Enquanto o Chemistry-Kayak (carinhosamente conhecido como ChemYak) varria as a¡guas do estua¡rio do artico, Victoria Preston estava colada a um monitor em um barco pra³ximo, observando enquanto os sensores do roba´ capturavam novos dados. Ela e sua equipe passaram semanas se preparando para esta implantação. Com apenas uma semana para trabalhar no local, eles estavam aproveitando os longos dias de vera£o para coletar milhares de observações de uma suposta anomalia química associada ao recuo anual da cobertura de gelo.

O roba´ subia e descia o riacho, usando seus sensores químicos para detectar a composição da águacorrente. Suas muitas medições revelaram um influxo macia§o, mas de curta duração, de gases de efeito estufa na águadurante a “descarga” anual do estua¡rio, a  medida que o gelo derretia e diminua­a. Para Preston, o sucesso do experimento foi uma afirmação encorajadora de como as plataformas roba³ticas podem ser aproveitadas para ajudar os cientistas a entender o meio ambiente de maneiras fundamentalmente novas.

Crescendo perto da Baa­a de Chesapeake em Maryland, Preston aprendeu sobre a importa¢ncia da preservação ambiental desde cedo. Ela se apaixonou por como as tecnologias da próxima geração podem ser usadas como ferramentas para fazer a diferença. Em 2016, Preston concluiu seu bacharelado em engenharia roba³tica pelo Olin College of Engineering.

“Meu primeiro projeto de pesquisa envolveu a criação de um drone que pudesse coletar amostras de sopro não invasivas de baleias exalando”, diz Preston. “Parte do nosso trabalho exigia que fizanãssemos detecção automa¡tica, o que permitiria ao drone encontrar o orifa­cio de respiração e rastrea¡-lo. No geral, foi uma a³tima introdução sobre como aplicar os conceitos fundamentais da roba³tica ao mundo real. ”

A pesquisa de graduação de Preston a inspirou a se candidatar a um praªmio Fulbright, que a permitiu trabalhar no Centro de Bioroba³tica em Tallinn, Esta´nia, por nove meses. La¡, ela trabalhou em uma variedade de projetos de roba³tica, como treinar um vea­culo roba³tico para mapear um espaço subaqua¡tico fechado . “Gostei muito da experiência e ajudou a moldar os interesses de pesquisa que mantenho hoje. Tambanãm confirmou que a pós-graduação era o pra³ximo passo certo para mim e para o trabalho que eu queria fazer ”, diz ela.

Apa³s o tanãrmino de seu Fulbright, Preston iniciou seu PhD em aerona¡utica e astrona¡utica e aplicou física e engenharia ocea¢nica por meio de um programa conjunto entre o MIT e o Woods Hole Oceanographic Institution. Seus coorientadores, Anna Michel e Nicholas Roy, a ajudaram a buscar questões tea³ricas e experimentais. “Eu realmente queria ter um relacionamento de consultor com um cientista”, diz ela. “Era uma alta prioridade para mim garantir que meu trabalho sempre fosse uma ponte entre os objetivos da ciência e da engenharia.”

“No geral, vejo os robôs como uma ferramenta para os cientistas. Eles pegam conhecimento, exploram, trazem de volta conjuntos de dados. Em seguida, os cientistas fazem o trabalho real de extrair informações significativas para resolver esses problemas difa­ceis ”, diz Preston.

Os primeiros dois anos de sua pesquisa se concentraram em como implantar robôs em ambientes e processar os dados coletados. Ela desenvolveu algoritmos que podem permitir que o roba´ se mova por conta própria. “Meu objetivo era descobrir como explorar nosso conhecimento do mundo e usa¡-lo para planejar trajeta³rias de amostragem ideais”, diz Preston. “Isso permitiria aos robôs navegar de forma independente para amostrar em regiaµes de alto interesse para os cientistas”.  

Melhorar as trajeta³rias de amostragem torna-se uma grande vantagem quando os pesquisadores estãotrabalhando com tempo limitado ou restrições ora§amenta¡rias. Preston conseguiu implantar seu roba´ no rio Wareham, em Massachusetts, para detectar metano dissolvido e outros gases de efeito estufa, subprodutos de uma matéria-prima química de tratamento de a¡guas residuais e processos naturais. “Imagine que vocêtem uma infiltração de radiação no solo que estãotentando caracterizar. Conforme o roba´ se move, ele pode receber 'flutuações' da radiação ”, diz ela.

“Nosso algoritmo seria atualizado para dar ao roba´ uma nova estimativa de onde poderia estar o vazamento. O roba´ responde movendo-se para aquele local, coletando mais amostras e potencialmente descobrindo o maior ponto de acesso ou a causa do vazamento. Tambanãm constra³i um modelo que podemos interpretar ao longo do caminho. ” Este manãtodo éum grande avanço na amostragem eficiente nas ciências geoquímicas marinhas, uma vez que as estratanãgias hista³ricas significavam coletar amostras aleata³rias de garrafas para serem analisadas posteriormente no laboratório.

Na próxima fase de seu trabalho, Preston vem incorporando um componente importante - o tempo. Isso vai melhorar as explorações que duram vários dias. “Meu trabalho anterior fez esta forte suposição de que o roba´ entra e, quando termina, não hánada diferente no ambiente. Na realidade, isso não éverdade, especialmente para um rio em movimento ”, diz ela. “Agora estamos tentando descobrir como modelar melhor como um espaço muda ao longo do tempo.”

Neste outono, Preston estara¡ viajando no navio de pesquisa do Scripps Institution of Oceanography Roger Revelle para a Bacia de Guaymas, no Golfo da Califa³rnia. A equipe de pesquisa estara¡ lana§ando robôs subaqua¡ticos auta´nomos e operados remotamente perto do fundo da bacia para investigar como as plumas hidrotanãrmicas se movem na coluna de a¡gua. Trabalhando em estreita colaboração com engenheiros da National Deep Submergence Facility e em colaboração com seus conselheiros e colegas de pesquisa no MIT, Preston estara¡ a bordo, dirigindo a implantação dos dispositivos.

“Estou ansioso para demonstrar como nossos desenvolvimentos algora­tmicos funcionam na prática . Tambanãm éemocionante fazer parte de um grupo enorme e diverso que estãodisposto a tentar isso ”, diz ela.

Preston estãoterminando seu quarto ano de pesquisa e estãocomea§ando a olhar para o futuro após seu doutorado. Ela planeja continuar estudando ambientes marinhos e outros afetados pelo clima. Ela émovida por nossa infinidade de perguntas inexploradas sobre o oceano e espera usar seu conhecimento para arranhar suasuperfÍcie. Ela éatraa­da para o campo da sustentabilidade computacional, diz ela, que se baseia em "a ideia éque o aprendizado de ma¡quina, a inteligaªncia artificial e ferramentas semelhantes podem e devem ser aplicadas para resolver alguns dos nossos desafios mais urgentes, e que esses desafios ira£o em por sua vez, mude a forma como pensamos sobre nossas ferramentas. ”

“Este éum momento realmente emocionante para ser um roboticista que também se preocupa com o meio ambiente - e para ser um cientista que tem acesso a novas ferramentas de pesquisa. Talvez eu esteja um pouco otimista demais, mas acredito que estamos em um momento crucial para a exploração. ”