Dobički:
- Sposobnost definiranja ravni avtonomne in daljinsko nadzorovane ladje (MASS) in vloge sistemov za podporo odločanju
- Možnost konfiguracije logike za izogibanje trčenju (COLREG), ki združuje podatke AIS, radarja in ECDIS z AI
- Sposobnost preverjanja, ali končna odgovornost za navigacijske odločitve z umetno inteligenco ostaja pri kapitanu in pravilih COLREG
Srečanje dveh ladij na morju je občutljiv ples, ki ga urejajo stoletja stara pravila. En napačen manever pomeni konflikt, izgubo življenj in veliko okoljsko katastrofo. Ladje danes; Opremljen je s sistemi za podporo odločanju, ki združujejo radar, AIS (samodejni identifikacijski sistem; sistem, kjer ladje oddajajo informacije o svoji identiteti, lokaciji in poti), ECDIS (elektronski zemljevid) in podatke kamere; Na dnevnem redu so avtonomne in daljinsko vodene ladje (MASS; Maritime Autonomous Surface Ships). Umetna inteligenca (AI) poganja to fuzijo senzorjev, oceno situacije in priporočila za manevre. Toda plovba na morju je še vedno področje, kjer je življenjska varnost najbolj pereča.
Absolutna omejitev: noben manever, ki ga predlaga AI, se ne sme izvesti brez potrditve v okviru pravil za izogibanje trčenju (COLREG; mednarodni predpisi za preprečevanje trčenja na morju) in po oceni častnika/poveljca, odgovornega za navigacijo. Ne glede na stopnjo avtonomije je odgovornost za skladnost s COLREG, dobro pomorsko prakso in končno varnost nepreklicno na človeški strani (ali v mejah popolnoma avtonomnega, certificiranega in razredno odobrenega sistema).
Koncepti: COLREG: mednarodna pravila, ki določajo, kako ladje manevrirajo glede na drugo. CPA/TCPA: Najbližja priletna razdalja in preostali čas (najbližja točka približevanja/čas do CPA). Fuzija senzorjev: združevanje različnih virov, kot so radar, AIS, kamera, v eno sliko situacije. MASS: Avtonomno/daljinsko vodeno pomorsko vozilo. Dobro pomorsko znanje: Varno vedenje, ki temelji na izkušnjah, mimo pravil.
Fuzija senzorja in ocena stanja
Prvi korak k varnosti plovbe je ustvariti natančno sliko okoliškega prometa. Vsak senzor ima svoje slabosti: na radar vplivajo dež in morski valovi, AIS je lahko izklopljen ali oddaja napačne/prirejene informacije, kamera je šibka ponoči in v megli. S kombiniranjem teh virov AI izračuna lokacijo, pot, hitrost in CPA/TCPA za vsak cilj. Toda kakovost fuzije je omejena s kakovostjo vnosov: majhen ribiški čoln z izklopljenim AIS ali tarča v radarski senci morda manjka na sliki sistema. Zato samo zato, ker AI pravi, da je "okolje čisto", ne odpravi njegove vloge opazovalca.
Drugi korak je ocena tveganja: katera tarča nosi tveganje konflikta, katera geometrija srečanja je tam (čelno srečanje, navzkrižno srečanje, dohitevanje). Za vsako geometrijo COLREG definira, kdo je "odstopna" in kdo "stoječa" ladja ter kako manevrirati. AI naredi to klasifikacijo hitro; vendar COLREG ne zahteva le geometrije, ampak tudi "dobro pomorsko prakso": zgodnji, razločni in veliki manever, jasen namen, viden na radarju. Umetna inteligenca lahko to predlaga, vendar uradnik razlaga duh pravila in lokalne razmere.
Pozor: čeprav se podatki AIS morda zdijo zanesljiv vir identitete, so lahko izklopljeni, napačno konfigurirani ali namerno ponarejeni. Nevarno je, da manever temelji na samo AIS; Radar, vizualno opazovanje in dobra pomorska praksa se uporabljajo skupaj.
Ravni skladnosti in avtonomije COLREG
Avtonomija ni ena stvar; Gre za lestvico od podpore odločanju (človek se odloči, sistem priporoči) do daljinskega upravljanja in popolne avtonomije. Odgovornost in preverjanje sta v vsakem koraku drugačna, vendar je rdeča nit naslednja: sistem mora biti v skladu s COLREG, predlagani manever pa mora biti v skladu s črko in duhom pravila. Če manever, ki ga predlaga umetna inteligenca, predlaga nedovoljeno bližnjico, na primer namesto obračanja na desni bok kot popuščajoča ladja, bo predlog zavrnjen. Poleg tega se zgodnje in pomembno ukrepanje, ki ga zahtevajo pravila, ko dve ladji "vidita" druga drugo, razlikuje od logike "manjšega popravka v zadnjem trenutku".
Kritično varnostno vprašanje: avtonomni sistemi ali sistemi s pomočjo odločanja se lahko obnašajo nepričakovano zunaj scenarijev, v katerih so bili usposobljeni ali testirani (npr. neobičajna vrsta čolna, nenavaden promet, okvara senzorja). Za te "mejne primere" sta človeški nadzor in sposobnost prevzema kritična.
srečanje
vloga COLREG
Pričakovan manever
Omejitev AI
srečanje od začetka
Obe strani popuščata
Oba na desni bok
Policist komentira, če je geometrija nejasna
zunanji prehod
Tisti, ki vidi drugega na svojem praporu, odstopi
Zgodnji, pomemben donos
Prednostna razlaga je pri ljudeh
dohiteti
Kdor raste, popušča
odprt prehod
Dohitevanje ali razhajanje, mejna situacija
Ozek kanal/ločevanje prometa
Lokalna pravila
Ne sledi voznemu pasu
V AI morda manjka lokalno znanje
Mini etuiji
Primer 1 – Nezakonit "učinkovit" manever. Sistem za podporo odločanju svetuje ladji v upogljivem položaju, naj malo zavije proti pristanišču, saj je to "učinkovito" v smislu goriva/časa. Vendar pa COLREG pričakuje jasen in razločen desni manever v tej geometriji; Obrat pri pristanišču zakrije namere nasprotne ladje in poveča tveganje konflikta. Častnik predlog zavrne in se praviloma zgodaj in razločno obrne na desno. Nauk: manever mora najprej ustrezati COLREG; učinkovitost je drugotnega pomena.
Primer 2 – Tarča z izklopljenim AIS. Sistem pravi "ni AIS ciljev v bližini, navigacija je jasna". Na radarju in skozi daljnogled opazovalec opazi majhno ribiško ladjo z izklopljenim AIS. Če bi se zanašali samo na AIS, bi lahko prišlo do nevarnega pristopa. Lekcija: fuzija senzorjev deluje z nepopolnimi podatki; Razgledovanje in radarsko opazovanje sta nepogrešljiva.
Primer 3 – mejni prevzem. Med avtonomno preskusno vožnjo naletimo na čoln, ki izvaja nenavaden manever, ki ga sistem še ni videl. Sistem ustvari neodločno in pozno priporočilo. Stražar na mostu zgodaj opazi situacijo, jo prevzame in ročno izvede varni manever. Lekcija: človeški nadzor in zmožnost hitrega prevzema sta bistvena za obnašanje avtonomnih sistemov v mejnem stanju.
Kopirane predloge pozivov
Predloga 1 – Evalvacija srečanja (ogrodje COLREG):
Vloga: Ste svetovalec za podporo pri odločanju o varnosti plovbe. Kontekst (reprezentativen, za namene usposabljanja): smer moje lastne ladje [x], hitrost [y]; ciljna smer [a], hitrost [b], smer [c]. Naloga: 1) Določite vrsto srečanja (čela/izhod/prehitevanje). 2) Kdo daje prednost, kdo sledi, glede na COLREG? 3) Opišite zakonit, zgodnji in očiten manever. Omejitev: To je analiza usposabljanja; Dejansko odločitev o manevru sprejme častnik, odgovoren za navigacijo, COLREG in dobro mornarsko znanje. Ne zanašajte se samo na AIS; Poudarite tudi radarsko/vizualno opazovanje.
Predloga 2 – Analiza fuzijske vrzeli senzorja:
Ocenite sliko navigacijske situacije (reprezentativno): radar, AIS in povzetek podatkov kamere [...].1) Kateri cilji so vidni samo z enim senzorjem (tveganje)?2) Kako naj ravnam z možnostjo izklopljenega/sumljivih ciljev AIS?3) Seznam situacij, v katerih ta slika morda manjka (radarska senca, megla, majhen čoln). Omejitev: Nikoli ne jemljite rezultata "okolica čista" za dokončnega; Potrebno je opazovanje.
Predloga 3 – scenarij prevzema avtonomije:
Izdelajte osnutek prevzemnega načrta za avtonomni/navigacijski sistem s pomočjo odločanja: 1) V kakšnih situacijah naj prevzame človek (mejni primeri, okvara senzorja, nenavaden promet)? 2) Opozorilo in čas, potreben za prevzem. 3) Kakšno je varno privzeto vedenje, ko je sistem nezanesljiv? Omejitev: Poudarite, da končna odgovornost za varnost ostaja na človeku/certificiranem sistemu.
Predloga 4 – Preverjanje priporočil za manevriranje:
Preverite naslednji predlog manevra za COLREG: [predlagani manever in geometrija]. 1) Ali ta manever sledi črki pravila? 2) Je zgodnji, razločen in velik (dobro pomorsko znanje)? 3) Ali je namen jasen za nasprotno ladjo? 4) Ali odstopa od pravila zaradi učinkovitosti? Označite vse točke, ki so nezakonite ali nejasne.
Šibek poziv/močan poziv
Šibek poziv:
Ti dve ladji se približujeta, kaj naj naredim? Povej mi najkrajšo pot.
Močan poziv:
Vloga: Ste svetovalec za usposabljanje za varnost plovbe. Kontekst (predstavitev): srečanje z geometrijo moje ladje in tarčo [opis]; Priložen je povzetek radar+AIS+vizualnih podatkov. Naloga: 1) Določite vrsto srečanja in vloge COLREG. 2) Priporočite zakonit, zgodnji in očiten manever. 3) Kako preverim, ali AIS manjka/sumljiv? Omejitev: Priporočite manever, ki ustreza COLREG in dobremu pomorskemu znanju, ne pa "najkrajše poti"; Navedite, da je končna odločitev v rokah navigacijskega častnika.
Šibek poziv zahteva samo "najkrajšo pot" in ignorira pravilo; Zmogljiv hitri COLREG se osredotoča na vloge, avtentikacijo in človeško avtoriteto.
Pogoste napake
- Učinkovitost pred COLREG. Manever mora biti najprej v skladu s pravili in dobrim pomorskim znanjem; gorivo/čas je drugotnega pomena.
- Zanašanje izključno na AIS. AIS morda ne deluje, je pokvarjen ali ponarejen; Radarsko in vizualno opazovanje je bistvenega pomena.
- Ob predpostavki, da je rezultat "okolje čisto" gotov. Senzor fuzija deluje z nepopolnimi podatki; Pogled je nepogrešljiv.
- Ignoriranje mejnih situacij. Avtonomni sistem je lahko nezanesljiv v scenariju, ki ga ne vidi; Potreben je prevzemni načrt.
- Manever je pozen in majhen. COLREG zahteva zgodnje, pomembno in veliko manevriranje; Popravek v zadnjem trenutku skrije namero.
Če povzamem
Navigacijska varnost in izogibanje trkom je področje, kjer je umetna inteligenca podprta s fuzijo senzorjev in oceno situacije, vendar je življenjska varnost najostrejša. Vsako priporočilo za manever mora biti v skladu s črko in duhom COLREG, ne bi se smeli zanašati samo na AIS, izhod »okolje je čisto« ne bi smel odpraviti opazovanja in ohraniti je treba sposobnost človeškega prevzema avtonomnih sistemov. Končno odgovornost za varnost nosita navigacijski častnik in kapitan.
Aplikacijska naloga
Ustvarite reprezentativen scenarij srečanja (vaša ladja in cilj, geometrija in podatki senzorjev). Naj AI uporabi predlogo »vrednotenje srečanja« in določi vrsto srečanja in vloge COLREG. Preizkusite skladnost predlaganega manevra s predlogo "preverjanje priporočil za manever". Dodajte možnost tarče, ki jo pokriva AIS, in razpravljajte o vrzeli pri fuziji senzorjev. Napiši kdo ima končno odločitev in pogoje prevzema.
kontrolni seznam
- [ ] Najprej sem ocenil manever na podlagi COLREG in dobrega pomorskega znanja.
- [ ] AIS nisem imel za edini vir; Vključil sem radar in vizualno opazovanje.
- [ ] Izpis »Okolje je čisto« sem varnostno kopiral tako, da sem ga poiskal.
- [ ] Pomislil sem na primere manjkajočih podatkov o fuziji senzorjev (majhen čoln, megla).
- [ ] Definiral sem prevzemne pogoje za avtonomni/odločanje podprti sistem.
- [ ] Končno odločitev o navigaciji/manevriranju sem prepustil odgovornemu častniku in kapitanu.