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.
Sabemos mais sobre outros planetas do que o nosso próprio, e hoje, eu quero mostrar um novo tipo de robô criado para nos ajudar a entender melhor o nosso planeta. Ele pertence a uma categoria conhecida na comunidade oceanográfica como veículo autônomo de superfície, ou USV, e ele não usa combustível. Ao invés disso, ele depende da energia eólica para a propulsão e ainda assim, ele pode velejar pelo mundo por meses. Eu gostaria de compartilhar com vocês por que ele foi criado, e o que ele significa para vocês.
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.
Alguns anos atrás, eu estava num barco à vela, viajando pelo Pacífico, de São Francisco ao Havaí. Eu havia passado os últimos dez anos trabalhando sem parar, desenvolvendo videogames para milhares de usuários, e eu queria dar uma pausa para refletir e obter um tempo para pensar. Eu era o navegador a bordo, e numa tarde, depois de uma longa sessão analisando dados do tempo e delimitando nossa direção, fui ao deque e vi um lindo pôr do sol. E um pensamento me ocorreu: quanto sabemos sobre os nossos oceanos? O Pacífico se desenrolava ao meu redor até onde os olhos podiam ver e as ondas atingiam nosso barco com força como um lembrete da sua força desconhecida. Quanto realmente sabemos sobre os nossos oceanos? Eu decidi descobrir.
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.
O que descobri rapidamente é que não sabemos muito. A primeira razão é a vastidão do oceano, cobrindo 70% do planeta, e ainda assim, sabemos que ele orienta complexos sistemas planetários como o clima global, que afeta a todos nós, diariamente, às vezes dramaticamente. Mas essas atividades ainda são invisíveis para nós.
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.
Dados do oceano são escassos, seja qual for o padrão medido. De volta à terra, me acostumei a acessar vários sensores, bilhões deles, para ser preciso. Mas no mar, dados in loco são escassos e caros Por quê? Porque eles dependem de um pequeno número de navios e boias. A pouca quantidade dessas ferramentas foi uma grande surpresa. Nossa Administração Nacional do Oceano e Atmosfera, também conhecida como NOAA, tem apenas 16 navios, e existem menos que 200 boias costeiras pelo mundo. É fácil de entender o motivo: o oceano é um lugar hostil, e para coletar dados in loco, precisamos de um navio grande, capaz de carregar muito combustível e uma grande equipe, custando centenas de milhões de dólares cada ou, grande boias amarradas ao assoalho oceânico com cabos de quase 7 km e mantidas abaixo da superfície por uma série de rodas de trem, o que é perigoso de implementar e caro de manter.
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.
E quanto aos satélites? Podem perguntar. Satélites são fantásticos, e nos ensinaram muito sobre a amplitude nas últimas décadas. Entretanto, o problema com satélites é que eles podem ver através de apenas um micrômetros da superfície oceânica. Eles têm uma resolução espacial e temporal pobre, e seus sinais precisam ser corrigidos por causa de nuvens e efeitos terrestres e outros fatores.
So what is going on in the oceans? And what are we trying to measure? And how could a robot be of any use?
Então, o que está acontecendo nos oceanos? E o que estamos tentando medir? E como um robô poderia ser útil?
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.
Vamos focar um pequeno cubo no oceano. Uma das coisas chaves que queremos entender é a superfície, porque ela, se pensarem, é o centro de toda interação entre o ar e o oceano. É a interface que permite o transporte de toda energia e gases. Nosso Sol emite energia, que é absorvida pelo oceano como calor e parte dele é liberado para a atmosfera. Gases na atmosfera como o CO2 são dissolvidos nos oceanos. Pra ser preciso, cerca de 30% do CO2 global é absorvido pelo oceano. Plâncton e microrganismos liberam oxigênio para a atmosfera, de forma que cada respiração sua vem do oceano.
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.
Algo desse calor gera evaporação, o que cria as nuvens e, por fim, leva à precipitação. E os gradientes de pressão criam ventos na terra, o que movimenta a umidade na atmosfera. Parte do calor é radiado para o oceano profundo e fica armazenado em diferentes camadas, o oceano agindo como um caldeirão planetário para armazenar toda essa energia, que pode ser liberada em eventos espontâneos como furacões ou fenômenos longos como o El Niño. Essas camadas podem se misturar por correntes de ressurgência ou correntes horizontais, que são essenciais para transportar calor dos trópicos para os polos. E claro, tem a vida marinha, ocupando o maior ecossistema em volume no planeta, de microrganismos a peixes, até mamíferos marinhos como focas, golfinhos e baleias.
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.
Mas muito disso é invisível para nós. O desafio em estudar essas variáveis em escala é a energia, a energia necessária para implementar censores no fundo do oceano. E, claro, muitas soluções foram tentadas: de dispositivos atuados por ondas a mapeadores de superfície até aparelhos carregados pela energia solar, cada um com seus entraves. A descoberta de nosso time veio de uma fonte improvável: a busca do recorde mundial de velocidade num iate carregado pela energia eólica. Isso levou dez anos de pesquisa e desenvolvimento para trazer o conceito novo de asa que utiliza apenas três watts de energia para controlar e ainda pode impulsionar um veiculo pelo globo com uma aparente autonomia ilimitada. Adaptando esse conceito para um veículo marinho, tivemos o nascimento de um drone para o oceano.
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.
Esses são maiores do que parecem. Eles têm cerca de 4,5 m de altura 7 m de largura, 2 m de profundidade. Pensem neles como satélites de superfície. Eles são pousados com uma série de sensores escolares que medem todas as variáveis, do oceano e da atmosfera, e um link do satélite transmite ao vivo esses dados em alta resolução para a superfície em tempo real. Nosso time tem trabalhado muito nos últimos anos, conduzindo missões nas piores condições oceânicas no planeta, do Ártico até o Pacífico tropical. Velejamos até as geleiras polares. Velejamos por furacões no Atlântico. Circundamos Cape Horn, e passamos pelas plataformas de óleo no Golfo do México. Este é um robô resistente.
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.
Deixem-me compartilhar com vocês um trabalho recente que fizemos ao redor das Ilhas de Pribilof. Esse é um pequeno grupo de ilhas, distante no gelado Mar de Bering entre os EUA e a Rússia. O Mar de Bering é o lar do "walleye pollock", um peixe branco que vocês não devem reconhecer, mas que podem ter comido se gostam de espetos ou surimi. Sim, surimi parece com carne de carangueijo, mas é pollock. E a pesca desse peixe é a maior pesca no país, tanto em valor quanto em volume: cerca de 1,4 bilhões de quilogramas de peixe capturados todo ano.
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.
Então, nos últimos anos, um grupo de drones oceânicos tem trabalhado duro no Mar de Bering a fim de acessar o tamanho da reserva de peixe pollock. Isso ajuda a criar o sistema de cota que é usado para administrar a pesca e ajuda a prevenir o colapso do estoque e protege o frágil ecossistema. Os drones fiscalizam a área de pesca usando acústica, um sonar. Ele envia uma onda sonora para baixo, e a reflexão, o eco da onda de som vinda do grupo de peixes, nos fornece uma ideia do que acontece abaixo da superfície. Nossos drones são muito bons nessa tarefa repetitiva, eles têm mapeado o Mar de Bering dia e noite.
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.
As Ilhas Pribilof são também o lar de uma colônia de lobos-marinhos. Nos anos 1950, existiam cerca de 2 milhões de indivíduos nessa colônia. Lamentavelmente, hoje em dia, a população tem diminuído. Há menos de 50% desse número, e a população continua a diminuir rapidamente. Então, para entender o motivo, nosso parceiro científico no Laboratório Nacional de Mamíferos Marinhos colocou uma etiqueta GPS em algumas mães da espécie, colado em seus pelos. E esse aparelho mede a localização e a profundidade, e também tem uma pequena câmera que é ligada pela aceleração. Aqui está um vídeo capturado por um leão-marinho artista, nos oferecendo raras informações em uma caça abaixo da água no fundo de Ártico, e a filmagem dessa presa de pollock antes de ser devorada.
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.
Fazer trabalho no Ártico é muito difícil, até para um robô. Eles tiveram que superar uma tempestade em agosto, e interferências de espectadores; aquele pequeno leão-marinho, pegando carona.
(Laughter)
(Risos)
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.
As etiquetas gravaram mais de 200 mil mergulhos na temporada, e um olhar mais de perto, podemos ver a trilha dos leões-marinhos e seus mergulhos repetitivos. Estamos próximos de descobrir o que está acontecendo nesse terreno selvagem, e é muito bonito. Quando sobrepomos os dados acústicos capturados pelos drones, uma imagem começa a surgir. Com a saída dos leões-marinhos, nadando da esquerda para a direita, eles são vistos mergulhando em um nível relativamente raso de 20 metros, que o drone identifica como uma área ocupada por pequenos pollocks com poucas calorias. Os leões-marinhos começam a nadar mais longe e a mergulhar mais fundo para um lugar onde o drone detecta pollocks maiores e adultos, com mais nutrientes. Infelizmente, as calorias usadas pelas fêmeas de leão-marinho para nadar essa distância extra não as deixam com energia suficiente para amamentar sua cria na ilha, levando à queda da população. Além disso, o drone detecta que a temperatura da água ao redor da ilha tem esquentado. Isso pode estar impelindo os pollocks para o norte, em busca de regiões mais frias. A análise de dados está ocorrendo, mas já podemos enxergar que algumas peças do problema dos leões-marinhos estão se encaixando.
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.
Mas se retornarmos à visão mais ampla, somos mamíferos, também. E o oceano oferece cerca de 20 quilos de peixes por humano cada ano. À medida que esgotamos as reservas de peixe, o que podemos tirar da história dos leões-marinhos? E além dos peixes, os oceanos nos afetam diariamente já que influenciam sistemas globais que afetam coisas como a produção agrícola do mundo ou podem provocar a devastação de vidas e propriedades com furacões, secas e alagamentos. Nossos oceanos são poucos explorados, e hoje, sabemos mais sobre outros planetas que o nosso próprio.
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.
Mas se dividirmos esse vasto oceano em quadrados de 6 x 6 graus, cada uma com cerca de 600 km de comprimento, teremos cerca de mil desses quadrados. Pouco a pouco, trabalhando com nossos parceiros, estamos implementando um drone oceânico em cada uma dessas caixas, com a esperança de, atingindo cobertura planetária nos dará melhor entendimento sobre esses sistemas planetários que afetam a humanidade.
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.
Temos usado robôs para estudar mundos distantes no sistema solar há um bom tempo. Agora é hora de quantificar nosso planeta, porque não podemos reparar o que não podemos medir, e não podemos nos preparar para o que não conhecemos.
Thank you.
Obrigado.
(Applause)
(Aplausos)