Автономные суда: курс в будущее морского транспорта

Морская отрасль, на которую приходится более 80% мировых торговых перевозок, переживает значительную трансформацию. В авангарде этих изменений находится появление автономных судов, также известных как беспилотные суда. Эти суда, оснащенные передовыми технологиями, такими как искусственный интеллект (ИИ), датчики и системы связи, обещают коренным образом изменить способы перевозки грузов по мировым океанам. В этой статье мы углубимся в мир автономных судов, рассмотрим их технологии, потенциальные преимущества, проблемы и будущее, которое они несут для мировой морской индустрии.

Что такое автономные суда?

Автономные суда — это суда, способные осуществлять навигацию и функционировать без прямого вмешательства человека. Уровень автономии может варьироваться от судов с дистанционным управлением до полностью автономных судов, способных принимать независимые решения. Ключевые компоненты, обеспечивающие автономию, включают:

• Датчики: Радары, лидары, камеры и сонары обеспечивают осведомленность об окружающей обстановке в реальном времени, обнаруживая препятствия, другие суда и погодные условия.
• Навигационные системы: GPS, инерциальные навигационные системы (ИНС) и электронные карты обеспечивают точное позиционирование и планирование маршрута.
• Системы связи: Спутниковая связь, УКВ-радио и каналы передачи данных облегчают удаленный мониторинг, управление и передачу данных.
• Искусственный интеллект (ИИ): Алгоритмы ИИ анализируют данные с датчиков, принимают решения и управляют движением судна, оптимизируя маршруты, избегая столкновений и управляя бортовыми системами.
• Системы управления: Исполнительные механизмы, двигатели и гидравлические системы управляют двигателями судна, рулевым управлением и другими критически важными функциями на основе команд ИИ.

Уровни автономии в судоходстве

Международная морская организация (ИМО) определила четыре степени автономии для морских автономных надводных судов (МАНС):

• Первая степень: Судно с автоматизированными процессами и поддержкой принятия решений. Моряки находятся на борту для эксплуатации и контроля судовых систем.
• Вторая степень: Судно с дистанционным управлением и моряками на борту. Судно контролируется и управляется из другого места, но моряки присутствуют на борту и могут взять управление на себя.
• Третья степень: Судно с дистанционным управлением без моряков на борту. Судно контролируется и управляется из другого места. Моряков на борту нет.
• Четвертая степень: Полностью автономное судно. Операционная система способна самостоятельно принимать решения и определять действия.

В настоящее время большинство проектов автономных судов сосредоточены на достижении второй или третьей степени автономии. Полностью автономные суда (четвертая степень) все еще находятся в разработке и сталкиваются со значительными технологическими и нормативными препятствиями.

Потенциальные преимущества автономных судов

Внедрение автономных судов предлагает множество потенциальных преимуществ для морской отрасли, включая:

Снижение эксплуатационных расходов

Автономные суда могут значительно снизить эксплуатационные расходы за счет устранения необходимости в большом экипаже. Расходы на экипаж, включая зарплаты, проживание и обучение, могут составлять значительную часть общих расходов на судно. Кроме того, оптимизация маршрутов и расхода топлива с помощью систем на базе ИИ может привести к значительной экономии.

Пример: Yara Birkeland, электрический автономный контейнеровоз, разработанный в Норвегии, нацелен на снижение эксплуатационных расходов до 90% по сравнению с обычными судами.

Повышение безопасности

Человеческий фактор является основной причиной морских аварий. Автономные суда могут минимизировать риск человеческой ошибки, полагаясь на датчики, ИИ и автоматизированное принятие решений. Эти системы могут обнаруживать опасности, избегать столкновений и реагировать на чрезвычайные ситуации более эффективно, чем операторы-люди. Однако кибербезопасность также является важным фактором безопасности, который следует учитывать.

Повышение эффективности

Оптимизация маршрутов с помощью ИИ и автоматизированная обработка грузов могут повысить эффективность морских операций. Автономные суда могут выбирать наиболее эффективные маршруты, избегать заторов и оптимизировать погрузку и выгрузку грузов, сокращая время в пути и время оборота.

Пример: Rolls-Royce (теперь часть Kongsberg Maritime) разработала интеллектуальные системы осведомленности, которые могут обнаруживать объекты на расстоянии сотен метров даже в условиях плохой видимости, позволяя автономным судам быстро реагировать и избегать потенциальных столкновений.

Улучшенные экологические показатели

Автономные суда могут способствовать созданию более экологичной морской отрасли за счет оптимизации расхода топлива и сокращения выбросов. Системы на базе ИИ могут анализировать погодные условия, морские течения и характеристики судна для определения наиболее топливоэффективных маршрутов и скоростей. Кроме того, автономные суда могут способствовать внедрению альтернативных видов топлива и двигательных установок.

Новые бизнес-модели

Автономные суда могут способствовать появлению новых бизнес-моделей в морской отрасли, таких как доставка по требованию и услуги удаленного мониторинга. Меньшие и более маневренные автономные суда могут обслуживать нишевые рынки и предоставлять индивидуальные транспортные решения. Центры удаленного мониторинга и управления могут предлагать круглосуточную поддержку и экспертные знания операторам судов.

Проблемы и опасения

Хотя потенциальные преимущества автономных судов значительны, необходимо решить несколько проблем и опасений, прежде чем станет возможным их широкое внедрение:

Нормативно-правовая база

Действующая международная нормативно-правовая база для морских перевозок в основном предназначена для судов с экипажем. Необходимы значительные изменения, чтобы адаптировать ее для автономных судов и решить такие вопросы, как ответственность, страхование и сертификация. ИМО активно работает над разработкой нормативной базы для МАНС, но прогресс идет медленно и усложняется из-за различных интересов и точек зрения государств-членов.

Развитие технологий

Несмотря на значительные достижения в области технологий автономных судов, необходимо дальнейшее развитие для обеспечения надежности, прочности и безопасности этих систем. Алгоритмы ИИ необходимо обучать на огромных объемах данных для обработки разнообразных и непредсказуемых сценариев. Технологию датчиков необходимо улучшить для предоставления точной и надежной информации в любых погодных условиях. Кибербезопасность также вызывает серьезную озабоченность, поскольку автономные суда уязвимы для взлома и кибератак.

Риски кибербезопасности

Автономные суда в значительной степени зависят от цифровых систем, что делает их уязвимыми для кибератак. Хакеры потенциально могут получить контроль над навигационной системой судна, манипулировать данными о грузе или нарушить работу систем связи. Для защиты автономных судов от этих угроз необходимы надежные меры кибербезопасности.

Сокращение рабочих мест

Автоматизация морских операций вызывает опасения по поводу сокращения рабочих мест для моряков. Хотя некоторые рабочие места могут быть устранены, будут созданы новые в таких областях, как удаленный мониторинг, разработка программного обеспечения и анализ данных. Необходимы программы переподготовки и повышения квалификации для подготовки рабочей силы к меняющемуся рынку труда.

Этические соображения

Автономные суда поднимают этические вопросы о принятии решений в чрезвычайных ситуациях. Например, как должно реагировать автономное судно в сценарии уклонения от столкновения, когда под угрозой находятся человеческие жизни? Алгоритмическая прозрачность и подотчетность имеют решающее значение для обеспечения того, чтобы автономные суда были запрограммированы действовать этично и ответственно.

Общественное восприятие

Общественное восприятие автономных судов будет играть значительную роль в их принятии и внедрении. Опасения по поводу безопасности, защищенности и сокращения рабочих мест необходимо решать путем открытого общения и просвещения. Демонстрация надежности и преимуществ автономных судов с помощью пилотных проектов и реальных внедрений может помочь укрепить общественное доверие.

Примеры проектов автономных судов

Несколько компаний и исследовательских институтов по всему миру активно разрабатывают и тестируют технологии автономных судов. Некоторые известные примеры включают:

• Yara Birkeland (Норвегия): Электрический автономный контейнеровоз, предназначенный для перевозки удобрений между заводами и портами в Норвегии.
• Mayflower Autonomous Ship (MAS) (Великобритания/США): Автономное исследовательское судно, которое повторило маршрут оригинального «Мейфлауэра», собирая данные о состоянии океана и морской жизни.
• NYK Group (Япония): Разрабатывает автономные контейнеровозы и танкеры с целью повышения безопасности, эффективности и экологических показателей.
• Kongsberg Maritime (Норвегия): Предоставляет автономные решения для различных типов судов, включая паромы, суда обеспечения морских платформ и исследовательские суда.
• Sea Machines Robotics (США): Разрабатывает автономные системы управления для рабочих катеров, исследовательских судов и других коммерческих судов.

Будущее автономного судоходства

Будущее автономного судоходства многообещающе и может коренным образом изменить морскую отрасль. По мере развития технологий и совершенствования нормативной базы мы можем ожидать:

• Рост внедрения автономных технологий: Автономные технологии будут постепенно интегрироваться в существующие и новые суда, начиная с автоматизированных систем и инструментов поддержки принятия решений и в конечном итоге приводя к полностью автономным судам.
• Разработка новых конструкций судов: Автономные суда, вероятно, будут иметь новые конструкции, оптимизированные для беспилотной эксплуатации, такие как модульные суда, дистанционно управляемые подводные аппараты (ДУПА) и носители дронов.
• Создание центров удаленного мониторинга и управления: Центры удаленного мониторинга и управления будут становиться все более важными для управления и поддержки автономных судов, обеспечивая круглосуточное наблюдение, устранение неполадок и возможности реагирования на чрезвычайные ситуации.
• Выход на новые рынки: Автономные суда откроют новые возможности на таких рынках, как морская ветроэнергетика, аквакультура и глубоководная добыча полезных ископаемых.
• Расширение сотрудничества и стандартизации: Сотрудничество между заинтересованными сторонами отрасли, регулирующими органами и исследовательскими институтами будет иметь важное значение для разработки общих стандартов, решения правовых и этических вопросов и обеспечения безопасного и ответственного развертывания автономных судов.

Заключение

Автономные суда представляют собой значительное технологическое достижение, способное коренным образом изменить морскую отрасль. Хотя проблемы и опасения остаются, потенциальные преимущества в виде снижения затрат, повышения безопасности, улучшения эффективности и улучшения экологических показателей слишком значительны, чтобы их игнорировать. По мере развития технологий, совершенствования нормативной базы и роста общественного признания автономные суда, несомненно, будут играть все более важную роль в будущем мировых морских перевозок. Ключ к успеху лежит в совместном подходе, который учитывает технические, нормативные, этические и социальные последствия этой преобразующей технологии.