Ieguvumi:
- Spēja definēt autonomo un attālināti uzraudzīto kuģu (MASS) līmeņus un lēmumu atbalsta sistēmu lomu
- Iespēja konfigurēt sadursmes novēršanas (COLREG) loģiku, kas apvieno AIS, radara un ECDIS datus ar AI
- Iespēja pārbaudīt, vai galīgā atbildība par AI navigācijas lēmumiem paliek kapteinim un COLREG noteikumiem
Divu kuģu satikšanās jūrā ir smalka deja, ko regulē gadsimtiem veci noteikumi. Viens nepareizs manevrs nozīmē konfliktu, dzīvību zaudēšanu un lielu vides katastrofu. Nosūta šodien; Tas ir aprīkots ar lēmumu atbalsta sistēmām, kas apvieno radaru, AIS (automātisko identifikācijas sistēmu; sistēmu, kurā kuģi pārraida savu identitāti, atrašanās vietu un maršrutu informāciju), ECDIS (elektronisko karti) un kameru datus; Darba kārtībā ir autonomie un attālināti vadāmie kuģi (MASS; Maritime Autonomous Surface Ships). Mākslīgais intelekts (AI) nodrošina šo sensoru saplūšanu, situācijas novērtēšanu un manevru ieteikumus. Taču navigācija jūrā joprojām ir joma, kurā dzīvības drošība ir visaktuālākā.
Absolūtais ierobežojums: nevienu AI ieteikto manevru nedrīkst veikt bez apstiprinājuma saskaņā ar sadursmju novēršanas noteikumiem (COLREG; Starptautiskie noteikumi sadursmju novēršanai jūrā) un par navigāciju atbildīgā virsnieka/kapteiņa novērtējuma. Neatkarīgi no autonomijas līmeņa atbildība par COLREG atbilstību, labu jūrniecības praksi un maksimālu drošību neatgriezeniski gulstas uz cilvēku (vai pilnībā autonomas, sertificētas un klases apstiprinātas sistēmas ietvaros).
Jēdzieni: COLREG: Starptautiskie noteikumi, kas nosaka, kā kuģi manevrē viens pret otru. CPA/TCPA: tuvākais nolaišanās attālums un atlikušais laiks (tuvākais pieejas punkts / laiks līdz CPA). Sensoru saplūšana: dažādu avotu, piemēram, radara, AIS, kameras, apvienošana vienā situācijas attēlā. MASS: autonoms/tālvadības jūras transportlīdzeklis. Labas jūrniecības prasmes: droša uzvedība, pamatojoties uz pieredzi, ārpus noteikumiem.
Sensoru saplūšana un statusa novērtējums
Pirmais solis uz navigācijas drošību ir izveidot precīzu priekšstatu par apkārtējo satiksmi. Katram sensoram ir savas vājās puses: radaru ietekmē lietus un jūras viļņi, AIS var būt izslēgts vai izstarot nepatiesu/manipulētu informāciju, kamera ir vāja naktī un miglā. Apvienojot šos avotus, AI aprēķina katra galamērķa atrašanās vietu, maršrutu, ātrumu un CPA/TCPA. Taču saplūšanas kvalitāti ierobežo ievades kvalitāte: sistēmas attēlā var nebūt nelielas zvejas laivas ar izslēgtu AIS vai mērķa radara ēnā. Tāpēc tikai tāpēc, ka mākslīgais intelekts saka "vide ir tīra", tas neizslēdz tās novērošanas lomu.
Otrais solis ir novērtēt risku: kurš mērķis rada konflikta risku, kura sastapšanās ģeometrija pastāv (sadursme ar galvu, krustojums, panākšana). Katrai ģeometrijai COLREG nosaka, kurš ir "dod ceļu" un kurš ir "stāvošais" kuģis un kā manevrēt. AI padara šo klasifikāciju ātru; bet COLREG prasa ne tikai ģeometriju, bet arī "labu jūrniecības praksi": agrīnu, skaidru un lielu manevru, skaidru nodomu, kas redzams radarā. AI var to ieteikt, bet virsnieks interpretē noteikuma garu un vietējos apstākļus.
Uzmanību! Lai gan AIS dati var šķist uzticams identitātes avots, tie var būt izslēgti, nepareizi konfigurēti vai apzināti viltoti. Ir bīstami veikt manevru tikai uz AIS; Kopā tiek izmantoti radari, vizuālā novērošana un laba jūrniecības prakse.
COLREG atbilstības un autonomijas līmeņi
Autonomija nav viena lieta; Tās ir kāpnes no lēmumu atbalsta (cilvēks izlemj, sistēma iesaka) līdz tālvadībai un pilnīgai autonomijai. Atbildība un pārbaude katrā posmā ir atšķirīga, taču kopīgs pavediens ir šāds: sistēmai ir jāatbilst COLREG, un ierosinātajam manevram ir jāatbilst gan noteikuma burtam, gan garam. Ja AI ieteiktais manevrs liek domāt par nelikumīgu īsceļu, piemēram, tā vietā, lai pagrieztos uz labo bortu kā padodamais kuģis, ieteikums tiks noraidīts. Turklāt noteikumos paredzētā agrīnā un nozīmīgā rīcība, kad divi kuģi "redz" viens otru, atšķiras no "nelielas korekcijas pēdējā brīdī" loģikas.
Kritiska drošības problēma: autonomas vai lēmumu pieņemšanas sistēmas var negaidīti darboties ārpus scenārijiem, kuros tās tika apmācītas vai pārbaudītas (piemēram, neparasts laivas veids, neparasta satiksme, sensora kļūme). Šajos “ierobežotajos gadījumos” cilvēka uzraudzība un pārņemšanas spēja ir ļoti svarīga.
sastapties
COLREG loma
Gaidāmais manevrs
AI ierobežojums
sastapties no sākuma
Abas puses piekāpjas
Abi uz labo bortu
Virsnieks komentē, ja ģeometrija ir neskaidra
ārzemju pāreja
Tas, kurš redz otru uz sava karoga, piekāpjas
Agrīna, nozīmīga atdeve
Prioritārā interpretācija ir cilvēku ziņā
panākt
Tas, kurš aug, dod ceļu
atvērta caurlaide
Panākšana vai diverģence, robežsituācija
Šaurs kanāls/satiksmes atdalīšana
Vietējie noteikumi
Nesekojiet joslai
AI var trūkt vietējās zināšanas
Mini futrāļi
1. gadījums — nelegāls “efektīvs” manevrs. Lēmumu atbalsta sistēma iesaka kuģim, kurš padodas, veikt nelielu pagriezienu uz ostu, jo tas ir "efektīvi" degvielas/laika ziņā. Tomēr COLREG šajā ģeometrijā sagaida skaidru un izteiktu labā borta manevru; Ostas pagrieziens aizsedz pretinieka kuģa nodomus un palielina konflikta risku. Virsnieks noraida ierosinājumu un, kā likums, agri un skaidri pagriežas labajā pusē. Nodarbība: manevram vispirms jāatbilst COLREG; efektivitāte ir sekundāra.
2. gadījums — mērķējiet ar izslēgtu AIS. Sistēma saka: "tuvumā nav AIS mērķu, navigācija ir skaidra". Uz radara un ar binokli novērotājs pamana mazu zvejas laivu ar izslēgtu AIS. Bīstama pieeja būtu varējusi notikt, ja būtu paļauties tikai uz AIS. Nodarbība: sensoru saplūšana darbojas ar nepilnīgiem datiem; Novērošana un radara novērošana ir obligāta.
3. gadījums — robežlīnijas pārņemšana. Autonomā testa brauciena laikā tiek sastapta laiva, kas veic neparastu manevru, kādu sistēma vēl nav redzējusi. Sistēma rada vilcinošu un novēlotu ieteikumu. Apsargs uz tilta laikus pamana situāciju, pārņem un manuāli veic drošu manevru. Nodarbība: cilvēka uzraudzība un ātra pārņemšanas spēja ir būtiska autonomo sistēmu robežstāvokļa uzvedībai.
Kopējamas uzvedņu veidnes
1. veidne — tikšanās novērtējums (COLREG sistēma):
Loma: Jūs esat navigācijas drošības lēmumu atbalsta konsultants. Konteksts (reprezentatīvs, apmācības nolūkos): mans kuģa kurss [x], ātrums [y];mērķa kurss [a], ātrums [b], gultņa gultnis [c].Uzdevums:1) Nosakiet sadursmes veidu (galva/izbraukšana/apdzīšana).2) Kurš dod ceļu, kurš seko līdzi, saskaņā ar COLREG Faktisko lēmumu par manevru pieņem virsnieks, kas ir atbildīgs par navigāciju, COLREG un labu jūrniecības prasmi. Nepaļaujieties tikai uz AIS; Uzsveriet arī radaru/vizuālo novērošanu.
2. veidne — sensoru saplūšanas spraugas analīze:
Novērtējiet navigācijas situācijas attēlu (reprezentatīvs):radara, AIS un kameras datu kopsavilkums [...].1) Kuri mērķi ir redzami tikai ar vienu sensoru (risks)?2) Kā rīkoties ar iespēju izslēgt AIS/aizdomīgus mērķus?3) Uzskaitiet situācijas, kurās šī attēla var nebūt (radara ēna, migla, maza laiva).Ierobežojums: Nekad neņemiet skaidru rezultātu; Nepieciešama novērošana.
3. veidne — autonomijas pārņemšanas scenārijs:
Izveidojiet autonomas/ar lēmumu pieņemšanas atbalstītas navigācijas sistēmas pārņemšanas plāna projektu: 1) Kādās situācijās cilvēkam ir jāpārņem vadība (ierobežoti gadījumi, sensora kļūme, neparasta satiksme)?2) Brīdinājums un pārņemšanai nepieciešamais laiks.3) Kāda ir droša noklusējuma darbība, ja sistēma nav uzticama?Ierobežojums: uzsveriet, ka galīgā atbildība par drošību gulstas uz cilvēku/sertificētu sistēmu.
4. veidne — manevra ieteikumu pārbaude:
Pārbaudiet šādu COLREG manevra priekšlikumu: [ieteiktais manevrs un ģeometrija].1) Vai šis manevrs atbilst noteikuma burtam?2) Vai tas ir agrs, izteikts un liels (labas kuģošanas prasmes)?3) Vai pretējā kuģa nodoms ir skaidrs?4) Vai tas atšķiras no noteikuma efektivitātes nolūkos? Atzīmējiet visus nelikumīgos punktus.
Vāja uzvedne / spēcīga uzvedne
Vāja uzvedne:
Šie divi kuģi tuvojas, ko man darīt? Pastāsti man īsāko ceļu.
Spēcīga uzvedne:
Loma: Jūs esat navigācijas drošības apmācību konsultants.Konteksts (attēls): sastapties ar mana kuģa ģeometriju un mērķi[apraksts]; radars+AIS+vizuālo datu kopsavilkums ir pievienots.Uzdevums:1) Nosakiet sastapšanās veidu un COLREG lomas.2) Ieteikt likumīgu, agrīnu un acīmredzamu manevru.3) Kā pārbaudīt, vai AIS trūkst/aizdomīga?Ierobežojums: ieteikt manevru, kas atbilst COLREG un labas jūrniecības prasmes, nevis "īsāko ceļu"; Norādiet, ka galīgo lēmumu pieņem navigācijas virsnieks.
Vāja uzvedne pieprasa tikai "īsāko ceļu" un ignorē noteikumu; Jaudīga uzvedne COLREG koncentrējas uz lomām, autentifikāciju un cilvēka autoritāti.
Biežas kļūdas
- Efektivitāte ir svarīgāka par COLREG. Manevram vispirms jāatbilst noteikumiem un labam jūrniecības prasmēm; degviela/laiks ir sekundārs.
- Paļaujoties tikai uz AIS. AIS var nedarboties, ir bojāta vai viltota; Radars un vizuālā novērošana ir būtiska.
- Pieņemot, ka "vide ir tīra" rezultāts ir skaidrs. Sensoru saplūšana darbojas ar nepilnīgiem datiem; Lookout ir neaizstājams.
- Robežsituāciju ignorēšana. Autonomā sistēma var būt neuzticama scenārijā, ko tā neredz; Nepieciešams pārņemšanas plāns.
- Padarot manevru vēlu un mazu. COLREG nepieciešama agrīna, nozīmīga un liela manevrēšana; Pēdējā brīža labojums slēpj nodomu.
Rezumējot
Navigācijas drošība un sadursmju novēršana ir joma, kurā AI atbalsta sensoru saplūšana un situācijas novērtējums, bet dzīvības drošība ir visstraujākā. Katram manevra ieteikumam ir jāatbilst COLREG burtam un garam, AIS nevajadzētu paļauties tikai uz AIS, “vide ir skaidra” izvadei nevajadzētu novērst uzmanību, un ir jāsaglabā cilvēka spēja pārņemt autonomas sistēmas. Galvenā atbildība par drošību gulstas uz navigācijas virsnieku un kapteini.
Lietojumprogrammas uzdevums
Izveidojiet reprezentatīvu tikšanās scenāriju (jūsu kuģis un mērķis, ģeometrija un sensora dati). Lūdziet AI lietot veidni “sadursmes novērtēšana” un norādīt sastapšanās veidu un COLREG lomas. Pārbaudiet piedāvātā manevra atbilstību "manevra ieteikumu pārbaudes" veidnei. Pievienojiet AIS aptverta mērķa iespēju un apspriediet sensoru saplūšanas nepilnības. Pierakstiet, kam ir galīgais lēmums un pārņemšanas nosacījumus.
kontrolsaraksts
- [ ] Es vispirms novērtēju manevru, pamatojoties uz COLREG un labu jūrniecības prasmi.
- [ ] Es neuzskatīju AIS par vienīgo avotu; Es iekļāvu radaru un vizuālo novērošanu.
- [ ] Es dublēju izvadi “Vide ir tīra”, to meklējot.
- [ ] Es domāju par trūkstošiem sensoru saplūšanas gadījumiem (maza laiva, migla).
- [ ] Es definēju pārņemšanas nosacījumus autonomai/lēmumu atbalstītai sistēmai.
- [ ] Es atstāju galīgo lēmumu par navigāciju/manevru atbildīgajam virsniekam un kapteinim.