We know more about other planets than our own, and today, I want to show you a new type of robot designed to help us better understand our own planet. It belongs to a category known in the oceanographic community as an unmanned surface vehicle, or USV. And it uses no fuel. Instead, it relies on wind power for propulsion. And yet, it can sail around the globe for months at a time. So I want to share with you why we built it, and what it means for you.
Nous connaissons mieux les autres planètes que la nôtre, et aujourd'hui, je vais vous présenter un nouveau robot qui nous aidera à mieux comprendre notre planète. Il appartient à une catégorie que les océanographes appellent drone de surface (USV en anglais). Et il n'a pas besoin de carburant. Il utilise l'énergie éolienne pour la propulsion. Mais ça ne l'empêche pas de naviguer autour du monde pendant des mois. Donc je veux vous expliquer pourquoi nous l'avons construit et ce que cela signifie pour vous.
A few years ago, I was on a sailboat making its way across the Pacific, from San Francisco to Hawaii. I had just spent the past 10 years working nonstop, developing video games for hundreds of millions of users, and I wanted to take a step back and look at the big picture and get some much-needed thinking time. I was the navigator on board, and one evening, after a long session analyzing weather data and plotting our course, I came up on deck and saw this beautiful sunset. And a thought occurred to me: How much do we really know about our oceans? The Pacific was stretching all around me as far as the eye could see, and the waves were rocking our boat forcefully, a sort of constant reminder of its untold power. How much do we really know about our oceans? I decided to find out.
Il y a quelques années, j'étais sur un voilier dans le Pacifique, naviguant de San Francisco jusqu'à Hawaï. Je venais de passer 10 ans à travailler sans relâche, à développer des jeux vidéos pour des millions d'utilisateurs, et je voulais prendre du recul pour avoir une vue d'ensemble et prendre le temps de réfléchir. J'étais le navigateur, et un soir, après une longue session d'analyse des données météorologiques, et de planification de notre trajet, je suis sorti sur le pont et j'ai vu un coucher de soleil magnifique. Et je me suis dit : connaît-on vraiment nos océans ? Autour de moi, il n'y avait que le Pacifique à perte de vue, et les vagues secouaient notre bateau avec force, un rappel constant de son pouvoir inimaginable. A quel point connaît-on vraiment nos océans ? J'ai voulu le découvrir.
What I quickly learned is that we don't know very much. The first reason is just how vast oceans are, covering 70 percent of the planet, and yet we know they drive complex planetary systems like global weather, which affect all of us on a daily basis, sometimes dramatically. And yet, those activities are mostly invisible to us.
J'ai vite appris que l'on ne sait pas grand-chose. La première raison est la taille des océans, qui occupent 70% de la planète, mais on sait qu'ils influencent des systèmes complexes, comme le climat mondial, qui nous affectent tous au quotidien, parfois de manière dramatique. Pourtant, cette activité nous est presque invisible.
Ocean data is scarce by any standard. Back on land, I had grown used to accessing lots of sensors -- billions of them, actually. But at sea, in situ data is scarce and expensive. Why? Because it relies on a small number of ships and buoys. How small a number was actually a great surprise. Our National Oceanic and Atmospheric Administration, better known as NOAA, only has 16 ships, and there are less than 200 buoys offshore globally. It is easy to understand why: the oceans are an unforgiving place, and to collect in situ data, you need a big ship, capable of carrying a vast amount of fuel and large crews, costing hundreds of millions of dollars each, or, big buoys tethered to the ocean floor with a four-mile-long cable and weighted down by a set of train wheels, which is both dangerous to deploy and expensive to maintain.
Les données sur l'océan sont très minces. Sur terre, j'avais l'habitude d'avoir accès à beaucoup de capteurs, des milliards de capteurs. Mais en mer, les données in situ sont rares et coûtent cher. Pourquoi ? Parce qu'elles reposent sur un nombre réduit de navires et bouées. A ma grande surprise, ce nombre était vraiment petit. L'agence américaine d'observation océanique et atmosphérique, la NOAA en anglais, ne possède que 16 navires, et il y a moins de 200 bouées offshore dans le monde. Les raisons sont simples : l'océan ne pardonne pas, et pour obtenir des données in situ, il faut des grands navires, capables de transporter beaucoup de carburant et un équipage important, et qui coûtent des centaines de millions de dollars chacun, ou des bouées attachées au fond de l'océan par un câble de 6 km et alourdies par des essieux de train, qui sont dangereuses à poser et dont l'entretien coûte cher.
What about satellites, you might ask? Well, satellites are fantastic, and they have taught us so much about the big picture over the past few decades. However, the problem with satellites is they can only see through one micron of the surface of the ocean. They have relatively poor spatial and temporal resolution, and their signal needs to be corrected for cloud cover and land effects and other factors.
Et les satellites, alors ? Les satellites sont formidables, et ils nous ont appris beaucoup de choses au cours des dernières décennies. Mais le problème des satellites, c'est qu'ils ne peuvent voir qu'un micromètre sous l'océan. Ils ont des résolutions spatiales et temporelles médiocres, et leurs signaux doivent être corrigés pour les nuages, l'influence de la Terre et d'autres facteurs.
So what is going on in the oceans? And what are we trying to measure? And how could a robot be of any use?
Donc que se passe-t-il dans les océans ? Que veut-on mesurer ? Comment un robot pourrait être utile ?
Let's zoom in on a small cube in the ocean. One of the key things we want to understand is the surface, because the surface, if you think about it, is the nexus of all air-sea interaction. It is the interface through which all energy and gases must flow. Our sun radiates energy, which is absorbed by oceans as heat and then partially released into the atmosphere. Gases in our atmosphere like CO2 get dissolved into our oceans. Actually, about 30 percent of all global CO2 gets absorbed. Plankton and microorganisms release oxygen into the atmosphere, so much so that every other breath you take comes from the ocean.
Concentrons-nous sur un petit cube dans l'océan. Une des choses que l'on veut absolument comprendre est la surface, car la surface, quand on y pense, est le lien entre l'air et la mer. Toute l'énergie et tous les gaz doivent passer par la surface. Notre soleil émet de l'énergie, qui est absorbée par l'océan sous forme de chaleur, puis partiellement rejetée dans l’atmosphère. Les gaz de l'atmosphère, comme le CO2, sont dissous dans les océans. En fait, 30% du CO2 mondial est absorbé. Le plancton et les micro-organismes rejettent de l'oxygène dans l’atmosphère, à tel point que chaque bouffée d'air que vous respirez provient de l'océan.
Some of that heat generates evaporation, which creates clouds and then eventually leads to precipitation. And pressure gradients create surface wind, which moves the moisture through the atmosphere. Some of the heat radiates down into the deep ocean and gets stored in different layers, the ocean acting as some kind of planetary-scale boiler to store all that energy, which later might be released in short-term events like hurricanes or long-term phenomena like El Niño. These layers can get mixed up by vertical upwelling currents or horizontal currents, which are key in transporting heat from the tropics to the poles. And of course, there is marine life, occupying the largest ecosystem in volume on the planet, from microorganisms to fish to marine mammals, like seals, dolphins and whales.
Une partie de la chaleur génère de l'évaporation et crée des nuages puis engendre des précipitations. Les gradients de pression créent le vent de surface, qui transporte l'humidité à travers l'atmosphère. Une autre partie de la chaleur atteint le fond de l'océan et est stockée dans plusieurs strates, l'océan sert donc de chaudière géante et stocke toute cette énergie, qui peut être libérée lors de phénomènes de courte durée comme les ouragans, ou de longue durée, comme El Niño. Ces strates peuvent être mélangées par les remontées d'eau ou par les courants horizontaux, importants pour le transport de chaleur des tropiques jusqu'aux pôles. Et bien sûr, il y a les organismes marins, qui occupent le plus grand écosystème de la planète en volume, des micro-organismes aux poissons, sans oublier les mammifères marins, comme les phoques, dauphins et baleines.
But all of these are mostly invisible to us. The challenge in studying those ocean variables at scale is one of energy, the energy that it takes to deploy sensors into the deep ocean. And of course, many solutions have been tried -- from wave-actuated devices to surface drifters to sun-powered electrical drives -- each with their own compromises. Our team breakthrough came from an unlikely source -- the pursuit of the world speed record in a wind-powered land yacht. It took 10 years of research and development to come up with a novel wing concept that only uses three watts of power to control and yet can propel a vehicle all around the globe with seemingly unlimited autonomy. By adapting this wing concept into a marine vehicle, we had the genesis of an ocean drone.
Mais tout ça nous est presque invisible. Le défi de l'étude de ces variables à grande échelle est l'énergie, l'énergie qu'il faut pour déployer des capteurs dans les grands fonds. Bien sûr, d'autres solutions ont été envisagées, comme les systèmes actionnés par la houle, les dériveurs de surface, ou les moteurs électriques solaires, chaque solution ayant ses compromis. Notre découverte s'est faite grâce à une chose surprenante : la course au record de vitesse mondial en char à voile porté par le vent. Il a fallu 10 ans de recherche et développement pour inventer un nouveau type de voile qui n'a besoin que de trois watts d'énergie pour être contrôlée mais peut tout de même entraîner un véhicule autour du monde avec une autonomie apparemment infinie. En adaptant ce type de voile pour un véhicule marin, nous avons obtenu la base d'un drone marin.
Now, these are larger than they appear. They are about 15 feet high, 23 feet long, seven feet deep. Think of them as surface satellites. They're laden with an array of science-grade sensors that measure all key variables, both oceanographic and atmospheric, and a live satellite link transmits this high-resolution data back to shore in real time. Our team has been hard at work over the past few years, conducting missions in some of the toughest ocean conditions on the planet, from the Arctic to the tropical Pacific. We have sailed all the way to the polar ice shelf. We have sailed into Atlantic hurricanes. We have rounded Cape Horn, and we have slalomed between the oil rigs of the Gulf of Mexico. This is one tough robot.
Toutefois, ils sont plus gros qu'ils en ont l'air. Ils font 4,5 mètres de haut, 7 de large, 2 de profondeur. Ce sont un peu des satellites de surface. Ils sont chargés de toutes sortes de capteurs très précis qui mesurent les variables importantes, aussi bien océanographiques qu'atmosphériques, et une liaison satellite directe transmet ces données haute-définition au continent, en temps réel. Notre équipe a beaucoup travaillé ces dernières années, en effectuant des missions dans les mers les plus hostiles de la planète, de l'Arctique jusqu'aux tropiques. Nous avons navigué jusqu'à la barrière de glace. A travers des ouragans dans l'Atlantique. Nous avons contourné le Cap Horn, et slalomé entre les plateformes pétrolières du Golfe du Mexique. Ce robot est sacrément coriace.
Let me share with you recent work that we did around the Pribilof Islands. This is a small group of islands deep in the cold Bering Sea between the US and Russia. Now, the Bering Sea is the home of the walleye pollock, which is a whitefish you might not recognize, but you might likely have tasted if you enjoy fish sticks or surimi. Yes, surimi looks like crabmeat, but it's actually pollock. And the pollock fishery is the largest fishery in the nation, both in terms of value and volume -- about 3.1 billion pounds of fish caught every year.
Regardons maintenant le travail que nous avons effectué autour des îles Pribilof. C'est un petit archipel au milieu de la mer de Béring, entre les États-Unis et la Russie. Dans la mer de Béring, on rencontre le colin d'Alaska, un poisson à chair blanche qui ne vous dit peut-être rien, mais que vous avez sans doute mangé dans des bâtonnets de poisson ou surimi. Oui, le surimi ressemble à du crabe, mais en réalité, c'est du colin. La pêche au colin est l'une des plus importantes des États-Unis, en termes de valeur et de volume. Environ 1,5 milliard de kilo de colin sont pêchés chaque année.
So over the past few years, a fleet of ocean drones has been hard at work in the Bering Sea with the goal to help assess the size of the pollock fish stock. This helps improve the quota system that's used to manage the fishery and help prevent a collapse of the fish stock and protects this fragile ecosystem. Now, the drones survey the fishing ground using acoustics, i.e., a sonar. This sends a sound wave downwards, and then the reflection, the echo from the sound wave from the seabed or schools of fish, gives us an idea of what's happening below the surface. Our ocean drones are actually pretty good at this repetitive task, so they have been gridding the Bering Sea day in, day out.
Donc ces dernières années, une flotte de drones marins a durement travaillé dans la mer de Béring dans le but de déterminer la taille des stocks de colin. C'est utile pour améliorer les quotas mis en place pour réguler la pêche, et pour empêcher un déclin des stocks de colin, et donc protéger cet écosystème fragile. Les drones sondent la zone de pêche en utilisant l'acoustique, c'est-à-dire un sonar. Le sonar envoie une onde sonore vers le fond, et l'écho de l'onde sonore qui provient des fonds marins ou des bancs de poisson, nous donne une idée de ce qu'il se passe sous l'eau. Nos drones sont très forts pour cette tâche répétitive, donc ils ont quadrillé la mer de Béring, jour après jour.
Now, the Pribilof Islands are also the home of a large colony of fur seals. In the 1950s, there were about two million individuals in that colony. Sadly, these days, the population has rapidly declined. There's less than 50 percent of that number left, and the population continues to fall rapidly. So to understand why, our science partner at the National Marine Mammal Laboratory has fitted a GPS tag on some of the mother seals, glued to their furs. And this tag measures location and depth and also has a really cool little camera that's triggered by sudden acceleration. Here is a movie taken by an artistically inclined seal, giving us unprecedented insight into an underwater hunt deep in the Arctic, and the shot of this pollock prey just seconds before it gets devoured.
Aux îles Pribilof, on trouve aussi une grande colonie d'otaries à fourrure. Dans les années 50, cette colonie comptait deux millions d'individus. Malheureusement, cette population a rapidement diminué. Elle a diminué de plus de 50%, et continue de diminuer encore aujourd'hui. Pour comprendre cela, notre partenaire au laboratoire national des mammifères marins a posé des balises GPS sur certaines otaries femelles, collées à leur fourrure. Ces balises mesurent la localisation et la profondeur, et ont aussi une super petite caméra qui est déclenchée par l'accélération soudaine. Voici un film réalisé par une otarie artiste, qui nous donne un aperçu jamais vu d'une partie de chasse sous-marine au fin fond de l'Arctique, et une photo de ce colin juste avant qu'il ne soit dévoré.
Now, doing work in the Arctic is very tough, even for a robot. They had to survive a snowstorm in August and interferences from bystanders -- that little spotted seal enjoying a ride.
Travailler dans l'Arctique est très dur, même pour un robot. Ils ont dû survivre à une tempête de neige en août et aux interférences des passants, comme ce petit phoque tacheté qui profite du voyage.
(Laughter)
(Rires)
Now, the seal tags have recorded over 200,000 dives over the season, and upon a closer look, we get to see the individual seal tracks and the repetitive dives. We are on our way to decode what is really happening over that foraging ground, and it's quite beautiful. Once you superimpose the acoustic data collected by the drones, a picture starts to emerge. As the seals leave the islands and swim from left to right, they are observed to dive at a relatively shallow depth of about 20 meters, which the drone identifies is populated by small young pollock with low calorific content. The seals then swim much greater distance and start to dive deeper to a place where the drone identifies larger, more adult pollock, which are more nutritious as fish. Unfortunately, the calories expended by the mother seals to swim this extra distance don't leave them with enough energy to lactate their pups back on the island, leading to the population decline. Further, the drones identify that the water temperature around the island has significantly warmed. It might be one of the driving forces that's pushing the pollock north, and to spread in search of colder regions. So the data analysis is ongoing, but already we can see that some of the pieces of the puzzle from the fur seal mystery are coming into focus.
Les balises des otaries ont enregistré plus de 200 000 plongées cette saison, et si on regarde de plus près, on peut voir le trajet de chaque otarie et les plongées répétitives. Nous sommes sur le point de décoder ce qu'il se passe dans cette zone de chasse, et c'est magnifique. Si l'on superpose les données acoustiques collectées par les drones, on commence à comprendre. Quand les otaries quittent les îles et nagent de gauche à droite, on voit qu'elles ne plongent qu'à une profondeur de 20 mètres, ce que le drone identifie comme la zone où vivent les jeunes colins avec une faible teneur en calories. Les otaries nagent ensuite beaucoup plus loin et plus profond dans une zone où le drone identifie des colins adultes plus gros, qui sont des poissons plus nourrissants. Malheureusement, les calories dépensées par les mères otaries pour nager sur cette distance supplémentaire, ne leur laissent pas assez d'énergie pour allaiter leurs petits sur l'île, ce qui mène à un déclin de la population. De plus, les drones indiquent que la température de l'eau autour de l'île a beaucoup augmenté. C'est peut-être une des raisons qui poussent le colin à aller vers le nord et à se séparer pour chercher des régions plus froides. On est en train d'analyser ces données, mais on peut déjà voir que certaines pièces du puzzle du mystère des otaries commencent à devenir claires.
But if you look back at the big picture, we are mammals, too. And actually, the oceans provide up to 20 kilos of fish per human per year. As we deplete our fish stocks, what can we humans learn from the fur seal story? And beyond fish, the oceans affect all of us daily as they drive global weather systems, which affect things like global agricultural output or can lead to devastating destruction of lives and property through hurricanes, extreme heat and floods. Our oceans are pretty much unexplored and undersampled, and today, we still know more about other planets than our own.
Mais prenons du recul : nous sommes aussi des mammifères. Et l'océan nous donne jusqu'à 20 kg de poisson par humain par an. Alors que l'on vide nos stocks de poisson, que peut nous apprendre l'histoire des otaries ? Et au-delà des poissons, l'océan nous affecte quotidiennement car il est à l'origine des climats, qui ont un effet sur l'agriculture mondiale ou peuvent causer la destruction de vies et de biens à travers les ouragans, la chaleur extrême ou les inondations. Nos océans sont quasiment inexplorés et peu échantillonnés, et aujourd'hui, nous connaissons mieux les autres planètes que la nôtre.
But if you divide this vast ocean in six-by-six-degree squares, each about 400 miles long, you'd get about 1,000 such squares. So little by little, working with our partners, we are deploying one ocean drone in each of those boxes, the hope being that achieving planetary coverage will give us better insights into those planetary systems that affect humanity.
Mais si on divisait cet océan en des carrés de six degrés de côté, chacun d'environ 650 km de long, on obtiendrait près de 1 000 carrés. Donc petit à petit, avec nos partenaires, nous déployons un drone dans chacun de ces carrés, en espérant qu'en couvrant la surface de la planète, nous aurons un meilleur aperçu de ces systèmes planétaires qui affectent l'humanité.
We have been using robots to study distant worlds in our solar system for a while now. Now it is time to quantify our own planet, because we cannot fix what we cannot measure, and we cannot prepare for what we don't know.
Nous utilisons des robots pour étudier des planètes de notre système solaire depuis un certain temps. Il est donc temps de quantifier notre propre planète, car on ne peut pas résoudre ce que l'on ne peut pas mesurer, et on ne peut pas se préparer pour l'inconnu.
Thank you.
Merci.
(Applause)
(Applaudissements)