เรืออัตโนมัติ ความปลอดภัยในการเดินเรือ และการป้องกันการชนกัน

กำไร:

• ความสามารถในการกำหนดระดับเรือ (MASS) อัตโนมัติและติดตามระยะไกลและบทบาทของระบบสนับสนุนการตัดสินใจ
• ความสามารถในการกำหนดค่าตรรกะการหลีกเลี่ยงการชน (COLREG) ที่รวมข้อมูล AIS, เรดาร์ และ ECDIS เข้ากับ AI
• ความสามารถในการตรวจสอบว่าความรับผิดชอบสูงสุดสำหรับการตัดสินใจด้านการนำทางของ AI นั้นยังคงเป็นของกัปตันและกฎ COLREG

การเผชิญหน้ากันระหว่างเรือสองลำในทะเลเป็นการเต้นรำอันละเอียดอ่อนภายใต้กฎเกณฑ์ที่มีมายาวนานนับศตวรรษ การซ้อมรบที่ผิดเพียงครั้งเดียวหมายถึงความขัดแย้ง การสูญเสียชีวิต และภัยพิบัติด้านสิ่งแวดล้อมครั้งใหญ่ จัดส่งวันนี้; ติดตั้งระบบสนับสนุนการตัดสินใจที่รวมเรดาร์ AIS (ระบบระบุอัตโนมัติ) ระบบที่เรือเผยแพร่ข้อมูลประจำตัว ตำแหน่ง และเส้นทาง) ECDIS (แผนที่อิเล็กทรอนิกส์) และข้อมูลกล้อง เรือที่ควบคุมอัตโนมัติและควบคุมจากระยะไกล (MASS; Maritime Autonomous Surface Ships) อยู่ในวาระการประชุม ปัญญาประดิษฐ์ (AI) ขับเคลื่อนการรวมเซ็นเซอร์ การประเมินสถานการณ์ และคำแนะนำในการจัดทำ แต่การเดินเรือในทะเลยังคงเป็นพื้นที่ที่ความปลอดภัยในชีวิตมีความเข้มงวดที่สุด

ขีดจำกัดที่แน่นอน: การซ้อมรบที่แนะนำโดย AI จะไม่ดำเนินการโดยไม่มีการยืนยันภายในกรอบกฎการหลีกเลี่ยงการชน (COLREG; กฎระเบียบระหว่างประเทศสำหรับการป้องกันการชนในทะเล) และโดยการประเมินของเจ้าหน้าที่/หัวหน้าที่รับผิดชอบการเดินเรือ ไม่ว่าระดับความเป็นอิสระจะเป็นอย่างไร ความรับผิดชอบในการปฏิบัติตาม COLREG แนวปฏิบัติทางทะเลที่ดีและความปลอดภัยขั้นสูงสุดนั้นไม่อาจเพิกถอนได้จากฝ่ายมนุษย์ (หรือภายในขอบเขตของระบบที่เป็นอิสระ ได้รับการรับรอง และได้รับการรับรองระดับเดียวกัน)

แนวคิด: COLREG: กฎสากลที่กำหนดวิธีการควบคุมเรือโดยสัมพันธ์กัน CPA/TCPA: ระยะทางและเวลาที่ใกล้ที่สุด (จุดที่ใกล้เคียงที่สุด / เวลาถึง CPA) การรวมเซ็นเซอร์: การรวมแหล่งที่มาต่างๆ เช่น เรดาร์, AIS, กล้อง ให้เป็นภาพสถานการณ์เดียว มวล: ยานพาหนะทางทะเลที่ควบคุมอัตโนมัติ/ควบคุมระยะไกล การเดินเรือที่ดี: พฤติกรรมที่ปลอดภัยตามประสบการณ์ เหนือกฎเกณฑ์

การรวมเซ็นเซอร์และการประเมินสถานะ

ขั้นตอนแรกเพื่อความปลอดภัยในการเดินเรือคือการสร้างภาพการจราจรโดยรอบที่แม่นยำ เซ็นเซอร์ทุกตัวมีจุดอ่อน: เรดาร์ได้รับผลกระทบจากฝนและคลื่นทะเล AIS อาจปิดหรือปล่อยข้อมูลเท็จ/ถูกจัดการ กล้องอ่อนแอในเวลากลางคืนและมีหมอก ด้วยการรวมแหล่งที่มาเหล่านี้ AI จะคำนวณตำแหน่ง เส้นทาง ความเร็ว และ CPA/TCPA สำหรับแต่ละจุดหมายปลายทาง แต่คุณภาพของฟิวชันนั้นถูกจำกัดด้วยคุณภาพของอินพุต: เรือประมงขนาดเล็กที่ปิด AIS หรือเป้าหมายในเงาเรดาร์อาจหายไปจากภาพของระบบ ดังนั้น เพียงเพราะ AI บอกว่า "สภาพแวดล้อมสะอาด" ก็ไม่ได้ลดบทบาทการเฝ้าระวังไป

ขั้นตอนที่สองคือการประเมินความเสี่ยง: เป้าหมายใดที่มีความเสี่ยงของความขัดแย้ง ซึ่งการเผชิญหน้าทางเรขาคณิตอยู่ที่นั่น (การเผชิญหน้าแบบเผชิญหน้า การครอสโอเวอร์ การตามทัน) สำหรับแต่ละรูปทรงเรขาคณิต COLREG จะกำหนดว่าใครคือ "ผู้ให้" และใครคือเรือ "ที่ยืนหยัด" และวิธีการควบคุม AI ทำให้การจำแนกประเภทนี้รวดเร็ว แต่ COLREG ไม่เพียงต้องการรูปทรงเรขาคณิตเท่านั้น แต่ยังต้องการ "การฝึกเดินเรือที่ดี": การซ้อมรบที่รวดเร็ว ชัดเจน และมีขนาดใหญ่ โดยมีเจตนาที่ชัดเจนที่มองเห็นได้บนเรดาร์ AI อาจแนะนำสิ่งเหล่านี้ แต่เจ้าหน้าที่ตีความเจตนารมณ์ของการปกครองและสภาพท้องถิ่น

ข้อควรระวัง: แม้ว่าข้อมูล AIS อาจดูเหมือนเป็นแหล่งระบุตัวตนที่เชื่อถือได้ แต่ข้อมูลดังกล่าวอาจถูกปิด กำหนดค่าไม่ถูกต้อง หรือจงใจปลอมแปลง การซ้อมรบกับ AIS เพียงอย่างเดียวถือเป็นอันตราย มีการใช้เรดาร์ การสังเกตด้วยสายตา และการปฏิบัติทางทะเลที่ดีร่วมกัน

การปฏิบัติตาม COLREG และระดับความเป็นอิสระ

เอกราชไม่ใช่สิ่งเดียว มันเป็นบันไดตั้งแต่การสนับสนุนการตัดสินใจ (การตัดสินใจของมนุษย์ ระบบแนะนำ) ไปจนถึงการควบคุมระยะไกลและความเป็นอิสระเต็มรูปแบบ ความรับผิดชอบและการตรวจสอบความถูกต้องจะแตกต่างกันในแต่ละขั้นตอน แต่หัวข้อทั่วไปคือ: ระบบจะต้องปฏิบัติตาม COLREG และการดำเนินกลยุทธ์ที่เสนอจะต้องเป็นไปตามทั้งตัวอักษรและเจตนารมณ์ของกฎ หากการซ้อมรบที่แนะนำโดย AI แสดงให้เห็นทางลัดที่ผิดกฎหมาย เช่น แทนที่จะหันไปทางกราบขวาเป็นเรือที่ยอมจำนน ข้อเสนอแนะนั้นจะถูกปฏิเสธ ยิ่งไปกว่านั้น การดำเนินการที่สำคัญและเร็วซึ่งจำเป็นตามกฎเมื่อเรือสองลำ "มองเห็น" ซึ่งกันและกันนั้นแตกต่างจากตรรกะ "การแก้ไขเล็กน้อยในนาทีสุดท้าย"

ปัญหาด้านความปลอดภัยที่สำคัญ: ระบบอัตโนมัติหรือระบบช่วยตัดสินใจอาจทำงานอย่างไม่คาดคิดนอกสถานการณ์ที่ได้รับการฝึกอบรมหรือทดสอบ (เช่น ประเภทเรือที่ผิดปกติ การจราจรที่ผิดปกติ เซ็นเซอร์ขัดข้อง) สำหรับ “กรณีจำกัด” เหล่านี้ การควบคุมดูแลของมนุษย์และความสามารถในการครอบครองถือเป็นสิ่งสำคัญ

การเผชิญหน้า

บทบาทของคอลเร็ก

การซ้อมรบที่คาดหวัง

ขีดจำกัดของ AI

เจอกันตั้งแต่แรก.

ทั้งสองฝ่ายต่างให้ทาง

ไปทางกราบขวาทั้งคู่

เจ้าหน้าที่ให้ความเห็นหากเรขาคณิตไม่ชัดเจน

การเปลี่ยนแปลงที่ผิดปกติ

ผู้ใดเห็นอีกฝ่ายบนธงของตนก็ให้ทาง

การกลับมาในช่วงต้นและสำคัญ

การตีความลำดับความสำคัญอยู่ที่มนุษย์

ตามทัน

ผู้ที่เติบโตก็ให้ทาง

เปิดผ่าน

การตามทันหรือความแตกต่าง สถานการณ์แนวเขต

ช่องแคบ/แยกการจราจร

กฎท้องถิ่น

อย่าเดินตามเลน

ความรู้ในท้องถิ่นอาจขาดหายไปใน AI

เคสมินิ

กรณีที่ 1 — การซ้อมรบ "มีประสิทธิภาพ" ที่ผิดกฎหมาย ระบบสนับสนุนการตัดสินใจจะแนะนำให้เรืออยู่ในตำแหน่งยอมให้เลี้ยวเล็กน้อยไปยังท่าเรือ เนื่องจากจะ "มีประสิทธิภาพ" ในแง่ของเชื้อเพลิง/เวลา อย่างไรก็ตาม COLREG คาดว่าการเคลื่อนไปทางกราบขวาที่ชัดเจนและชัดเจนในเรขาคณิตนี้ การเลี้ยวเข้าท่าเรือจะบดบังเจตนาของเรือฝ่ายตรงข้าม และเพิ่มความเสี่ยงที่จะเกิดความขัดแย้ง เจ้าหน้าที่ปฏิเสธข้อเสนอแนะ และตามกฎแล้ว หันไปทางกราบขวาแต่เนิ่นๆ และชัดเจน บทเรียน: การซ้อมรบต้องเป็นไปตาม COLREG ก่อน ประสิทธิภาพเป็นเรื่องรอง

กรณีที่ 2 — เป้าหมายที่ปิด AIS ระบบแจ้งว่า “ไม่มีเป้าหมาย AIS ในบริเวณใกล้เคียง การนำทางชัดเจน” จากเรดาร์และกล้องส่องทางไกล ผู้สังเกตการณ์สังเกตเห็นเรือประมงลำเล็กๆ ลำหนึ่งที่ปิด AIS อยู่ แนวทางที่เป็นอันตรายอาจเกิดขึ้นได้หากเอไอเอสพึ่งพาเพียงอย่างเดียว บทเรียน: การรวมเซ็นเซอร์ทำงานกับข้อมูลที่ไม่สมบูรณ์ การสังเกตการณ์และการสังเกตด้วยเรดาร์เป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้

กรณีที่ 3 — การครอบครองแบบเขตแดน ในระหว่างการทดสอบวิ่งอัตโนมัติ จะพบว่ามีเรือลำหนึ่งทำการหลบหลีกที่ผิดปกติซึ่งระบบไม่เคยเห็นมาก่อน ระบบสร้างคำแนะนำที่ลังเลและล่าช้า เจ้าหน้าที่บนสะพานจะสังเกตเห็นสถานการณ์ตั้งแต่เนิ่นๆ เข้ามาควบคุมและดำเนินการอย่างปลอดภัยด้วยตนเอง บทเรียน: การกำกับดูแลโดยมนุษย์และความสามารถในการครอบครองอย่างรวดเร็วถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับพฤติกรรมสถานะจำกัดของระบบอัตโนมัติ

เทมเพลตพร้อมท์ที่คัดลอกได้

เทมเพลต 1 — การประเมินการเผชิญหน้า (กรอบงาน COLREG):

บทบาท: คุณเป็นที่ปรึกษาสนับสนุนการตัดสินใจด้านความปลอดภัยในการเดินเรือ บริบท (ตัวแทน เพื่อวัตถุประสงค์ในการฝึกอบรม): เส้นทางเรือของฉันเอง [x], ความเร็ว [y]; เส้นทางเป้าหมาย [a], ความเร็ว [b] แบริ่งแบริ่ง [c] งาน: 1) กำหนดประเภทของการเผชิญหน้า (หัว/ออก/แซง)2) ใครให้ทาง ใครติดตาม ตาม COLREG?3) อธิบายการซ้อมรบทางกฎหมาย ในช่วงต้น และชัดเจน ข้อจำกัด: นี่คือการวิเคราะห์การฝึกอบรม; การตัดสินใจในการซ้อมรบจริงจะกระทำโดยเจ้าหน้าที่ผู้รับผิดชอบการเดินเรือ COLREG และนักเดินเรือที่ดี อย่าพึ่งเอไอเอสเพียงอย่างเดียว ยังเน้นการสังเกตด้วยเรดาร์/การมองเห็นด้วย

เทมเพลต 2 — การวิเคราะห์ช่องว่างฟิวชันของเซ็นเซอร์:

ประเมินภาพสถานการณ์การนำทาง (ตัวแทน): สรุปข้อมูลเรดาร์, AIS และกล้อง [...].1) เป้าหมายใดที่มองเห็นได้ด้วยเซ็นเซอร์เพียงตัวเดียว (ความเสี่ยง)?2) ฉันจะจัดการกับโอกาสที่ AIS จะปิด/เป้าหมายที่น่าสงสัยได้อย่างไร3) แสดงรายการสถานการณ์ที่ภาพนี้อาจหายไป (เงาเรดาร์ หมอก เรือเล็ก) ข้อจำกัด: อย่าถือว่าผลลัพธ์ "สภาพแวดล้อมชัดเจน" เป็นอันสิ้นสุด จำเป็นต้องมีการเฝ้าระวัง

เทมเพลต 3 — สถานการณ์การครอบครองเอกราช:

จัดทำร่างแผนการครอบครองสำหรับระบบนำทางอัตโนมัติ/ช่วยการตัดสินใจ:1) ในสถานการณ์ใดที่มนุษย์ควรเข้าควบคุม (กรณีจำกัด เซ็นเซอร์ทำงานล้มเหลว การจราจรที่ผิดปกติ)?2) คำเตือนและเวลาที่จำเป็นสำหรับการยึดครอง3) พฤติกรรมเริ่มต้นที่ปลอดภัยเมื่อระบบไม่น่าเชื่อถือคืออะไร ข้อจำกัด: เน้นย้ำว่าความรับผิดชอบด้านความปลอดภัยขั้นสูงสุดยังคงอยู่กับมนุษย์/ระบบที่ได้รับการรับรอง

เทมเพลต 4 — การตรวจสอบคำแนะนำในการซ้อมรบ:

ตรวจสอบข้อเสนอการซ้อมรบต่อไปนี้สำหรับ COLREG:[การซ้อมรบและเรขาคณิตที่แนะนำ].1) การซ้อมรบนี้เป็นไปตามตัวอักษรของกฎหรือไม่?2) มันเร็ว ชัดเจนและมีขนาดใหญ่ (การเดินเรือที่ดี)?3) ความตั้งใจที่ชัดเจนสำหรับเรือของฝ่ายตรงข้ามหรือไม่4) มันเบี่ยงเบนไปจากกฎเพื่อประโยชน์ของประสิทธิภาพหรือไม่?ทำเครื่องหมายจุดใด ๆ ที่ผิดกฎหมายหรือไม่ชัดเจน

พรอมต์อ่อน / พรอมต์แข็งแกร่ง

พรอมต์ที่อ่อนแอ:

เรือสองลำนี้กำลังเข้ามาใกล้ฉันควรทำอย่างไร? บอกเส้นทางที่สั้นที่สุด

พรอมต์อันทรงพลัง:

บทบาท: คุณเป็นที่ปรึกษาด้านการฝึกอบรมด้านความปลอดภัยในการเดินเรือ บริบท (การเป็นตัวแทน): เผชิญรูปทรงเรขาคณิตของเรือของฉันเองและเป้าหมาย[คำอธิบาย]; มีการแนบสรุปข้อมูลเรดาร์+AIS+ภาพแล้ว งาน:1) กำหนดประเภทการเผชิญหน้าและบทบาทของ COLREG 2) แนะนำการหลบหลีกทางกฎหมาย ในระยะเริ่มต้น และชัดเจน 3) ฉันจะตรวจสอบได้อย่างไรว่า AIS หายไป/น่าสงสัยหรือไม่ ข้อจำกัด: แนะนำการซ้อมรบที่เหมาะสมกับ COLREG และการเดินเรือที่ดี ไม่ใช่ "เส้นทางที่สั้นที่สุด"; ระบุว่าการตัดสินใจขั้นสุดท้ายขึ้นอยู่กับเจ้าหน้าที่เดินเรือ

พรอมต์ที่ไม่รัดกุมจะถามเฉพาะ "เส้นทางที่สั้นที่สุด" และไม่สนใจกฎ COLREG พร้อมท์ที่มีประสิทธิภาพมุ่งเน้นไปที่บทบาท การรับรองความถูกต้อง และอำนาจของมนุษย์

ข้อผิดพลาดทั่วไป

• นำประสิทธิภาพมาก่อน COLREG การซ้อมรบต้องปฏิบัติตามกฎเกณฑ์และทักษะการเดินเรือที่ดีก่อน เชื้อเพลิง/เวลาเป็นเรื่องรอง
• พึ่งเอไอเอสแต่เพียงผู้เดียว เอไอเอสอาจล่ม ผิดพลาด หรือปลอมแปลง; การสังเกตด้วยเรดาร์และการมองเห็นถือเป็นสิ่งสำคัญ
• สมมติว่าผลลัพธ์ของ "สิ่งแวดล้อมสะอาด" เป็นที่แน่ชัด ฟิวชั่นเซ็นเซอร์ทำงานได้กับข้อมูลที่ไม่สมบูรณ์ การระวังเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้
• ละเลยสถานการณ์แนวเขต ระบบอัตโนมัติอาจไม่น่าเชื่อถือในสถานการณ์ที่มองไม่เห็น จำเป็นต้องมีแผนการเทคโอเวอร์
• ทำให้การซ้อมรบล่าช้าและเล็ก COLREG ต้องการการหลบหลีกตั้งแต่เนิ่นๆ สำคัญ และสำคัญ; การแก้ไขวินาทีสุดท้ายซ่อนเจตนา

โดยสรุป

ความปลอดภัยในการเดินเรือและการหลีกเลี่ยงการชนกันเป็นพื้นที่ที่ AI ได้รับการสนับสนุนจากการรวมเซ็นเซอร์และการประเมินสถานการณ์ แต่ความปลอดภัยในชีวิตนั้นคมชัดที่สุด คำแนะนำในการซ้อมรบแต่ละครั้งจะต้องสอดคล้องกับตัวอักษรและเจตนารมณ์ของ COLREG ไม่ควรพึ่งพา AIS เพียงอย่างเดียว ผลลัพธ์ "สภาพแวดล้อมที่ชัดเจน" ไม่ควรขจัดการเฝ้าระวัง และควรรักษาความสามารถในการครอบครองโดยมนุษย์สำหรับระบบอัตโนมัติ ความรับผิดชอบด้านความปลอดภัยขั้นสูงสุดอยู่ที่เจ้าหน้าที่เดินเรือและกัปตันเรือ

งานสมัคร

สร้างสถานการณ์การเผชิญหน้าตัวแทน (เรือของคุณและเป้าหมาย เรขาคณิตและข้อมูลเซ็นเซอร์) ให้ AI ใช้เทมเพลต “การประเมินการเผชิญหน้า” และระบุประเภทการเผชิญหน้าและบทบาท COLREG ทดสอบการซ้อมรบที่เสนอเพื่อให้สอดคล้องกับเทมเพลต "การตรวจสอบคำแนะนำการซ้อมรบ" เพิ่มความเป็นไปได้ของเป้าหมายที่ครอบคลุมโดย AIS และหารือเกี่ยวกับช่องว่างของการรวมเซ็นเซอร์ เขียนว่าใครเป็นผู้ตัดสินใจขั้นสุดท้ายและเงื่อนไขในการเทคโอเวอร์

รายการตรวจสอบ

• [ ] อันดับแรก ฉันประเมินการซ้อมรบโดยพิจารณาจาก COLREG และทักษะการเดินเรือที่ดี
• [ ] ฉันไม่ได้ถือว่า AIS เป็นแหล่งเดียว ฉันรวมเรดาร์และการสังเกตด้วยภาพด้วย
• [ ] ฉันสำรองข้อมูลเอาต์พุต "สภาพแวดล้อมสะอาด" โดยการค้นหามัน
• [ ] ฉันคิดถึงกรณีข้อมูลที่ขาดหายไปของเซ็นเซอร์ฟิวชั่น (เรือลำเล็ก หมอก)
• [ ] ฉันกำหนดเงื่อนไขการเข้าครอบครองสำหรับระบบอัตโนมัติ/สนับสนุนการตัดสินใจ
• [ ] ฉันมอบการตัดสินใจการนำทาง/การหลบหลีกขั้นสุดท้ายให้กับเจ้าหน้าที่ที่รับผิดชอบและกัปตัน