Suomalaista tekniikkaa käyttävä älylaiva Mayflower ylittää Atlantin ilman miehistöä - Tiede | HS.fi

Suomalaista tekniikkaa käyttävä älylaiva Mayflower ylittää Atlantin ilman miehistöä

Itsestään liikkuvaa älylaivaa ohjaavat kehittynyt tekoäly, virtuaalinen salamatkustaja ja Wärtsilän tutka.

Mayflower Plymouthin satamassa.­

8.12.2020 2:00

Englannin Plymouthissa laskettiin syyskuussa vesille miehittämätön älylaiva Mayflower. Historiallisen kaimansa tavoin älylaivan on tarkoitus ylittää Atlantti, mutta ilman ihmisiä.

Alkuperäinen Mayflower-alus vei vuonna 1620 uskonnollisia puritaaneja Plymouthista valtameren taakse Yhdysvaltain Massachusettsiin, johon uudisasukkaat perustivat siirtokunnan.

Uusi Mayflower lähtee Atlantin-matkalleen ensi keväänä, 19. huhtikuuta. Talven aikana jatketaan vielä laitteiden ja ohjelmien testauksia.

Uivia robotteja on tehty pitkään, mutta uusi laiva tuo purjehtimiseen uudenlaista älyä. Mayfloweria komentaa tietokonejätti IBM:n älykapteeni AI Captain, jonka aivoissa pyörii pilvi- ja reunalaskentaohjelmia.

Pilvilaskennassa aivot sijaitsevat kaukaisissa konesaleissa, joilla on voimaa käsitellä suuria datamassoja. Reunalaskenta taas tarkoittaa laskemista paikallisissa koneissa. Reunalaskennan etu on nopeus, jota älylaiva tarvitsee, jos eteen tulee yllättäen este tai muu häiriö.

Tutkimusta ja kehitystyötä on tarvittu paljon. Kehittäjätiimi on kouluttanut Mayflowerin tekoälyä kaksi vuotta yli miljoonan merikuvan avulla.

Teräviä ovat myös Mayflowerin aistit, joita älykapteeni tarvitsee toimiakseen. Laivassa on kameroita ja monenlaisia sensoreita, kuten Wärtsilän tutka.

”Mayflower on pieni ja ketterä alus, jossa korkearesoluutioinen lyhyen kantaman tutka toimii hyvin”, kertoo johtaja Markus Mannevaara.

Mayflowerissa on IBM:n ja toisen tietotekniikkamahdin Nvidian prosessoreita. Nekin edustavat raskaan sarjan laatua eli supertietokoneiden teknologiaa.

Viimeistään virtuaalisen salamatkustajan Artien läsnäolo todistaa, että Mayflower kulkee kehityksen etulinjassa. Seitsenlonkeroisen mustekala-avatarin takana toimii IBM:n älyapulainen Watson Assistant.

 Tekoäly rakentaa useita vaihtoehtoja törmäysten välttämiseksi ja valitsee parhaan.

Tutkaa tarvitaan vaikkapa silloin, kun Mayflower lähestyy Yhdysvaltojen koilliskulmassa Cape Codin niemimaata, jonka ympäristössä ei ole satelliittiyhteyttä.

Kuvitellaan tilanne, jossa konttilaiva ja kalastusalus ovat vähän ennen Mayflowerin tuloa törmänneet ja muutama kontti on pudonnut mereen.

Ensin tutka havaitsee useita esteitä. Kamerat kuvaavat näkymää. Konenäkö nimeää vaarat eli konttilaivan, kalastusaluksen ja kolme puolittain uponnutta konttia. Automaattinen tunnistus kertoo konttilaivan uppouman, nopeuden, lastin ja muita tietoja. Satelliittinavigaatio kertoo Mayflowerin oman sijainnin, suunnan ja nopeuden.

Automaattinen merikorttipalvelin antaa tietoja matkareitistä. Säätiedot tulevat sääpalvelusta. Kallistussensorit kertovat laivan keinunnasta pitkittäin ja poikittain. Syvyysmittari mittaa veden syvyyden. Laivan hallintajärjestelmä antaa tietoa esimerkiksi akkujen virrasta, energian kulutuksesta ja hyötykuormasta.

AI Captainin päätöksenhallinta arvioi riskejä. Arvion perusteella tekoäly rakentaa useita vaihtoehtoja törmäysten välttämiseksi ja valitsee parhaan. Erillinen ”turvajohtaja” arvioi päätösehdotuksen ja varmistaa turvallisuuden. Lopulta robottikapteeni käskee aluksen muuttaa nopeutta ja suuntaa.

Mayflower purjehtii valtamerellä, mutta monet yritykset kokeilevat automaatiota lyhyillä matkoilla. Wärtsilä on testannut tutkaansa hinaajassa Singaporen satamassa.

Japani, Etelä-Korea ja Hollanti ovat kokeilleet tänä vuonna etäohjattuja ja automaattisia satamahinaajia. Singaporessa toimii myös ABB, johon suomalainen ABB Marine kuuluu.

Meriteollisuus näyttää suorastaan rakastavan satamahinaajia.

”Hinaajat ovat hyviä kokeilualustoja. Autonomiseksi laskettavat tehtävät ovat lyhyitä ja alukset ketteriä, ja tietoliikenneyhteydet toimivat”, Mannevaara sanoo.

Markkinat voivat kasvaa muualla. Ensimmäiset kaupalliset autonomiaratkaisut keskittyvät Mannevaaran mukaan todennäköisesti yksinkertaisiin tehtäviin, kuten konttien siirtämiseen lyhyellä matkalla.

 ”Ulapalla voidaan panna autonomia päälle, kun ei tapahdu mitään erityistä.”

Maantielossit voivat olla autonomisia. Avomerellä aluksen komentosilta saattaa olla vähän aikaa miehittämätön. Laivoihin, joissa yhä työskentelee ihmisiä, tulee osittaista automaatiota.

”Ulapalla voidaan panna autonomia päälle, kun ei tapahdu mitään erityistä. Täysin itsenäisesti laiva ei silloinkaan toimi. On varmistettava, että on ihmisiä valmiina toimimaan yllätystilanteissa, kuten vastaamaan hätäkutsuihin”, Mannevaara sanoo.

”Toinen automaatiosovellus on laivan kiinnittäminen laituriin, mitä Wärtsilä testasi kaksi vuotta sitten Norjassa.”

Autoissa se vastaisi ajoa helpossa ympäristössä sekä automaattista pysäköintiä.

Laivojen automaatio etenee leveällä rintamalla, mutta asteittain ja usein huomaamatta.

Yksinkertaisinta on automatisoida tavaraliikennettä. On puhuttu myös maantielauttojen eli vaijerilossien automatisoinnista. Hissin tavoin edestakaisin liikkuva alus on suhteellisen helposti ohjelmoitavissa, mutta inhimillinen ympäristö on mutkikas ja yllätyksellinen.

”Jos matkustaja putoaa veteen, lautan kapteeni tai kuljettaja voi heittää pelastusrenkaan, mihin automaatio ei vielä kykene”, Mannevaara sanoo.

Miehittämättömiä aluksia alkaa tulla ajan mittaan lähes väistämättä. Laiva halpenee, kun miehistötilojen tarve vähenee. Käyttökulut hupenevat, kun miehistö pienenee. Ohjaustyön siirtyminen maakeskuksiin mahdollistaa työolojen parantamisen.

”Kannustaisin meitä ja myös kilpailijoita tekemään työtä merenkulun automatisoinnissa”, Mannevaara sanoo.

Hänen mukaansa Suomella on asiassa merkittävää osaamista. Teknologian tutkimuskeskuksen VTT:n työelämäprofessori Sauli Eloranta on samoilla linjoilla.

”Suomella on Nokian perintönä poikkeuksellisen paljon tietotekniikkaosaajia. Meillä on myös ainutlaatuisen vahva meriteknologian yritysryhmittymä: Wärtsilä, ABB Marine, Cargotec ja muita.”

Uusista yrityksistä monet keskittyvät digitalisaatioon, tekoälyyn ja viestintään.

Esimerkiksi Awake.AI yhdistää merikuljetuksia, satamaa ja maakuljetuksia älykkääksi järjestelmäksi. VTT:n laivasimulaattorilla tutkitaan myös autonomisen laivan toimintaa. Euroopan avaruusjärjestön Esan ja VTT:n yhteistyö satelliittiviestinnän parantamiseksi hyödyttää myös merenkulkua.

Ensimmäisen Mayflowerin purjehtiessa suomalainen panos valtameriliikenteeseen rajoittui tervan toimittamiseen. Nyt tehdään älykkäintä laivatekniikkaa.

”Yksi Suomen eduista on edistynyt lainsäädäntö. Meillä laki sallii jo esimerkiksi etäluotsauksen. Merenkulun automatisointi on valtioiden teknologiakilpailua ja teknologiapolitiikkaa, ei vain yritysten toimintaa”, Eloranta sanoo.

Hän huomasi alan merkityksen kasvun ollessaan yritystoimijoiden One Sea -yhteenliittymän johtajana: ”Kaikki ovet aukesivat.”

Nykyään yhteistyöhanketta vetää ABB Marine.

 Kiina voi ohittaa Euroopan ja Yhdysvallat alan kehitystyössä vuoteen 2025 mennessä.

Liikkeellä ovat muutkin valtiot. Japani aikoo automatisoida puolet rannikkomerenkulusta vuoteen 2040 mennessä.

Kiina taas aikoo kiitää kärkeen suurella tutkimus- ja kehityspanoksella. Lontoolainen tutkimusyritys Thetius on laskenut, että kiinalaiset ovat rekisteröineet 96 prosenttia autonomisten pintalaivojen 3 000 patentista. Kiina voi ohittaa Euroopan ja Yhdysvallat alan kehitystyössä vuoteen 2025 mennessä.

Kilpailijat tekevät samalla yhteistyötä. Elokuussa Suomi, Tanska, Norja, Hollanti, Japani, Kiina, Etelä-Korea ja Singapore sopivat yhteistyöstä autonomisten satama-alusten kehittämisessä. Suuri osa tutkimuksesta tähtää parannuksiin kaupallisessa meriliikenteessä.

Tärkeää on myös merentutkimus, jota on Mayflowerin ohjelmassa paljon. Akustiset sensorit keräävät tietoa valaiden määrästä ja liikkeistä. Optisilla menetelmillä tutkitaan mikroskooppisia merileviä eli fytoplanktonia.

Robotti kerää vesinäytteitä, joista tutkitaan hiilidioksidipitoisuutta, happamuutta ja muovisaasteita. Mayflower mittaa luonnollisesti myös meren lämpötilaa, suolapitoisuutta ja syvyyttä. Suurtarkkuusvideot ja kiihtyvyysanturit selvittävät aaltojen energiamäärää. Vedenpinnan korkeuttakin mitataan.

Merestä tiedetään vähän osittain siksi, että miehitetyt tutkimusalukset ovat kalliita. Automaattiset laivat muuttavat tilanteen.

Osaston uusimmat

Luitko jo nämä?

Osaston luetuimmat