Концепция автономных судов, использующих передовой цифровой и искусственный интеллект на море, также, как беспилотные автомобили на суше и беспилотные летательные аппараты, возникла в сфере судостроения, офшорной и судоходной промышленности. Автономное судоходство все еще находится в зачаточном состоянии, но поскольку морской мир становится все более цифровым и связанным, судовладельцы должны понимать его потенциальные преимущества. «Автономное судно» — это довольно широкий термин. Фактически, суда могут иметь одну или несколько автономных бортовых функций, например, управляться удаленно с берега или выполнять свои обычные операции с помощью автоматизированных систем без вмешательства человека.

Сегодня таких судов немного, и для большинства из них автономность остается вопросом степеней. Тем не менее, Международная морская организация (International Maritime Organization — IMO) присвоила автономно управляемым судам название MASS (Maritime Autonomous Surface Ship) и начала обсуждать правовые нормы его безопасности еще в 2018 году. Тогда IMO ожидала, что исследования и разработки будут идти в направлении того, что система справится с большинством стандартных ситуаций, а экипаж будет играть роль только в чрезвычайных ситуациях, но с развитием технологий Интернета вещей, машинного обучения и искусственного интеллекта ситуация меняется.

В судостроительной отрасли также смешиваются и используются различные термины, такие как умные суда, автономные суда и беспилотные суда:

• Умный корабль. Комплексная технология, которая применяет передовое оборудование и ИКТ к значимым кораблям
• Частично автономный корабль. Интеграция IoT, платформы и технологии управления в существующие корабли. В данном случае судно может управляться минимальным экипажем, так как система частично заменяет роли, которые играл экипаж судна.
• Полностью автономный корабль. Полностью автономная работа, которая может управляться без вмешательства человека

В чем разница между автономностью и автоматизацией?

Концепция автономности включает различные степени, и судоходная отрасль еще не установила точные рамки для их определения. Пока что автономность определяется на основе двух факторов: степени автоматизации и степени контроля. Степень автоматизации представляет собой степень принятия решений, переданных человеком системе. Это способ позволяет провести черту между ролями человека и системы, поскольку система выполняет различные функции. Влияние системной ошибки будет преобладающим при высокой степени автоматизации, тогда как влияние человеческой ошибки будет преобладать при низкой степени. Сегодня для судов, по примеру автомобилей, предварительно определены четыре степени автономности:

• Уровень автономности 1. Судно с автоматизированными процессами и поддержкой принятия решений.
• Уровень автономности 2. Дистанционно управляемое судно с экипажем на борту.
• Уровень автономности 3. Дистанционно управляемое судно без экипажа на борту.
• Уровень автономности 4. Полностью автономное судно.

В чем заключаются преимущества автономных судов?

Главное преимущество автономного судна заключается в его повышенной безопасности, которая вытекает из снижения фактора человеческой ошибки. Благодаря высокой степени автоматизации и улучшенной поддержке принятия решений меньшие экипажи управляют более интеллектуальными судами, которые также, как правило, являются более безопасными. Есть области, в которых технология может оказаться точнее человеческих чувств, например, с помощью обнаружения объектов на основе отслеживания многочисленных датчиков, а не традиционного наблюдения. Однако в ближайшие годы на борту судов по-прежнему будут находиться экипажи, а автоматизированные системы будут все больше оказывать им поддержку в управлении судном.

С начала XXI века радары, лидары, сонары и камеры эволюционировали настолько, что вполне могут стать «глазами» автономных судов, позволяя им воспринимать свое окружение с удивительной точностью. Эти датчики и легли в основу способности автономных судов чувствовать и реагировать на свое окружение. Второе десятилетие нового века стало поворотным моментом, поскольку возможности искусственного интеллекта и машинного обучения начали формировать автономный морской ландшафт. Исследователи и компании приступили к пилотным проектам и испытаниям, чтобы продемонстрировать реальные возможности беспилотной навигации. Эти усилия часто были сосредоточены на конкретных задачах, таких как безопасное пересечение автономными судами оживленных судоходных путей или навигация по сложным каналам. И сегодня на морских просторах уже можно встретить частично автономные судна разных размеров, от небольших лодок до больших контейнеровозов, которые служат таким целям, как транспортировка грузов, наблюдение за морскими районами, проведение исследований и многое другое.

Автономные суда могут планировать лучшие маршруты, как опытные путешественники. Они выбирают самые быстрые пути, учитывая такие факторы, как погода и движение других судов. Это означает, что они потребляют меньше топлива и быстрее достигают пункта назначения. Кроме того, они могут плыть днем и ночью без перерывов, делая судоходство более быстрым и эффективным. Используя топливо более разумно и выбирая более короткие маршруты, они приносят меньше вреда природе. И последнее, но не менее важное: автономные суда — это пионеры новых идей. Они вдохновляют на создание новых технологий, таких как суперумные порты и причудливые системы связи, делая морской мир более захватывающим и конкурентоспособным.

Регулирование и промышленное внедрение

По мере развития технологий развивались и дискуссии, касающиеся нормативных и правовых аспектов автономной навигации. Международные морские организации, правительства и заинтересованные стороны отрасли ведут диалоги, направленные на создание структуры, которая будет решать вопросы безопасности, ответственности и эксплуатационных стандартов для автономных судов. Продолжающиеся усилия по определению правил подчеркивают серьезность перехода от теории к практике в автономных морских операциях. Морская отрасль работает на международном уровне, и гармонизация этих правил для автономных судов в различных юрисдикциях является сложной задачей. Создание единой правовой базы, охватывающей такие вопросы, как ответственность в случае аварий, протоколы предотвращения столкновений и соблюдение морских правил, является задачей, требующей сотрудничества между странами и организациями.

Тем не менее, сегодня все больше игроков начинают инвестировать в исследования и разработки в этой области. Процветает сотрудничество между технологическими гигантами, судоходными компаниями и исследовательскими институтами. Интеграция автономных систем в существующие суда и разработка специализированных автономных судов для конкретных задач продемонстрировали стремление отрасли исследовать и адаптироваться к этой преобразующей волне.

Возможные проблемы, связанные с автономными судами

Хотя автономные суда обладают целым кладезем преимуществ, необходимо взглянуть и на обратную сторону. Одной из главных проблем автономных судов является обеспечение их безопасности и надежности. Хотя эти суда предназначены для самостоятельного плавания, всегда есть опасения относительно того, насколько хорошо они смогут отреагировать на непредвиденные ситуации. Отсутствие человеческого фактора на борту поднимает вопросы о том, сможет ли технология надежно справляться со сложными и динамичными морскими условиями. Поиск правильного баланса между человеческим вмешательством и автономным принятием решений может быть сложной задачей. Операторы судов должны иметь возможность вмешаться, если технология сталкивается с ситуациями, с которыми она не может справиться, но чрезмерная зависимость от человеческого контроля может подорвать преимущества автоматизации. Разработка эффективных интерфейсов человек-машина, которые обеспечивают плавное взаимодействие, может сыграть здесь решающее значение.

Поскольку автономные суда в значительной степени зависят от цифровых технологий, они становятся уязвимыми для кибератак. Хакеры потенциально могут получить несанкционированный доступ к судовым системам, нарушив навигацию, связь и другие критически важные функции. Обеспечение надежных мер кибербезопасности имеет важное значение для предотвращения таких угроз. Сложная сеть датчиков, искусственного интеллекта и взаимосвязанных систем, которые питают автономные суда, также вносит сложность с точки зрения обслуживания и ремонта. Обеспечение того, чтобы эти технологии продолжали правильно функционировать в суровых морских условиях и были легко обслуживаемы при необходимости, является логистической проблемой.

Концепция автономных судов поднимает и этические вопросы о возможных потерях рабочих мест для экипажей и потере человеческого участия в морских операциях. Необходимо рассмотреть вопрос принятия обществом этих технологических изменений, особенно с точки зрения безопасности, влияния на рабочие места и общей роли людей в морских начинаниях. Хотя автономные суда предлагают потенциальные экологические преимущества, такие как оптимизированные маршруты и сниженный расход топлива, необходимо оценить их полное воздействие на окружающую среду. Это включает оценку их энергопотребления, материалов, используемых при их строительстве, и потенциальных нарушений морских экосистем.

Пионеры автономного судоходства

Rolls-Royce уже некоторое время занимается созданием технологий автономного управления для судов. В компании придумали различные системы и инструменты, такие как автономное рулевое управление, управление самим судном и взятие его под контроль. Еще в сентябре 2021 года появились новости о том, что Rolls-Royce объединила усилия с Sea Machines Robotics. Это партнерство заключается в совместной работе по созданию систем управления судном, которые могут выполнять задачи как самостоятельно, так и с небольшой помощью человека. Эти новые системы призваны сделать судовую систему управления mtu NautIQ от Rolls-Royce еще лучше.

Интеллектуальная система mtu NautIQ CoPilot помогает капитану проложить оптимальный маршрут и корректирует его работу в реальном времени. Она может работать в режиме автопилота, полностью заменив собой человека, или просто давать советы капитану, оценивая его действия. Установив CoPilot, можно серьезно снизить затраты, расход топлива и выбросы. От рутинной работы экипаж освобождает cистема mtu NautIQ CoOperate. Она берет на себя большую часть повторяющихся задач, способна к обучению и может работать автономно. Беспроводная система mtu NautIQ CoDirect контролирует двигатели, рулевое управление, лебедки и краны с расстояния до 1000 метров. Например, оператор буксира может уйти из рубки, чтобы управлять судном дистанционно, из места с лучшей видимостью.

Норвежская фирма Kongsberg Maritime, известная своим опытом в области морских технологий и обороны, последовательно занимается разработкой автономных судов, а также сотрудничает с различными производителями судов. Так, например, в марте прошлого года на воду было спущено первое безэкипажное исследовательское судно Reach Remote 1. Два двигателя Volvo Penta D13-600 MH мощностью 441 кВт позволяют судну развивать скорость до 11 узлов. При средней скорости в 9 узлов автономность судна составит 30 дней. По всему корпусу установлены множественные датчики, позволяющие судну работать, как в режиме дистанционного управления, так и в полностью автономном. Reach Remote 1 может выполнять все виды традиционных морских исследовательских задач, таких как исследование и картография морского дна, обследование трубопроводов и подводных кабелей и другие. Автоматизированные функции повышают скорость и эффективность выполнения задач, а система планирования миссий имеет автоматическое распознавание и машинное обучение, все данные могут обрабатываться прямо на борту судна и дублироваться на береговой центр. Плюс к этому, на борту Reach Remote 1 имеется несколько беспилотных подводных аппаратов.

Финское предприятие Wärtsilä, известное своими энергетическими решениями в морском и энергетическом секторах, активно занимается созданием и поставкой автономных судоходных решений. Некоторые из их заметных предложений включают Wärtsilä Advanced Assistance Systems, Wärtsilä SmartMove, Wärtsilä Smart Sensors и Wärtsilä Smart Panoramic Edge Camera System. В частности, в 2020 году Wartsila объявила о партнерстве с ABB, направленном на расширение их спектра автономных судоходных решений. Кроме того, в 2019 году Wärtsilä осуществила автономный переход 80-метрового парома Folgefonn в Норвегии. Во время теста Folgefonn был полностью автономным и без вмешательства человека посетив три разных порта. Паром смог покинуть пристань, маневрировать из гавани, отплыть в следующий порт захода, маневрировать через вход в гавань и припарковаться рядом с терминалом.

Американская некоммерческая организация ProMare занимается продвижением прогресса автономных судов. Эта организация посвятила значительное время развитию автономного судоходства, что привело к созданию различных средств, в частности автономных навигационных систем. В качестве примера можно привести сотрудничество ProMare с IBM, в рамках кторого был реализован проект по созданию независимого судна под названием Mayflower. 15-метровым кораблем Mayflower, прошедшим в 2022 году путем легендарного одноименного корабля, на котором в 1620 году в Северную Америку прибыли одни из первых английских поселенцев, управлял искусственный интеллект. Капитана, штурмана и механика не было на борту. Питание устройства организовали за счет солнечных батарей. На борту судна также были видеокамеры и научная аппаратура, которые брали пробы воды, записывали температуру, уровень соли, звуки и т.д.

Компания DNV GL со штаб-квартирой в Норвегии специализируется на предоставлении технических рекомендаций и решений по управлению рисками для энергетического и морского секторов. В апреле 2022 года DNV совместно с Kongsberg Maritime, Kongsberg Seatex, Bastø Fosen и NTNU представили инициативу SAFEMATE — совместное начинание в области технологий морской автономии. Основная цель этого проекта заключается в совершенствовании и оценке надежности и эффективности систем самоуправляемой навигации. В качестве ощутимого результата этого сотрудничества стороны провели пробный запуск парома Bastø Fosen VI, чтобы оценить его производительность с точки зрения безопасности и эффективности. Полностью интегрированная цифровая система на Bastø Fosen VI автоматически выполняет все функции швартовки и пересечения с высокой и повторяемой степенью точности, гарантируя, что передовая практика соблюдается до мельчайших деталей при каждом транзите. Тем не менее, судно укомплектовано полным экипажем.

Компания ABB, головной офис которой находится в Швейцарии, специализируется на поставках инноваций в области электропитания и автоматизации. Их цель заключается в развитии автономного судоходства. В качестве примера можно привести тот факт, что в 2020 году компания инициировала партнерство с Keppel Marine и Deepwater Technology (KMDTech). Благодаря этому сотрудничеству ABB взяла на себя задачу совместного развития технологий для самоуправляемых судов. Примечательной инициативой в рамках этого проекта является модернизация 32-метрового портового буксира Maju 510 с использованием передовых цифровых технологий в порту Сингапура. Испытание дистанционного управления портовым буксиром, которое проходило в Лаборатории морских инноваций Морской и портовой администрации Сингапура, было успешно проведено в апреле 2021 года. Компания ABB поставила интегрированное решение для дистанционного и автономного управления судном на базе решений АВВ Ability Marine Pilot. Цифровое решение ABB Ability Marine Pilot Vision консолидирует показания датчиков бортовых систем для обеспечения комплексной ситуационной осведомленности, в то время как система ABB Ability Marine Pilot Control выполняет команды маневрирования и управления судном.

Прокладывая курс на будущее морской навигации

Завершая это путешествие в мир автономных судов, помните, что приключение еще только начинается. Волны перемен, которые они создают, ведут нас к интересному будущему, где инновации не знают границ.