Statki autonomiczne

Nowoczesne jednostki pływające wyposażone są w szereg systemów automatyki i sterowania oraz monitorowania ich stanu. Przyszłością transportu morskiego mają być jednak statki w pełni autonomiczne.

Tytułowe statki będą wyposażone w system, który będzie samodzielnie planował trasę oraz dobierał ustawienia układu sterowania i napędu, żeby prowadzić jednostkę w sposób bezkolizyjny i unikając wpłynięcia na mieliznę, uwzględniając aktualne warunki zewnętrzne i jej stan. Statki tej klasy będą obsługiwane załogowo, bezzałogowo albo zdalnie, w zależności od poziomu ich niezależności. W przykładowej klasyfikacji wyróżnia się pięć jej poziomów. Najniższy będzie oznaczał, że system autonomiczny będzie jedynie wspomagać operatora, zaś najwyższy, że przejmie pełną kontrolę nad statkiem. Poziom niezależności będzie determinowany stopniem, w jakim automat będzie zastępować, operatora w pozyskiwaniu i analizowaniu informacji, podejmowaniu w oparciu na nich decyzji oraz działaniu. W typowym systemie autonomicznym będzie można wyróżnić kilka podsystemów. Główne będą odpowiadały za: gromadzenie oraz przetwarzanie danych, nawigację, komunikację i zdalne wsparcie. Zadaniem pierwszego będzie analiza otoczenia, tzn. obecności i ruchu innych statków i obiektów morskich, środowiska morskiego (pogody, wysokości fal, prędkości wiatru) i stanu oraz ruchu samego statku (pozycji, prędkości, kierunku).

Zadania podsystemu nawigacji

W tym celu zbierać będzie dane z wielu sensorów (radar, LIDAR, kamery, kamery termowizyjne, stacje pogodowe, sensory wysokości fal, żyroskopy, GPS) i na ich podstawie dostarczać wyniki, pozwalające na podejmowanie decyzji operacyjnych. Ich odbiorcą będą operatorzy albo system autonomiczny. Na przykład w razie rozpoznania obiektu znajdującego się na kursie kolizyjnym ze statkiem informacja o tym będzie przekazywana podsystemowi nawigacji, a w przeciwnym przypadku alarmowany będzie operator. Podsystem nawigacji z kolei będzie miał za zadanie: planować optymalną, bezkolizyjną, bezpieczną trasę, aktualizować ją w czasie rzeczywistym w razie potrzeby, sterować statkiem oraz regulować parametry pracy jego napędu, alarmować operatora w razie wejścia na kurs kolizyjny z wcześniej niezidentyfikowanym obiektem, a w przypadku braku odpowiedzi z jego strony przejść w tryb awaryjny, żeby uniknąć zderzenia, informować operatora, a w razie braku jego reakcji podjąć działania, jeśli nastąpi wcześniej nieplanowana zmiana kursu. System komunikacji natomiast będzie odpowiadał za łączność między statkiem a: innymi statkami, brzegowymi stacjami kontroli ruchu na morzu, służbami ratunkowymi oraz systemem zdalnego wsparcia. Za pośrednictwem tego ostatniego operatorzy będą nadzorować system autonomiczny, a w razie jego awarii przejmować kontrolę nad statkiem.

Perspektywy i wyzwania

Statki autonomiczne mają potencjał, by zrewolucjonizować transport morski – dzięki nim ma on szansę stać się tańszy, wydajniejszy, bezpieczniejszy. Efektywniej będzie też można wykorzystać dostępną przestrzeń na statku, potencjał załogi, paliwo. Z drugiej strony, choć ograniczone zostaną błędy ludzkie, to pojawią się kolejne wyzwania, przede wszystkim w dziedzinie cyberbezpieczeństwa.

Konieczne będą też zmiany w prawie lokalnym, międzynarodowym i morskim, które nie obejmują przypadku statków sterowanych zdalnie ani autonomicznych. Regulacji wymaga również kwestia odpowiedzialności za jednostki pływające tego typu. Głównym wyzwaniem pozostają jednak w dalszym ciągu problemy techniczne. Jeżeli chodzi o czujniki, środowisko morskie stawia im specjalne wymagania w zakresie wytrzymałości na trudne warunki otoczenia. Ich ogromna liczba potrzebna przy pełnej autonomii wymusza optymalizację ich kosztów. Dopracować trzeba także algorytmy sterowania i nawigowania bezkolizyjnego, które muszą stosować się do przepisów morskich. Kluczowa jest ponadto dostępność łączy komunikacyjnych o odpowiedniej przepustowości, niezawodności (dzięki nadmiarowości) oraz skalowalności.