pertumbuhan industri ini. “Jadi pertanyaan besarnya adalah,” katanya, “bagaimana Anda bisa memastikan hal itu?” SINTEF Ocean memiliki empat izin penelitian untuk budidaya ikan, yang dioperasikan melalui kolaborasi dengan SalMar, peternak salmon terbesar kedua di dunia. Para mahasiswa berkesempatan mengunjungi salah satu peternakan berskala industri, Singsholmen, di Pulau Hitra. Peternakan ini memiliki 10 kandang jaring bundar besar dengan lebar sekitar 50 meter yang membentang jauh di bawah permukaan, masing-masing kandang menampung hingga 200.000 salmon. “Saya harus menyentuh jaring secara fisik dan melihat bagaimana hasilnya [robotic] lengan mungkin bisa memperbaiki jaring,” kata Tang.
Kelasidi menekankan, informasi yang didapat di lapangan tidak bisa dipelajari dari kantor atau laboratorium. “Hal ini membuka dan menyadarkan Anda, seberapa besar skala tantangannya, atau seberapa besar fasilitasnya,” katanya. Ia juga menyoroti pentingnya kolaborasi internasional dan institusional untuk memajukan bidang penelitian ini dan mengembangkan sistem robotik yang lebih tangguh. “Kita perlu mencoba mengatasi masalah itu, dan mari kita selesaikan bersama.”
MIT Sea Grant dan program MIT-Skandinavia MISTI saat ini merekrut kelompok baru yang terdiri dari empat mahasiswa MIT untuk magang di Norwegia musim panas ini dengan institut yang memajukan teknologi pertanian lepas pantai, termasuk Lab Robotika Lapangan NTNU di Trondheim. Siswa yang tertarik pada otonomi, pembelajaran mendalam, pemodelan simulasi, sistem robot bawah air, dan bidang terkait akuakultur lainnya didorong untuk menghubungi Lily Keyes di MIT Sea Grant.
