Печалби:
- Възможност за дефиниране на нива на автономни и дистанционно наблюдавани кораби (MASS) и ролята на системите за подпомагане на вземането на решения
- Възможност за конфигуриране на логиката за избягване на сблъсък (COLREG), която комбинира AIS, радарни и ECDIS данни с AI
- Възможност да се провери дали крайната отговорност за навигационните решения на AI остава на капитана и правилата на COLREG
Срещата между два кораба в морето е деликатен танц, управляван от вековни правила. Една грешна маневра означава конфликт, загуба на живот и голяма екологична катастрофа. Изпраща се днес; Той е оборудван със системи за подпомагане на вземането на решения, които комбинират радар, AIS (автоматична идентификационна система; системата, при която корабите излъчват своята самоличност, местоположение и информация за маршрута), ECDIS (електронна карта) и данни от камерата; Автономните и дистанционно управлявани кораби (MASS; Maritime Autonomous Surface Ships) са на дневен ред. Изкуственият интелект (AI) захранва това комбиниране на сензори, оценка на ситуацията и препоръки за маневри. Но навигацията в морето все още е областта, в която безопасността на живота е най-важна.
Абсолютно ограничение: Нито една маневра, предложена от AI, не трябва да се извършва без потвърждение в рамките на правилата за избягване на сблъсък (COLREG; Международни правила за предотвратяване на сблъсък в морето) и от оценката на офицера/капитана, отговарящ за навигацията. Каквото и да е нивото на автономност, отговорността за съответствието с COLREG, добрата морска практика и крайната безопасност лежи неотменимо на човешката страна (или в границите на напълно автономна, сертифицирана и одобрена от класа система).
Концепции: COLREG: Международни правила, които определят как корабите маневрират един спрямо друг. CPA/TCPA: Най-близко разстояние за подход и оставащо време (Най-близка точка на подход / Време до CPA). Сливане на сензори: Комбиниране на различни източници като радар, AIS, камера в едно изображение на ситуация. МАСА: Автономно/дистанционно управлявано морско превозно средство. Добро мореплаване: Безопасно поведение, основано на опит, извън правилата.
Сливане на сензори и оценка на състоянието
Първата стъпка към навигационната безопасност е да се създаде точна картина на околния трафик. Всеки сензор има своите слабости: радарът се влияе от дъжд и морски вълни, AIS може да е изключен или да излъчва невярна/манипулирана информация, камерата е слаба през нощта и в мъгла. Чрез комбиниране на тези източници AI изчислява местоположение, маршрут, скорост и CPA/TCPA за всяка дестинация. Но качеството на сливането е ограничено от качеството на входовете: малка рибарска лодка с изключен AIS или цел в сянката на радара може да липсва от картината на системата. Следователно само защото AI казва, че „околната среда е чиста“ не елиминира ролята му на наблюдател.
Втората стъпка е да се оцени риска: коя цел носи риск от конфликт, коя геометрия на срещата е налице (среща челно, пресичане, наваксване). За всяка геометрия COLREG определя кой е "отстъпващият" и кой е "стоящият" кораб и как да маневрира. AI прави тази класификация бърза; но COLREG изисква не само геометрия, но и „добра морска практика“: ранна, отчетлива и голяма маневра, ясно намерение, видимо на радара. AI може да ги предложи, но офицерът тълкува духа на правилото и местните условия.
Внимание: Въпреки че AIS данните може да изглеждат като надежден източник на идентичност, те може да са изключени, неправилно конфигурирани или умишлено подправени. Опасно е да се основава маневра само на AIS; Радарът, визуалното наблюдение и добрата морска практика се използват заедно.
Нива на съответствие и автономност на COLREG
Автономията не е едно нещо; Това е стълба от подкрепа за вземане на решения (човек решава, системата препоръчва) до дистанционно управление и пълна автономия. Отчетността и проверката са различни на всяка стъпка, но общата нишка е следната: системата трябва да отговаря на COLREG, а предложената маневра трябва да отговаря както на буквата, така и на духа на правилото. Ако маневра, предложена от AI, предлага незаконен пряк път, като например вместо завиване на десния борд като отстъпващ кораб, предложението ще бъде отхвърлено. Освен това ранното и значително действие, изисквано от правилата, когато два кораба се „видят“ се различава от логиката на „незначителната корекция в последния момент“.
Критичен проблем с безопасността: автономните системи или системите, подпомагани от вземане на решения, могат да се държат неочаквано извън сценариите, в които са били обучени или тествани (напр. необичаен тип лодка, необичаен трафик, повреда на сензора). За тези „ограничени случаи“ човешкият надзор и способността за поглъщане са от решаващо значение.
среща
COLREG роля
Очаквана маневра
Ограничението на AI
среща от самото начало
И двете страни отстъпват
И двете към десния борд
Служителят коментира, ако геометрията е неясна
извънреден преход
Който види другия на своето знаме, отстъпва
Ранна, значителна възвръщаемост
Приоритетното тълкуване е на хората
наваксвам
Който расте, отстъпва
отворен пропуск
Догонване или разминаване, гранична ситуация
Тесен канал/разделяне на трафика
Местни правила
Не следвай платното
Местните познания може да липсват в AI
Мини калъфи
Случай 1 — Незаконна „ефективна“ маневра. Система за подпомагане на вземането на решения съветва кораба в позиция на отстъпване да направи малък завой към пристанището, тъй като това е "ефективно" по отношение на гориво/време. COLREG обаче очаква ясна и отчетлива маневра на десния борд в тази геометрия; Завой на пристанището прикрива намеренията на противниковия кораб и увеличава риска от конфликт. Офицерът отхвърля предложението и, като правило, завива надясно рано и отчетливо. Поука: маневрата първо трябва да отговаря на COLREG; ефективността е на втори план.
Случай 2 — Цел с изключен AIS. Система казва "няма AIS цели в близост, навигацията е ясна". На радар и през бинокъл наблюдателят забелязва малка рибарска лодка с изключен AIS. Можеше да възникне опасен подход, ако се разчиташе само на AIS. Урок: сливането на сензори работи с непълни данни; Изгледът и радарното наблюдение са незаменими.
Случай 3 — Гранично поглъщане. По време на автономния тест се среща лодка, която извършва необичайна маневра, която системата не е виждала досега. Системата дава колеблива и закъсняла препоръка. Пазачът на моста забелязва ситуацията рано, поема и извършва ръчно безопасната маневра. Поука: човешкият надзор и способността за бързо превземане са от съществено значение за поведението на автономните системи в гранично състояние.
Копируеми шаблони за подкана
Шаблон 1 — Оценка на срещата (рамка COLREG):
Роля: Вие сте консултант за вземане на решения за безопасност на навигацията. Контекст (представителен, за целите на обучението): собствен курс на кораба [x], скорост [y]; целеви курс [a], скорост [b], пеленг [c]. Задача: 1) Определете вида на срещата (начело/навън/изпреварване). 2) Кой отстъпва, кой следи, според COLREG? 3) Опишете законна, ранна и очевидна маневра. Ограничение: Това е анализ на обучението; Действителното решение за маневра се взема от офицера, отговарящ за навигацията, COLREG и добрите морски умения. Не разчитайте само на AIS; Също така подчертайте радарното/визуалното наблюдение.
Шаблон 2 — Анализ на пролуката при синтез на сензора:
Оценете картина на навигационна ситуация (представителна): радар, AIS и обобщение на данните от камерата [...].1) Кои цели се виждат само с един сензор (риск)?2) Как трябва да се справя с възможността AIS да е изключен/подозрителни цели?3) Избройте ситуации, при които тази картина може да липсва (радарна сянка, мъгла, малка лодка). Ограничение: Никога не приемайте резултата „околността чиста“ за окончателен; Изисква се наблюдение.
Шаблон 3 — Сценарий за поемане на автономност:
Създайте проект на план за поемане на автономна/подпомагана от вземане на решения навигационна система: 1) В какви ситуации човекът трябва да поеме управлението (ограничени случаи, повреда на сензора, необичаен трафик)? 2) Предупреждение и време, необходимо за поемане. 3) Какво е безопасното поведение по подразбиране, когато системата е ненадеждна? Ограничение: Подчертайте, че крайната отговорност за безопасността остава на човека/сертифицираната система.
Шаблон 4 — Проверка на препоръките за маневра:
Проверете следното предложение за маневра за COLREG: [предложена маневра и геометрия]. 1) Тази маневра следва ли буквата на правилото? 2) Ранна ли е, отчетлива и голяма (добро мореплаване)? 3) Ясно ли е намерението за противниковия кораб? 4) Отклонява ли се от правилото в името на ефективността? Отбележете всички точки, които са незаконни или неясни.
Слаба подкана / Силна подкана
Слаба подкана:
Тези два кораба се приближават, какво да правя? Кажете ми най-краткия път.
Мощна подкана:
Роля: Вие сте консултант по обучение по безопасност на навигацията. Контекст (представяне): среща геометрията на моя собствен кораб и цел [описание]; приложено е обобщение на радар+AIS+визуални данни. Задача: 1) Определяне на вида на срещата и ролите на COLREG. 2) Препоръчване на законна, ранна и очевидна маневра. 3) Как да проверя дали AIS липсва/подозрително? Ограничение: Препоръчайте маневрата, подходяща за COLREG и доброто мореплаване, а не „най-краткия път“; Посочете, че окончателното решение е на навигационния офицер.
Слабата подкана пита само за „най-краткия път“ и игнорира правилото; Мощната бърза COLREG се фокусира върху роли, удостоверяване и човешки авторитет.
Често срещани грешки
- Поставяне на ефективността пред COLREG. Маневрата трябва първо да е съобразена с правилата и доброто мореплаване; гориво/време е второстепенно.
- Разчитайки единствено на AIS. AIS може да не работи, да е повреден или да е подправен; Радарът и визуалното наблюдение са от съществено значение.
- Ако приемем, че резултатът „околната среда е чиста“ е сигурен. Сливането на сензори работи с непълни данни; Lookout е незаменим.
- Игнориране на гранични ситуации. Автономната система може да е ненадеждна в сценария, който не вижда; Необходим е план за поглъщане.
- Правене на маневра късна и малка. COLREG изисква ранно, значително и основно маневриране; Корекцията в последния момент скрива намерението.
В обобщение
Безопасността на навигацията и избягването на сблъсък е областта, в която AI се поддържа от сливане на сензори и оценка на ситуацията, но безопасността на живота е най-прецизна. Всяка препоръка за маневра трябва да отговаря на буквата и духа на COLREG, не трябва да се разчита само на AIS, изходът „средата е чиста“ не трябва да елиминира наблюдението и способността за поемане от хора за автономни системи трябва да бъде запазена. Крайната отговорност за безопасността се носи от навигационния офицер и капитана.
Задача за приложение
Създайте представителен сценарий за среща (вашият кораб и цел, геометрия и данни от сензори). Накарайте изкуствения интелект да приложи шаблона „оценка на срещата“ и да посочи типа среща и ролите на COLREG. Тествайте предложената маневра за съответствие с шаблона „проверка на препоръките за маневра“. Добавете възможността за цел, покрита с AIS, и обсъдете пропуските в сливането на сензори. Напишете кой има окончателното решение и условията за поглъщане.
контролен списък
- [ ] Първо оцених маневрата въз основа на COLREG и доброто мореплаване.
- [ ] Не считах AIS за единствен източник; Включих радар и визуално наблюдение.
- [ ] Подкрепих изхода „Околната среда е чиста“, като го потърсих.
- [ ] Мислех за случаи на липсващи данни за сливане на сензори (малка лодка, мъгла).
- [ ] Определих условията за поглъщане за автономната/поддържана на вземане на решения система.
- [ ] Оставих окончателното решение за навигация/маневра на отговорния офицер и капитана.