Lợi nhuận:
- Khả năng xác định các cấp độ tàu tự động và giám sát từ xa (MASS) cũng như vai trò của các hệ thống hỗ trợ quyết định
- Khả năng định cấu hình logic tránh va chạm (COLREG) kết hợp dữ liệu AIS, radar và ECDIS với AI
- Khả năng xác minh rằng trách nhiệm cuối cùng đối với các quyết định điều hướng của AI vẫn thuộc về thuyền trưởng và các quy tắc COLREG
Cuộc chạm trán giữa hai con tàu trên biển là một vũ điệu tinh tế được điều chỉnh bởi những quy tắc hàng thế kỷ. Một hành động sai lầm có thể dẫn đến xung đột, thiệt hại về nhân mạng và thảm họa môi trường nghiêm trọng. Giao hàng ngay hôm nay; Nó được trang bị các hệ thống hỗ trợ quyết định kết hợp radar, AIS (Hệ thống nhận dạng tự động; hệ thống nơi tàu phát thông tin nhận dạng, vị trí và tuyến đường), ECDIS (bản đồ điện tử) và dữ liệu camera; Các tàu tự hành và điều khiển từ xa (MASS; Maritime Autonomous Surface Ships) đang nằm trong chương trình nghị sự. Trí tuệ nhân tạo (AI) hỗ trợ quá trình tổng hợp cảm biến này, đánh giá tình huống và đề xuất thao tác. Nhưng giao thông trên biển vẫn là lĩnh vực cần đảm bảo an toàn tính mạng nhất.
Giới hạn tuyệt đối: Không được thực hiện thao tác nào do AI đề xuất mà không được xác nhận trong khuôn khổ các quy tắc tránh va chạm (COLREG; Quy định quốc tế về ngăn ngừa va chạm trên biển) và theo đánh giá của sĩ quan/thuyền trưởng phụ trách dẫn đường. Dù mức độ tự chủ như thế nào, trách nhiệm tuân thủ COLREG, thực hành tốt hàng hải và sự an toàn cuối cùng đều thuộc về phía con người (hoặc trong giới hạn của một hệ thống hoàn toàn tự chủ, được chứng nhận và phê duyệt theo cấp độ).
Các khái niệm: COLREG: Các quy tắc quốc tế xác định cách các tàu điều động tương đối với nhau. CPA/TCPA: Khoảng cách tiếp cận gần nhất và thời gian còn lại (Điểm tiếp cận gần nhất / Thời gian tới CPA). Tổng hợp cảm biến: Kết hợp các nguồn khác nhau như radar, AIS, camera thành một hình ảnh tình huống duy nhất. KHỐI LƯỢNG: Phương tiện hàng hải tự hành/điều khiển từ xa. Tay nghề tốt: Hành vi an toàn dựa trên kinh nghiệm, vượt ra ngoài quy tắc.
Đánh giá tình trạng và kết hợp cảm biến
Bước đầu tiên để đảm bảo an toàn hàng hải là thiết lập một bức tranh chính xác về giao thông xung quanh. Mọi cảm biến đều có điểm yếu: radar bị ảnh hưởng bởi mưa và sóng biển, AIS có thể tắt hoặc phát ra thông tin sai lệch/bị thao túng, camera yếu vào ban đêm và trong sương mù. Bằng cách kết hợp các nguồn này, AI sẽ tính toán vị trí, tuyến đường, tốc độ và CPA/TCPA cho từng điểm đến. Nhưng chất lượng của phản ứng tổng hợp bị hạn chế bởi chất lượng của đầu vào: một chiếc thuyền đánh cá nhỏ bị tắt AIS hoặc mục tiêu trong bóng radar có thể bị thiếu trong hình ảnh của hệ thống. Vì vậy, chỉ vì AI nói “môi trường sạch sẽ” không loại bỏ được vai trò giám sát của nó.
Bước thứ hai là đánh giá rủi ro: mục tiêu nào có nguy cơ xung đột, chạm trán hình học nào (đối đầu, xuyên giáp, đuổi kịp). Đối với mỗi hình học, COLREG xác định ai là tàu “nhường đường” và ai là tàu “đứng vững” và cách điều động. AI thực hiện việc phân loại này nhanh chóng; nhưng COLREG không chỉ đòi hỏi hình học mà còn đòi hỏi “thực hành đi biển tốt”: cơ động sớm, khác biệt và quy mô lớn, một ý định rõ ràng có thể nhìn thấy trên radar. AI có thể đề xuất những điều này, nhưng viên chức sẽ diễn giải tinh thần của quy tắc và điều kiện địa phương.
Thận trọng: Mặc dù dữ liệu AIS có vẻ là nguồn nhận dạng đáng tin cậy nhưng nó có thể bị tắt, định cấu hình sai hoặc cố tình giả mạo. Sẽ rất nguy hiểm nếu chỉ dựa vào AIS; Radar, quan sát trực quan và thực hành tốt hàng hải được sử dụng cùng nhau.
Mức độ tuân thủ và tự chủ của COLREG
Tự chủ không phải là một chuyện; Đó là một bậc thang từ hỗ trợ quyết định (quyết định của con người, khuyến nghị của hệ thống) đến điều khiển từ xa và tự chủ hoàn toàn. Trách nhiệm giải trình và xác minh ở mỗi bước là khác nhau, nhưng điểm chung là: hệ thống phải tuân thủ COLREG và biện pháp được đề xuất phải tuân thủ cả nội dung và tinh thần của quy tắc. Nếu một thao tác do AI gợi ý gợi ý một lối tắt bất hợp pháp, chẳng hạn như thay vì rẽ sang mạn phải như tàu nhường đường, đề xuất đó sẽ bị từ chối. Hơn nữa, hành động sớm và quan trọng mà quy tắc yêu cầu khi hai tàu “nhìn thấy” nhau khác với logic “chỉnh sửa nhỏ vào phút cuối”.
Vấn đề an toàn nghiêm trọng: các hệ thống tự động hoặc hỗ trợ quyết định có thể hoạt động bất ngờ ngoài các tình huống mà chúng đã được huấn luyện hoặc thử nghiệm (ví dụ: loại thuyền bất thường, giao thông bất thường, lỗi cảm biến). Đối với những “trường hợp giới hạn” này, khả năng giám sát và tiếp quản của con người là rất quan trọng.
gặp phải
vai trò COLREG
Sự điều động dự kiến
giới hạn của AI
gặp lại từ đầu
Hai bên nhường đường
Cả hai sang mạn phải
Cán bộ nhận xét nếu hình học không rõ ràng
chuyển đổi ngoại lệ
Ai nhìn thấy người khác trên biểu ngữ của mình sẽ nhường đường
Lợi nhuận sớm và đáng kể
Giải thích ưu tiên nằm ở con người
bắt kịp
Người lớn lên nhường đường
mở thẻ
Bắt kịp hay phân kỳ, tình thế ranh giới
Kênh hẹp/tách giao thông
Quy tắc địa phương
Đừng đi theo làn đường
Kiến thức địa phương có thể bị thiếu trong AI
Hộp đựng nhỏ
Trường hợp 1 - Hành động “hiệu quả” bất hợp pháp. Một hệ thống hỗ trợ quyết định sẽ khuyên tàu ở vị trí nhường đường nên rẽ một đoạn nhỏ vào cảng vì điều này "hiệu quả" về mặt nhiên liệu/thời gian. Tuy nhiên, COLREG mong đợi một sự điều động sang mạn phải rõ ràng và khác biệt trong hình dạng này; Việc rẽ vào cảng sẽ che khuất ý định của tàu đối phương và làm tăng nguy cơ xung đột. Viên sĩ quan từ chối lời đề nghị và theo quy định, quay sang mạn phải sớm và rõ ràng. Bài học: thao tác trước tiên phải tuân thủ COLREG; hiệu quả là thứ yếu.
Trường hợp 2 - Mục tiêu bị tắt AIS. Một hệ thống cho biết "không có mục tiêu AIS nào ở vùng lân cận, việc điều hướng vẫn rõ ràng". Trên radar và qua ống nhòm, người canh gác nhận thấy một chiếc thuyền đánh cá nhỏ đã tắt AIS. Một cách tiếp cận nguy hiểm có thể xảy ra nếu chỉ dựa vào AIS. Bài học: phản ứng tổng hợp cảm biến hoạt động với dữ liệu không đầy đủ; Việc quan sát và quan sát radar là không thể thiếu.
Trường hợp 3 - Tiếp quản ranh giới. Trong quá trình chạy thử nghiệm tự động, một chiếc thuyền gặp phải một hành động bất thường mà hệ thống chưa từng thấy trước đây. Hệ thống đưa ra khuyến nghị do dự và muộn màng. Người bảo vệ trên cầu sớm nhận biết tình hình, tiếp quản và thực hiện thao tác an toàn bằng tay. Bài học: sự giám sát của con người và khả năng tiếp quản nhanh chóng là điều cần thiết cho hành vi trạng thái giới hạn của các hệ thống tự trị.
Mẫu lời nhắc có thể sao chép
Mẫu 1 - Đánh giá cuộc gặp gỡ (khuôn khổ COLREG):
Vai trò: Bạn là nhà tư vấn hỗ trợ quyết định an toàn hàng hải. Bối cảnh (đại diện, nhằm mục đích đào tạo): hướng tàu của tôi [x], tốc độ [y];hướng mục tiêu [a], tốc độ [b], hướng phương vị [c]. Nhiệm vụ:1) Xác định loại va chạm (đi đầu/ra/vượt).2) Ai nhường đường, ai theo dõi, theo COLREG?3) Mô tả một hành động hợp pháp, sớm và rõ ràng.Ràng buộc: Đây là một phân tích đào tạo; Quyết định điều động thực tế được đưa ra bởi sĩ quan phụ trách dẫn đường, COLREG và khả năng đi biển tốt. Đừng chỉ dựa vào AIS; Cũng nhấn mạnh đến radar/quan sát trực quan.
Mẫu 2 - Phân tích khe hở tổng hợp cảm biến:
Đánh giá hình ảnh tình huống điều hướng (đại diện): tóm tắt dữ liệu radar, AIS và camera […].1) Những mục tiêu nào được nhìn thấy chỉ bằng một cảm biến (rủi ro)?2) Tôi nên xử lý khả năng AIS tắt/mục tiêu đáng ngờ như thế nào?3) Liệt kê các tình huống mà hình ảnh này có thể bị thiếu (bóng radar, sương mù, thuyền nhỏ). Ràng buộc: Không bao giờ coi kết quả "xóa khu vực xung quanh" là dứt khoát; Cần có sự quan sát.
Mẫu 3 - Kịch bản tiếp quản quyền tự chủ:
Lập bản dự thảo kế hoạch tiếp quản cho hệ thống định vị tự động/hỗ trợ quyết định:1) Con người nên tiếp quản trong những tình huống nào (trường hợp giới hạn, lỗi cảm biến, giao thông bất thường)?2) Cảnh báo và thời gian cần thiết để tiếp quản.3) Hành vi mặc định an toàn khi hệ thống không đáng tin cậy là gì? Ràng buộc: Nhấn mạnh rằng trách nhiệm an toàn cuối cùng vẫn thuộc về con người/hệ thống được chứng nhận.
Mẫu 4 - Kiểm tra đề xuất thao tác:
Kiểm tra đề xuất điều động sau đây để biết COLREG:[điều động và hình học được đề xuất].1) Việc điều động này có tuân theo nội dung của quy tắc không?2) Nó có sớm, khác biệt và lớn (tàu đi biển tốt) không?3) Tàu đối phương có ý định rõ ràng không?4) Nó có đi chệch khỏi quy tắc vì mục đích hiệu quả không?Đánh dấu bất kỳ điểm nào là bất hợp pháp hoặc không rõ ràng.
Dấu nhắc yếu / Dấu nhắc mạnh
Dấu nhắc yếu:
Hai con tàu này đang đến gần, tôi phải làm gì? Hãy chỉ cho tôi con đường ngắn nhất.
Lời nhắc mạnh mẽ:
Vai trò: Bạn là nhà tư vấn đào tạo an toàn hàng hải. Bối cảnh (trình bày): gặp phải hình học con tàu của chính tôi và mục tiêu[mô tả]; radar+AIS+tóm tắt dữ liệu trực quan được đính kèm. Nhiệm vụ:1) Xác định loại cuộc chạm trán và vai trò của COLREG.2) Đề xuất cách điều động hợp pháp, sớm và rõ ràng.3) Làm cách nào để xác minh xem AIS có bị thiếu/đáng ngờ hay không?Ràng buộc: Đề xuất cách điều động phù hợp với COLREG và khả năng đi biển tốt, chứ không phải "con đường ngắn nhất"; Nêu rõ rằng quyết định cuối cùng thuộc về sĩ quan dẫn đường.
Dấu nhắc yếu chỉ yêu cầu "đường dẫn ngắn nhất" và bỏ qua quy tắc; COLREG nhắc nhở mạnh mẽ tập trung vào vai trò, xác thực và quyền hạn của con người.
Những lỗi thường gặp
- Đặt hiệu quả lên trên COLREG. Việc điều động trước hết phải tuân thủ nội quy và khả năng đi biển tốt; nhiên liệu/thời gian là thứ yếu.
- Chỉ dựa vào AIS. AIS có thể bị hỏng, bị lỗi hoặc bị giả mạo; Radar và quan sát trực quan là rất cần thiết.
- Giả sử kết quả “môi trường trong sạch” là chắc chắn. Phản ứng tổng hợp cảm biến hoạt động với dữ liệu không đầy đủ; Việc quan sát là không thể thiếu.
- Bỏ qua các tình huống biên giới. Hệ thống tự trị có thể không đáng tin cậy trong tình huống mà nó không nhìn thấy; Một kế hoạch tiếp quản là cần thiết.
- Thực hiện thao tác muộn và nhỏ. COLREG yêu cầu vận động sớm, quan trọng và chủ yếu; Sự điều chỉnh vào giây phút cuối cùng che giấu ý định.
Tóm lại
An toàn điều hướng và tránh va chạm là lĩnh vực mà AI được hỗ trợ bởi phản ứng tổng hợp cảm biến và đánh giá tình huống, nhưng an toàn tính mạng là lĩnh vực sắc nét nhất. Mỗi khuyến nghị điều động phải tuân thủ nội dung và tinh thần của COLREG, không nên chỉ dựa vào AIS, đầu ra “môi trường trong lành” không được loại bỏ việc giám sát và phải duy trì khả năng tiếp quản của con người đối với các hệ thống tự động. Trách nhiệm an toàn cuối cùng thuộc về sĩ quan dẫn đường và thuyền trưởng.
Nhiệm vụ ứng dụng
Tạo một kịch bản chạm trán tiêu biểu (tàu của bạn và dữ liệu mục tiêu, hình học và cảm biến). Yêu cầu AI áp dụng mẫu “đánh giá cuộc gặp gỡ” và chỉ định loại cuộc gặp gỡ cũng như vai trò COLREG. Kiểm tra sự tuân thủ của thao tác được đề xuất với mẫu "kiểm tra đề xuất thao tác". Thêm khả năng có mục tiêu được AIS bao phủ và thảo luận về những lỗ hổng của phản ứng tổng hợp cảm biến. Viết ra ai là người có quyết định cuối cùng và các điều khoản của việc tiếp quản.
danh sách kiểm tra
- [ ] Lần đầu tiên tôi đánh giá khả năng điều động dựa trên COLREG và khả năng đi biển tốt.
- [ ] Tôi không coi AIS là nguồn duy nhất; Tôi bao gồm radar và quan sát trực quan.
- [ ] Tôi đã sao lưu đầu ra "Môi trường sạch" bằng cách tìm kiếm nó.
- [ ] Tôi nghĩ về các trường hợp thiếu dữ liệu về phản ứng tổng hợp cảm biến (thuyền nhỏ, sương mù).
- [ ] Tôi đã xác định các điều kiện tiếp quản cho hệ thống tự chủ/hỗ trợ quyết định.
- [ ] Tôi để lại quyết định điều hướng/điều động cuối cùng cho sĩ quan phụ trách và thuyền trưởng.