Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Автономные грузовые суда , также известные как автономные контейнеровозы или морские автономные надводные корабли (MASS) , представляют собой суда без экипажа, которые перевозят контейнеры или насыпные грузы по судоходным водам с минимальным вмешательством человека или без него. Различные методы и уровни автономии могут быть достигнуты посредством мониторинга и дистанционного управления с находящегося поблизости пилотируемого корабля, берегового центра управления или с помощью искусственного интеллекта и машинного обучения , позволяя судну самому определять курс действий. [1] [2]

По состоянию на 2019 год в разработке находилось несколько проектов автономных грузовых судов, самым известным из которых является строительство MV  Yara Birkeland . Планируется, что Yara Birkeland выйдет на испытания в 2019 году, а в эксплуатацию - в 2020 году. [3] Автономные грузовые суда некоторыми представителями судоходной отрасли рассматриваются как следующий логический шаг в морском судоходстве , учитывая общую тенденцию автоматизации задач и сокращения количества экипажей на судах. . В 2016 году Оскар Левандер, вице-президент Rolls-Royce по морским инновациям, заявил: «Это происходит. Это не тогда, а когда. Технологии, необходимые для того, чтобы сделать удаленные и автономные корабли реальностью ... Мы увидим дистанционно управляемые корабли. корабль будет в коммерческом использовании к концу десятилетия ». [4]

Другие остались более скептически настроенными, например, генеральный директор крупнейшей судоходной компании в мире Сорен Скоу из Maersk, который заметил, что не видит преимуществ удаления уже сокращенных экипажей с судов, добавив: «Я не ожидаю, что мы будет разрешено плавать вокруг с 400-метровыми контейнеровозами и весом 200 000 тонн без каких-либо людей на борту […] Я не думаю, что это будет фактором эффективности, не в мое время ». [5] [6] Проблемы регулирования, безопасности, права и безопасности рассматриваются как самые большие препятствия на пути к созданию автономных грузовых судов. [7]

Определение [ править ]

Комитет по безопасности на море в Международной морской организации (ИМО) предложил предварительное определение автономных судов как морские Автономные надводные корабли (MASS) , которая включает в себя степень автономии судно может работать независимо от человеческого взаимодействия: [8]

  • Степень первая: судно с автоматизированными процессами и поддержкой принятия решений: моряки находятся на борту, чтобы управлять системами и функциями судна и контролировать их. Некоторые операции могут быть автоматизированы, а иногда и без присмотра, но с моряками на борту, готовыми взять на себя управление.
  • Степень два: Дистанционно управляемое судно с моряками на борту: Судно управляется и управляется из другого места. Моряки доступны на борту, чтобы взять под контроль и управлять судовыми системами и функциями.
  • Степень третья: Дистанционно управляемое судно без моряков на борту: Судно управляется и управляется из другого места. На борту нет моряков.
  • Степень четвертая: полностью автономный корабль: операционная система корабля способна сама принимать решения и определять действия.

Концепции [ править ]

Исследователи из Университета Тромсё предложили различные концепции организации полуавтономного и полностью автономного парусного спорта. [1]

Система «главный-подчиненный» предполагает, что один пилотируемый «главный» корабль используется для координации и наблюдения за группой беспилотных автономных «подчиненных» кораблей, следующих за ним. Персонал с традиционной морской подготовкой, инженерно-технической подготовкой и обучением в области ИКТ будет присутствовать для того, чтобы справиться с внезапными событиями, такими как нарушение связи, пожар или поисково-спасательные операции. Система « Капитан на суше» предусматривает, что корабли могут контролироваться и управляться обученным экипажем из командного центра. Аудиовизуальные технологии помогут экипажу ориентироваться в окружающей среде. Это позволило бы кораблю быть полностью автономным в районах с низкой проходимостью, но управлять им из командного центра в районах с высокой проходимостью, таких как Суэцкий канал или Малаккский пролив.. Полностью автономные операции позволили бы кораблю плавать без какого-либо вмешательства человека, собирая информацию и данные из своего окружения и принимая решения на их основе. Он также может отправлять и получать навигационные и позиционные данные от других автономных кораблей, аналогичные бортовой системе предотвращения столкновений , что позволяет ему принимать безопасные меры в случае необходимости. [1]

Технология [ править ]

См. Также: Автономные роботы

Автономные корабли достигают автономии за счет использования технологий, аналогичных используемым в автономных автомобилях и автопилотах . Датчики предоставляют данные с помощью камер инфракрасного и визуального спектра, дополненных радаром , гидролокатором , лидаром , GPS и AIS, которые могут предоставлять данные для использования в навигации. Другие данные, такие как метеорологические данные и системы глубоководной навигации и движения с берега, помогут судну построить безопасный курс. Затем данные будут обрабатываться системами искусственного интеллекта либо на борту самого судна, либо на берегу, предлагая оптимальный маршрут и схему принятия решений. [9]

Возможные преимущества [ править ]

Безопасность эксплуатации [ править ]

Согласно исследованию, проведенному Allianz в 2018 году, по оценкам, от 75% до 96% несчастных случаев на море вызваны человеческими ошибками, такими как усталость сотрудников, ошибки личного суждения, халатность и недостаточная подготовка. В 2018 году в результате человеческой ошибки погибло 2712 человек, что составило 1,6 миллиарда долларов убытков с 2011 по 2016 год, при этом на долю грузовых судов приходилось 56% всех потерянных судов. [10] Работа на палубе, например во время швартовки, по оценкам, в 5–16 раз опаснее, чем работа на берегу. [11] Некоторые утверждают, что введение полностью автономных и полуавтономных судов снизит количество и серьезность этих аварий как из-за нехватки экипажа на борту, так и из-за лучшей производительности, которую обеспечивают автономные системы.[1] [12]

Снижение затрат [ править ]

Согласно исследованию, проведенному Техническим университетом Дании , по оценкам, расходы на члена экипажа на борту в виде заработной платы, страховки и обеспечения на борту судна составляют около 1 миллиона датских крон или 150 000 долларов в год [13], при этом обычно учитываются расходы на экипаж. примерно на 20–30% от общей стоимости перевозки грузового судна. Полуавтономные или полностью автономные суда потенциально могут снизить и устранить эти затраты, создавая стимул для судоходных компаний, которые стремятся к снижению затрат на все более конкурентном рынке. Однако автономные суда могут увеличивать береговые расходы в виде крупных авансовых инвестиций и содержания центров управления и операций, датчиков, серверов данных и средств связи, таких как спутники с высокой пропускной способностью. [14]

Энергоэффективность и воздействие на окружающую среду [ править ]

Удаление человеческих экипажей позволит строить корабли без судовых сооружений, необходимых для работы человека, например, моста или для жизни людей, таких как спальные помещения, водопровод, столовая и электрическая проводка, что снизит вес и повысит надежность. Это позволит строить автономные корабли легче и меньше использовать их размер для экипажа, уменьшая расход топлива и воздействие на окружающую среду. [15]

Пиратство [ править ]

Компания Rolls Royce утверждала, что пиратская деятельность с низкими технологиями, направленная на корабли и их экипажи, уменьшится в результате того, что корабли станут автономными. Суда могут быть сконструированы таким образом, что на них будет трудно попасть на борт, а доступ для груза и ручное управление будут недоступны. В случае пиратства центры управления могут обездвижить корабль или заставить его идти определенным курсом, пока военно-морские власти не смогут добраться до него. Утверждается, что без присутствия команды для удержания заложников и выкупа грузовые корабли являются менее ценными целями для пиратов. [16]

Возможные проблемы [ править ]

Надежность [ править ]

В настоящее время большинство экипажей на борту коммерческих грузовых судов в основном состоят из штурманов и экипажей двигателей, которые обслуживают силовые установки судна, вспомогательное оборудование, генераторы для производства электроэнергии, сепараторы, насосы, систему охлаждения. Эти системы часто бывают довольно сложными и требуют регулярного обслуживания. Увеличение избыточности рассматривается как решение либо за счет наличия двух систем двигателей, либо за счет использования различных методов движения, которые содержат меньше движущихся частей, таких как электричество на MV  Yara Birkeland . [17]

Регламент [ править ]

Международное регулирование рассматривается как одна из самых больших проблем, с которыми сталкиваются автономные суда. Правило 5 Международных правил предотвращения столкновений судов в море (COLREG) требует присутствия наблюдателей во избежание столкновений, а Международная конвенция по охране человеческой жизни на море (SOLAS) требует, чтобы суда были в состоянии оказывать помощь в поиске и поиске. спасательные операции, например, сбор выживших в случае кораблекрушения. Без каких-либо людей на борту автономных судов соблюдение этих правил будет сложной задачей. ИМО начала работу по пересмотру частей трактатов, касающихся автономного судоходства [18].тем не менее, некоторые утверждают, что работа идет слишком медленно, поскольку разрабатываются передовые технологии и уже готовятся к запуску автономные корабли. [19]

Кибербезопасность [ править ]

Кибератаки стали серьезной угрозой в морском судоходстве, где хакерам удалось взломать такие системы, как AIS, используя дешевые глушители для подделки сигналов GPS и взламывая серверы контейнерных терминалов, чтобы получить грузовые манифесты. [20] Морскую отрасль критикуют за то, что она не может идти в ногу с технологическими инновациями, отстает на 10–20 лет от других отраслей и делает компьютерные сети незащищенными и открытыми для вторжений со стороны организованной преступности и государственных субъектов. [21]

Из-за растущей зависимости от информационных и коммуникационных технологий на полу- и полностью автономных судах кибербезопасность становится еще более серьезной проблемой, которую компаниям необходимо решать. На борту корабля элементы управления и данные могут быть скомпрометированы и уязвимы для кибератак, поскольку автономные корабли требуют постоянного соединения для обеспечения мониторинга и контроля. Сложность конструкции корабля с различными компонентами от разных поставщиков может затруднить обнаружение и предотвращение кибератак. Если автономный корабль подвергнется кибератаке, восстановление контроля над кораблем может стать трудным из-за отсутствия на борту экипажа, который мог бы взять управление в свои руки вручную. Для решения этой проблемы предлагаются специальные системы и оценки рисков для автономных судов. [22]

Другая проблема заключается в том, что из-за увеличения объема передачи данных между кораблями и береговыми командными центрами увеличивается и вероятность «перегрузки данных», когда будут производиться и передаваться огромные объемы необработанных данных. Чтобы добиться более эффективного использования емкости хранения и передачи данных, необходимы интеллектуальные схемы предварительной обработки и сжатия, чтобы снизить вероятность «перегрузки данных». [1]

Проблемы безопасности при реализации [ править ]

Автономные корабли могут повысить безопасность за счет сокращения человеческих ошибок в долгосрочной перспективе, но в течение длительного периода перехода к автономным кораблям они будут работать вместе с кораблями, управляемыми людьми. То, как они будут взаимодействовать друг с другом, может создать трудности в отношении того, кто должен действовать, если корабли находятся на курсе столкновения, или как небольшие суда, такие как низкотехнологичные рыболовные суда, могут взаимодействовать с автономными судами. [23]

Ответственность и правовые вопросы [ править ]

Если авария произойдет с автономным судном, выяснение того, кто будет нести ответственность, создаст сложную задачу, так как несколько сторон, таких как компания, поставщик программного обеспечения, поставщик оборудования или береговые станции мониторинга, могут быть виноваты. Исторически считается, что капитаны полностью командуют кораблями и первыми подвергаются проверке, если что-то действительно происходит. Без четкого руководителя роль международного регулирования заключается в том, чтобы определять, кто в конечном итоге несет ответственность за любые инциденты, связанные с автономными судами. [24]

См. Также [ править ]

  • Беспилотный наземный транспорт
  • М. В. Яра Биркеланд

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d e Батальден, Бьорн-Мортен; Лейкангер, Пер; Широкий, Питер (2017). «На пути к автономным морским операциям». Международная конференция IEEE 2017 года по вычислительному интеллекту и виртуальным средам для измерительных систем и приложений (CIVEMSA) . С. 1–6. DOI : 10,1109 / CIVEMSA.2017.7995339 . ISBN 978-1-5090-4253-1. S2CID  36116862 .
  2. ^ "Некоторые компании, работающие на автономных лодках" . nanalyze.com . Нанализ. 7 мая 2019 . Проверено 2 Октябрь 2019 .
  3. ^ Саввидис, Ник (6 июня 2019). «Революция в области внутреннего судоходства зависит от успеха Yara Birkeland» . Cargowaves.com . FreightWaves, Inc . Дата обращения 29 сентября 2019 .
  4. ^ Левандер, Oskar (21 июня 2016). «Rolls-Royce публикует видение будущего удаленного и автономного судоходства» . Роллс-Ройс . Проверено 30 мая 2019 .
  5. ^ Wienberg, Кристиан (15 февраля 2018). «Генеральный директор Maersk не может представить себе самопарусные коробчатые корабли при его жизни» . Блумберг . Проверено 30 мая 2019 .
  6. ^ «В Maersk автономия - не следующая важная вещь» . Морской исполнительный . Проверено 30 мая 2019 .
  7. ^ «Обзор безопасности и доставки 2018» (PDF) . Allianz Global Corporate & Specialty . 2018 . Проверено 30 мая 2019 .
  8. ^ «Комитет по безопасности на море (MSC), 100-я сессия, 3–7 декабря 2018 г.» . Международная морская организация . Проверено 30 мая 2019 .
  9. ^ Бланке, Могенс; Энрикес, Майкл; Взрыв, Якоб. «Предварительный анализ автономных судов» (PDF) . Датский технический университет . Проверено 30 мая 2019 .
  10. ^ «Обзор безопасности и доставки 2018» (PDF) . Allianz Global Corporate & Specialty . 2018 . Проверено 30 мая 2019 .
  11. ^ Primorac, BB; Парунов, Дж. (2016). «Обзор статистических данных о судовых авариях». GS & Santos (ред.). Морские технологии и инженерия 3 .
  12. ^ Денсфорд, Финк. «Un-man the Decks: Как автономные судоходные суда могут изменить водные пути» . Проверено 30 мая 2019 .
  13. ^ Бланке, Могенс; Энрикес, Майкл; Взрыв, Якоб. «Предварительный анализ автономных судов» (PDF) . Датский технический университет . Проверено 30 мая 2019 .
  14. ^ Беннингтон-Кастро, Джозеф. «Корабли-роботы принесут большую пользу - и выведут капитанов на берег» . NBC News . Проверено 30 мая 2019 .
  15. ^ Бланке, Могенс; Энрикес, Майкл; Взрыв, Якоб. «Предварительный анализ автономных судов» (PDF) . Датский технический университет . Проверено 30 мая 2019 .
  16. ^ Левандер, Oskar (февраль 2017). «Автономные корабли в открытом море». IEEE Spectrum . 54 (2): 26–31. DOI : 10.1109 / MSPEC.2017.7833502 . S2CID 25751721 . 
  17. ^ Бланке, Могенс; Энрикес, Майкл; Взрыв, Якоб. «Предварительный анализ автономных судов» (PDF) . Датский технический университет . Проверено 30 мая 2019 .
  18. ^ «ИМО делает первые шаги для решения проблемы автономных судов» . Международная морская организация . Проверено 30 мая 2019 .
  19. ^ Максвелл, Хизер. «Каковы нормативные барьеры для автономных судов?» . Безопасность4Море . Проверено 30 мая 2019 .
  20. ↑ Уолш, Дон (июль 2015). «Морская кибербезопасность: впереди мелководье?». Труды Военно-морского института США . 141 (7): 4.
  21. ^ Л. Капони, Стивен; Б. Бельмон, Кейт (январь 2015 г.). «Морская кибербезопасность: растущая угроза остается без ответа». Журнал права интеллектуальной собственности и технологий . 27 (1): ф.
  22. ^ Katsikas, Сократис К. (2017). «Кибербезопасность автономного корабля» . Материалы 3-го семинара ACM по киберфизической безопасности систем . ACM: 55–56. DOI : 10.1145 / 3055186.3055191 . ISBN 9781450349567. S2CID  14649581 . Проверено 30 мая 2019 .
  23. ^ Бланке, Могенс; Энрикес, Майкл; Взрыв, Якоб. «Предварительный анализ автономных судов» (PDF) . Датский технический университет . Проверено 30 мая 2019 .
  24. ^ «Обзор безопасности и доставки 2018» (PDF) . Allianz Global Corporate & Specialty . 2018 . Проверено 30 мая 2019 .