Если вы хотите испортить моряку день, то столкновение кораблей — это именно то, что нужно. Поэтому Техасский университет A&M разработал систему предотвращения столкновений кораблей на основе машинного обучения и радиолокационных технологий для стационарных объектов (SMART-SEA).
Если вам казалось, что мелкая авария — это ужасно, то представьте себе столкновение двух контейнеровозов. На самом деле, для этого не требуется большого воображения, потому что столкновения всего, от лодок до супертанкеров, — явление, к сожалению, довольно распространенное. Погуглите «столкновение судов», и вы найдете удручающий ряд изображений танкеров, грузовых судов, контейнеровозов, военных кораблей, яхт, мостов, причалов и различных других объектов, вступающих в нежелательный контакт.
Страховые компании были бы рады, если бы это произошло исключительно из-за человеческой ошибки, но дело не только в плохом мореходстве, хотя в наши дни его, к сожалению, немало. Именно поэтому создание системы предотвращения столкновений на судах гораздо сложнее, чем системы, используемые для обеспечения безопасной езды автомобилей по дорогам.
Проблема заключается в совпадении факторов физики, техники, географии, морских условий, погоды и человеческой психологии, особенно если речь идёт об очень большом судне.
Например, большой, полностью загруженный корабль не может остановиться мгновенно. На самом деле, если вы посетите мостик контейнеровоза, вы можете увидеть табличку, напоминающую экипажу о тормозном пути, который может измеряться в милях, даже если двигатели работают на полной скорости. Вот почему чрезвычайная ситуация с падением человека за борт на большом судне часто заканчивается печально.
С этим связано и то, что большие корабли поворачивают не так, как автомобили. Когда руль поворачивается, корма откидывается первой, поэтому, если судно находится в ограниченном акватории, попытка избежать столкновения с чем-либо впереди может привести к удару сзади. Кроме того, существует эффект приседания, когда судно находится на мелководье, где движение судна может вызвать падение давления, затягивая корпус вниз.
К этим факторам можно добавить ограничения радара, слепые зоны, задержки сигнала датчиков и коммуникационные барьеры, а также ветер, течения, волны и другие морские условия. В результате возникает множество проблем, и возникает необходимость в значительной степени полагаться на навыки, рассудительность и опыт капитана.
Разработанная в рамках годичного контракта между Министерством внутренних дел США (DOI) и Министерством энергетики США (DOE) через Институт безопасности океанической энергетики (OESI), система SMART-SEA Техасского университета A&M находится под руководством доктора Мирьям Фюрт, доцента кафедры океанотехники. Ее цель — минимизировать человеческие ошибки в морской навигации путем усовершенствования полностью автономных навигационных систем за счет включения в процесс управления человека.
По данным A&M, система SMART-SEA использует необработанные радиолокационные данные вместо данных AIS (автоматической идентификационной системы), что позволяет ей обнаруживать движущиеся объекты в любых погодных условиях. Кроме того, машинное обучение используется для классификации и идентификации стационарных опасностей, а также для сопоставления данных датчиков с целью лучшего понимания поведения судна. Одновременно с этим, гибридная физико-искусственная интеллектуальная платформа используется для создания моделей маневрирования, учитывающих неопределенность, связанную с течениями и ветром.
В основе всего этого лежит многоуровневая логическая система, созданная на основе опыта моряков, собранного в ходе фокус-групп преподавателями Техасского университета A&M в Галвестоне, которые являются бывшими профессиональными моряками, для классификации навыков принятия решений. Она работает с модифицированным алгоритмом «скорость-препятствие» (VO) в сочетании с асимметричной моделью серого облака (AGC) для оценки рисков и расчета наилучшего способа предотвращения столкновений в соответствии с Международными правилами предотвращения столкновений в море (COLREGs).
«Многие из этих столкновений вызваны человеческой ошибкой, — сказал Фюрт. — Используя данные для предоставления морякам инструкций в режиме реального времени, мы надеемся сократить количество морских столкновений».
Результаты исследования были опубликованы в журнале Process Safety and Environmental Protection .
