Kasu:
- Oskus määratleda autonoomse ja kaugjälgitava laeva (MASS) tasemeid ja otsustustoetussüsteemide rolli
- Võimalus konfigureerida kokkupõrke vältimise (COLREG) loogikat, mis ühendab AIS-i, radari ja ECDIS-i andmed tehisintellektiga
- Võimalus kontrollida, et lõplik vastutus AI navigatsiooniotsuste eest jääb kaptenile ja COLREG-i reeglitele
Kahe laeva kohtumine merel on peen tants, mida juhivad sajanditevanused reeglid. Üks vale manööver tähendab konflikti, inimohvreid ja suurt keskkonnakatastroofi. Laevad täna; See on varustatud otsustustoetussüsteemidega, mis ühendavad radari, AIS-i (automaatne identifitseerimissüsteem; süsteem, kus laevad edastavad oma identiteedi, asukoha ja marsruuditeavet), ECDIS-i (elektrooniline kaart) ja kaameraandmeid; Päevakorras on autonoomsed ja kaugjuhitavad laevad (MASS; Maritime Autonomous Surface Ships). Tehisintellekt (AI) annab selle andurite liitmise, olukorra hindamise ja manöövrisoovituste allikaks. Kuid merel navigeerimine on endiselt valdkond, kus eluohutus on kõige teravam.
Absoluutne piirang: tehisintellekti soovitatud manöövreid ei tohi teha ilma kokkupõrke vältimise reeglite (COLREG; rahvusvahelised merel kokkupõrgete vältimise eeskirjad) ja navigatsiooni eest vastutava ohvitseri/kapteni hinnanguta kinnituseta. Olenemata autonoomia tasemest lasub vastutus COLREG-i järgimise, hea merendustava ja ülima ohutuse eest pöördumatult inimesel (või täielikult autonoomse, sertifitseeritud ja klassi heakskiidetud süsteemi piires).
Mõisted: COLREG: rahvusvahelised reeglid, mis määravad laevade manööverdamise üksteise suhtes. CPA/TCPA: lähim lähenemiskaugus ja järelejäänud aeg (lähim lähenemispunkt / aeg CPA-ni). Andurite liitmine: erinevate allikate, nagu radar, AIS, kaamera, ühendamine üheks olukorrapildiks. MASS: Autonoomne/kaugjuhitav meresõiduk. Hea meresõiduoskus: ohutu käitumine, mis põhineb kogemustel, väljaspool reegleid.
Andurite fusioon ja oleku hindamine
Esimene samm navigeerimisohutuse poole on ümbritsevast liiklusest täpse pildi loomine. Igal anduril on oma nõrkused: radarit mõjutavad vihm ja merelained, AIS võib olla välja lülitatud või edastada valet/manipuleeritud teavet, kaamera on nõrk öösel ja udus. Neid allikaid kombineerides arvutab AI iga sihtkoha jaoks välja asukoha, marsruudi, kiiruse ja CPA/TCPA. Kuid liitmise kvaliteeti piirab sisendite kvaliteet: süsteemi pildilt võib puududa väike kalalaev, mille AIS on välja lülitatud, või radarivarjus olev sihtmärk. Seetõttu ei kaota see, et tehisintellekt ütleb, et keskkond on puhas, selle jälgija rolli.
Teine samm on riski hindamine: milline sihtmärk kannab endas konflikti ohtu, milline kohtumise geomeetria on olemas (otsaskohtumine, ristumine, järelejõudmine). COLREG määrab iga geomeetria jaoks kindlaks, kes on "teed andev" ja kes on "seisev" laev ning kuidas manööverdada. AI muudab selle klassifikatsiooni kiireks; kuid COLREG ei nõua ainult geomeetriat, vaid "head meresõidupraktikat": varajast, selget ja suurt manöövrit, selget kavatsust, mis on radaril nähtav. Tehisintellekt võib neid soovitada, kuid ohvitser tõlgendab reegli vaimu ja kohalikku olukorda.
Ettevaatust. Kuigi AIS-i andmed võivad tunduda usaldusväärse identiteediallikana, võivad need olla välja lülitatud, valesti konfigureeritud või tahtlikult võltsitud. On ohtlik teha manöövrit ainult AIS-i alusel; Koos kasutatakse radarit, visuaalset vaatlust ja meresõidu head tava.
COLREGi vastavus- ja autonoomiatasemed
Autonoomia ei ole üks asi; See on redel otsustustoetusest (inimene otsustab, süsteem soovitab) kuni kaugjuhtimispuldi ja täieliku autonoomiani. Aruandekohustus ja kontrollimine on igal etapil erinevad, kuid ühine joon on järgmine: süsteem peab vastama COLREG-ile ja kavandatav manööver peab vastama nii reegli kirjale kui ka mõttele. Kui tehisintellekti soovitatud manööver viitab ebaseaduslikule otseteele, näiteks tüürpoordi poole pöördumise asemel, lükatakse see soovitus tagasi. Pealegi erineb reeglitega nõutav varajane ja märkimisväärne tegutsemine, kui kaks laeva teineteist "näevad", loogikast "väike parandus viimasel hetkel".
Kriitiline ohutusprobleem: autonoomsed või otsustusvõimelised süsteemid võivad käituda ootamatult väljaspool stsenaariume, milles neid koolitati või testiti (nt ebatavaline paaditüüp, ebatavaline liiklus, anduri rike). Nende "piirjuhtumite" puhul on inimliku järelevalve ja ülevõtmisvõime kriitilise tähtsusega.
kohtumine
COLREG roll
Oodatud manööver
AI piirang
kohtumine algusest peale
Mõlemad pooled annavad järele
Mõlemad paremale
Ametnik kommenteerib, kui geomeetria on ebaselge
äärmuslik üleminek
See, kes näeb teist oma bänneril, annab järele
Varajane, märkimisväärne tagasitulek
Prioriteetne tõlgendamine on inimestel
järele jõudma
Kes kasvab, annab järele
avatud pass
Järelejõudmine või lahknemine, piirolukord
Kitsas kanalite/liikluse eraldamine
Kohalikud reeglid
Ärge järgige sõidurada
AI-s võivad puududa kohalikud teadmised
Mini korpused
Juhtum 1 – Ebaseaduslik "tõhus" manööver. Otsuste tugisüsteem soovitab järeleandmisasendis laeval teha väike pööre sadamasse, kuna see on kütuse/aja seisukohast "tõhus". Siiski ootab COLREG selles geomeetrias selget ja selget tüürpoordi manöövrit; Sadamapööre varjab vastaslaeva kavatsusi ja suurendab konflikti ohtu. Ohvitser lükkab ettepaneku tagasi ja pöördub reeglina varakult ja selgelt tüürpoordi poole. Õppetund: manööver peab esmalt vastama COLREG-ile; tõhusus on teisejärguline.
Juhtum 2 – sihtmärk väljalülitatud AIS-iga. Süsteem ütleb: "läheduses pole AIS-i sihtmärke, navigeerimine on selge". Radaril ja läbi binokli märkab vaade väikest kalapaati, mille AIS on välja lülitatud. Ohtlik lähenemine oleks võinud toimuda, kui AIS-le oleks tuginetud üksi. Õppetund: andurite liitmine töötab mittetäielike andmetega; Vaate- ja radarivaatlus on asendamatud.
Juhtum 3 – piiriülene ülevõtmine. Autonoomsel proovisõidul kohtatakse paati, kes sooritab ebatavalist manöövrit, mida süsteem pole varem näinud. Süsteem annab kõhkleva ja hilise soovituse. Valvur sillal märkab olukorda varakult, võtab kätte ja sooritab ohutu manöövri käsitsi. Õppetund: inimeste järelevalve ja kiire ülevõtmisvõime on autonoomsete süsteemide piirseisundi käitumise jaoks hädavajalikud.
Kopeeritavad viipade mallid
Mall 1 – kohtumise hindamine (COLREG-raamistik):
Roll: olete navigatsiooniohutuse otsuste tugikonsultant. Kontekst (esinduslik, koolituse eesmärgil): minu enda laeva kurss [x], kiirus [y];sihtkurss [a], kiirus [b], laagrilaager [c].Ülesanne:1) Määrata kokkupõrke tüüp (pea/välja/möödasõit).2) Kes annab järele, kes peab jälgi, vastavalt COLREG-ile?3) Kirjeldage seda seaduslikku, varajane ja ilmselge analüüs. Tegeliku manöövriotsuse teeb navigatsiooni, COLREGi ja hea meresõidu eest vastutav ohvitser. Ärge lootke ainult AIS-ile; Rõhutage ka radari/visuaalset vaatlust.
Mall 2 – anduri fusioonipilu analüüs:
Hinnake navigatsiooniolukorra pilti (esinduslik):radari, AIS-i ja kaamera andmete kokkuvõte [...].1) Milliseid sihtmärke nähakse ainult ühe anduriga (risk)?2) Kuidas peaksin käsitlema AIS-i väljalülitamise / kahtlaste sihtmärkide võimalust?3) Loetlege olukorrad, kus see pilt võib puududa (radari vari, udu, väike paat).Piirang: Ärge kunagi võtke lõplikku tulemust "surroundings"; Vaatlus on vajalik.
Mall 3 – autonoomia ülevõtmise stsenaarium:
Koostage autonoomse/otsustusabiga navigatsioonisüsteemi ülevõtmiskava: 1) Millistes olukordades peaks inimene juhtimise üle võtma (piirjuhtumid, anduri rike, ebatavaline liiklus)?2) Hoiatus ja ülevõtmiseks kuluv aeg.3) Milline on ohutu vaikekäitumine, kui süsteem ei ole usaldusväärne? Piirang: rõhutage, et lõplik ohutusvastutus jääb inimesele/sertifitseeritud süsteemile.
Mall 4 – manöövri soovituse kontroll:
Kontrollige COLREGi jaoks järgmist manöövriettepanekut: [soovitatud manööver ja geomeetria].1) Kas see manööver järgib reegli tähte?2) Kas see on varane, selge ja suur (hea meresõiduoskus)?3) Kas vastaslaeva jaoks on kavatsus selge?4) Kas see kaldub reeglist kõrvale tõhususe huvides? Märkige kõik kohad, mis on ebaseaduslikud.
Nõrk viip / Tugev viip
Nõrk viip:
Need kaks laeva lähenevad, mida ma peaksin tegema? Ütle mulle lühim tee.
Võimas viip:
Roll: olete navigatsiooniohutuse koolituse konsultant. Kontekst (esitus): minu enda laeva geomeetria ja sihtmärk[kirjeldus]; Radar+AIS+visuaalsete andmete kokkuvõte on lisatud.Ülesanne:1) Määrake kohtumise tüüp ja COLREG-i rollid.2) Soovitage seaduslikku, varajast ja ilmset manöövrit.3) Kuidas kontrollida, kas AIS puudub/kahtlane?Piirang: soovitada COLREG-ile ja heale meresõiduoskusele vastavat manöövrit, mitte "lühemat teed"; Öelge, et lõpliku otsuse teeb navigatsiooniametnik.
Nõrk viip küsib ainult "lühimat teed" ja eirab reeglit; Võimas viipe COLREG keskendub rollidele, autentimisele ja inimõigustele.
Levinud vead
- Tõhususe seadmine COLREGist ettepoole. Manööver peab esmalt vastama reeglitele ja heale meresõiduoskusele; kütus/aeg on teisejärguline.
- Tuginedes ainult AIS-ile. AIS võib olla maas, vigane või võltsitud; Radar ja visuaalne vaatlus on hädavajalikud.
- Eeldusel, et "keskkond on puhas" tulemus on kindel. Sensor fusion töötab mittetäielike andmetega; Vaatepilt on asendamatu.
- Piirsituatsioonide ignoreerimine. Autonoomne süsteem võib olla ebausaldusväärne stsenaariumi korral, mida ta ei näe; Vaja on ülevõtmisplaani.
- Manöövri muutmine hiljaks ja väikeseks. COLREG nõuab varajast, olulist ja ulatuslikku manööverdamist; Viimase hetke parandus peidab kavatsuse.
Kokkuvõttes
Navigatsiooniohutus ja kokkupõrgete vältimine on valdkond, kus tehisintellekti toetab andurite liitmine ja olukorra hindamine, kuid eluohutus on kõige teravam. Iga manöövrisoovitus peab vastama COLREG-i kirjale ja mõttele, AIS-ile ei tohiks loota üksi, väljund „keskkond on selge” ei tohiks välistada vaatlust ja inimese võime autonoomsete süsteemide jaoks peab säilima. Lõplik vastutus ohutuse eest lasub navigatsiooniametnikul ja kaptenil.
Rakenduse ülesanne
Looge esinduslik kohtumise stsenaarium (teie laev ja sihtmärk, geomeetria ja anduri andmed). Laske tehisintellektil rakendada „kohtumiste hindamise” malli ja määrake kohtumise tüüp ja COLREG-i rollid. Katsetage pakutud manöövri vastavust manöövrisoovituste kontrolli mallile. Lisage AIS-iga kaetud sihtmärgi võimalus ja arutage andurite ühendamise lünki. Kirjutage üles, kellel on lõplik otsus ja ülevõtmise tingimused.
kontrollnimekiri
- [ ] Esmalt hindasin manöövrit COLREG-i ja hea mereoskuse alusel.
- [ ] Ma ei pidanud AIS-i ainsaks allikaks; Lisasin radari ja visuaalse vaatluse.
- [ ] Varundasin väljundi "Keskkond on puhas" otsides.
- [ ] Mõtlesin puuduvatele andurite liitmise juhtumitele (väike paat, udu).
- [ ] Määratlesin autonoomse/otsustustoega süsteemi ülevõtmise tingimused.
- [ ] Jätsin lõpliku navigatsiooni-/manöövriotsuse vastutavale ohvitserile ja kaptenile.