Autonomní lodě se díky rozvoji umělé inteligence dostávají do popředí zájmu velkých námořních přepravců i armád. Na dosavadní úspěšné pokusy s malými plavidly bez posádky a s alternativními pohony proto nyní navazují velké nákladní lodě.
V současně době ztrácejí rejdařství lodě, náklady a dokonce posádky především z důvodu lidského selhání, mnohdy částečně podpořeného přílišným spoléháním se na analogové metody navigace. Bezpečnost těchto lodí odpovědných až za 90 % světového obchodu je přitom zásadní.
UI navigátor izraelské společnosti Orca byl použit na plně autonomní kontejnerové lodi Suzaka dlouhé 95 m s nosností 749 t. Je to poprvé, co autonomní plavidlo podniklo tak dlouhou cestu jak z hlediska vzdálenosti, tak času.
BEZ UI TO NEJDE
Je pravda, že se bezpečnost obchodních lodí za poslední desetiletí výrazně zlepšila. V roce 2011 bylo hlášeno 98 ztrát nákladů přesahujících 100 Gt. V roce 2019 to bylo jen 48 Gt. V roce 2020 však poprvé po pěti letech ztráty v lodní přepravě opět rostly. Přispívají k tomu rostoucí velikosti nákladních lodí, zvyšující se objem mezinárodního obchodu a stárnoucí flotily.
Tři nejčastější příčiny nehod na moři v letech 2002 až 2016 byly podle výzkumu Cardiffské univerzity způsobeny lidskými chybami.
V březnu například masivní kontejnerová loď Ever Forward, sesterská společnost Ever Given, která loni zablokovala Suezský průplav, najela na mělčinu u pobřeží USA. Ačkoli úřady dosud neodhalily příčinu, možné faktory zahrnují nedostatečné pozorování vodní cesty, špatný úsudek a únavu členů posádky.
A připomeňme ještě událost z prosince loňského roku. Britská loď se tehdy srazila s dánskou, přičemž si incident vyžádal jednu lidskou oběť. Dva z členů posádky britské lodi byli později vyšetřováni kvůli hrubé nedbalosti a opilosti na moři.
Zpráva pojišťovny Allianz hovoří o „krizi výměny posádky“. Kombinace cestovních omezení a problémů s dodavatelským řetězcem narušila status quo pro pracovníky i společnosti, přičemž průzkum pojišťovny uvádí, že 200 000 námořníků se v březnu 2020 nemohlo vylodit v důsledku první karantény Covid a muselo dlouhodobě pobývat na lodích. Tato dlouhá období na moři přispívají k řadě krátkodobých problémů, jako je únava, a závažnějším, dlouhodobým, jako je obrovský nedostatek pracovní síly.
Být zaměstnán jako námořník bývalo kdysi atraktivní. Pandemie covidu-19 to ale změnila a lodní společnosti nyní čelí situaci, kdy je stále těžší najít kvalifikované námořníky a jejich lodě obsluhují méně vyškolené a zkušené posádky.
Jediným řešením je odstranění možnosti lidských chyb méně zkušených a méně kvalifikovaných posádek čili nasazení moderních technologií.
Ty mohou odstranit stres zejména při manévrování v místech s hustým provozem nebo v podmínkách nízké viditelnosti, jako je hustá mlha nebo déšť. Díky nedávným pokrokům v technologii umělé inteligence (UI nebo také AI z anglického artificial intelligence), konkrétně počítačovému vidění a hlubokému učení (deep learning), mohou inteligentní řešení překonat problémy s navigací.
UI nespí, zpracovává více zdrojů informací ve zlomku času a učí se ze svých zkušeností. S využitím této kolektivní inteligence integrované do mnoha lodí a ocitajících se v široké paletě scénářů různých situací může UI dosáhnout nadlidských schopností. Ostatně tyto inteligentní stroje již snižují pracovní zátěž v mnoha průmyslových odvětvích. Nyní nastal čas pečlivě zkombinovat UI s námořními zkušenostmi.
Bezposádkové lodě Mantas
ÚSPĚCH LODÍ SUZAKA…
Prostřednictvím pečlivé umělé inteligence šité na míru a po léta shromažďovaných dat vyvinula izraelská společnost Orca AI navigátora, který je plně automatický a každým dnem chytřejší.
Jeho počítačové vidění je řízeno algoritmy hlubokého učení. Ty detekují, sledují a klasifikují navigačně použitelné cíle, které mohou pro plavidlo představovat riziko. Poté systém synchronizuje všechna relevantní data z lodních senzorů spolu s radarem, vyhodnotí je především po stránce bezpečnostních rizik a prezentuje je v čistém uživatelském rozhraní optimalizovaném pro den a noc.
Systém ví, že má měnit svou vlastní konfiguraci podle kontextu, tedy typu plavby, úrovně přetížení a dalších aspektů, a ve správný čas zvýrazňuje pouze objekty a okolnosti, na kterých záleží nejvíce. Tento druh systému musí být vysoce přesný a v úvahu tak bere i jedinečné metody hodnocení situací a jejich simulace.
S širším přijetím inteligentních navigačních systémů by se počet nehod způsobených lidskou chybou měl výrazně snižovat. Takové systémy nejen zvýší bezpečnost navigace, ale také zlepší provozní efektivitu a udržitelnost.
Staré přísloví „Na moři se staly horší věci“ zůstává aktuální i dnes, stejně jako při vzniku komerční lodní dopravy. K řešení tohoto problému musí lodní průmysl nasadit inovace. První vlaštovky jsou už tady.
Výsledkem je plně autonomní kontejnerová loď dlouhá 95 m, s nosností 749 t, s názvem Suzaka, vybavená softwarovou navigací Orca AI. Absolvovala již první plavbu dlouhou 790 km a dokončila ji v Tokijském zálivu, kterým denně propluje až 500 lodí, přičemž 99 % cesty cestovala bez lidského zásahu. Tento vůbec první experiment trval 40 hodin.
Podle Orca AI její bezpečnostní navigační systém poskytoval detekci, sledování, klasifikaci a zjišťování dosahu všeho kolem v reálném čase pomocí 18 palubních kamer, které v kombinaci poskytovaly 360° pohled ve dne i v noci. Loď provedla 107 manévrů bez lidské pomoci a vyhnula se tak 400—500 dalších plavidel.
Je to poprvé, co autonomní plavidlo podniklo tak dlouhou cestu jak z hlediska vzdálenosti, tak času.
Orca AI byla založena v roce 2018 dvěma experty na námořní technologie a zdá se, že za pouhé čtyři roky dokázala to, o co se automobilky snaží bez valného úspěchu deset let. [Pravdou ovšem je, že autonomní řízení na silnicích musí brát v úvahu mnohem více náročnějších situací, a nelze je tedy přímo srovnávat ani vzájemně aplikovat — pozn. red.]
Acute Market Reports, globální firma zabývající se průzkumem trhu, očekává, že trh autonomních navigačních lodí a souvisejícího vybavení poroste průměrným ročním tempem 12,6 % a v roce 2028 dosáhne 235,7 miliard USD.
... A PRISM COURAGE
Za úspěšnou lze označit i první autonomní plavbu lodě Prism Courage uskutečněnou s využitím jiného navigačního a vyhodnocovacího softwaru. Její plavba směřovala z Mexického zálivu přes Panamský průplav a Tichý oceán do Jižní Koreje pomocí autonomní navigační technologie vyvinuté dceřinou společností Hyundai Avikus.
Loď s pomocí systému HiNAS 2.0, využívajícího rovněž algoritmy umělé inteligence, doplula do jihokorejského přístavu Boryeong s terminálem na zkapalněný zemní plyn (LNG). Cesta dlouhá 20 tisíc km trvala přibližně měsíc. Poté se loď vrátila do Panamy. Tanker vykázal nižší spotřebu paliva o 7 % a emise skleníkových plynů poklesly o 5 %.
Avikus založená v prosinci 2020 jako součást skupiny Hyundai Heavy Industries Group se od začátku zaměřuje na vývoj autonomních systémů. Za první úspěch lze považovat plně autonomní provoz 12místné výletní lodi v Koreji. V lednu tohoto roku představila technologii autonomní navigace na CES 2022, největší světové výstavě elektroniky a IT, a nyní zdvojnásobuje své úsilí o zvýšení náskoku v autonomní navigaci.
Systém HiNAS 2.0 je podle tvrzení firmy schopen zaznamenat lokaci jiných lodí a vyhnout se jim, reagovat na změny počasí i aktuální výšku vln.
Nejen u automobilů slibují samořiditelné technologie přímo revoluci. U lodí mají autonomní systémy ulevit práci posádky i snížit spotřebu paliva. Do budoucna může být právě vyšší úspornost jedním z hlavních argumentů pro další vývoj technologie, neboť masivní přepravní tankery patří mezi významné zdroje škodlivých emisí. Dalším často zmiňovaným benefitem je odstranění možnosti lidské chyby.
Avikus plánuje začít systém HiNAS prodávat na konci letošního roku. Zpočátku bude samozřejmě kapitánům pouze pomáhat, ne je nahrazovat. Jednak se musí vyřešit neexistující legislativa, která by robotické řízení lodí upravovala, a není ani vůbec jasné, jak spolehlivé a bezpečná tyto technologie momentálně jsou. HiNAS 2.0 je autonomní systém druhé úrovně, takže přímý dohled posádky je nutný v každém případě a bylo tomu tak i při zmíněném pokusu.
PRVNÍ PONORKA
O bezposádkové lodě mají samozřejmě velký zájem také vojenští činitelé. Velitelství námořních systémů (NAVSEA — naval sea systems command) amerického námořnictva nedávno představilo svůj vůbec první extra velký bezpilotní podmořský prostředek Orca XLUUV (extra large unmanned undersea vehicle). První vodní test znamená velký krok směrem k novým možnostem námořních vojenských operací budoucnosti.
Projekt Orca získal v únoru 2019 koncern Boeing, přičemž kontrakt v hodnotě 274 milionů dolarů zahrnuje výrobu, testování a dodávku pěti ponorek s drony. Podle NAVSEA znamenalo nasazení systému Orca důležitý milník v rozvoji spolehlivých podmořských prostředků.
Orca je založena na ponorce Echo Voyageru společnosti Boeing dlouhém 15,5 m a je navržena k hledání a likvidaci min a pro vedení elektronických útoků. Pluje maximální rychlostí osmi uzlů (14,8 km/h, tedy 9,2 mil za hodinu) s maximálním dosahem 6 500 námořních mil (12 038 km). Vyznačuje se modulární konstrukcí umožňující integraci budoucích pokročilých technologií.
Myšlenka bezpilotního podmořského plavidla sama o sobě není převratná, ale samotná velikost, kapacita užitečného zatížení a autonomie řízená umělou inteligencí jsou tím, co z experimentu učinily událost. Americké námořnictvo má v úmyslu v posílit roli a schopnosti ponorek třídy Orca, která je schopna autonomně fungovat pod vodou po dobu 30 dnů. Její křest v Huntington Beach v Kalifornii pravděpodobně způsobil vlnový efekt již po celém světě. Alespoň u informovaných vojáků a techniků.
I když se stále nachází v rané fázi provozu, možnosti, které platformy jako Orca nabízejí armádám, pravděpodobně ovlivní a překonfigurují námořní bitvy. Vlastnosti těchto podvodních robotů se aktuálně pohybují v rovině taktické, ale mají potenciál přeorientovat zavedené strategické rovnice i napříč oceány. Tyto ponorky by se tak mohly stát velmi důležitým nástrojem pro blokování určitých námořních bodů nebo uvalení námořní blokády ve stylu kubánské raketové krize. Ponorku lze také použít k rozmísťování vysoce vyspělých min Hammerhead [miny detekují projíždějící nepřátelské ponorky schopné vypustit naváděné torpédo pronásledující „svou kořist“ — pozn. red.] přímo do nepřátelských vod.
Ponorky jsou nejdůležitější součástí jaderného odstrašení, protože umožňují zemím s jadernými zbraněmi vrátit úder, pokud se dostanou pod jaderný útok nebo budou zničeny všechny jejich pozemní jaderné hlavice. Pro některé země by proto mohlo být v budoucnu lákavé vyzbrojit podvodní platformy, jako je Orca, jadernými hlavicemi.
BEZPILOTNÍ ČLUNY PRO UKRAJINU
Po kamikadze dronech pro armádu dostane ukrajinské námořnictvo plovoucí systémy. Mohly by představovat hrozbu pro ruské ponorky v Černém moři.
Americká vláda již schválila několik zbrojních balíčků pro Ukrajinu, z nichž nejméně tři obsahují drony. Zpočátku ukrajinská armáda těžila z munice typu switchblade [miniaturizované bezpilotní drony sloužící jako „vyčkávací munice“ — pozn. red.]. Na podobném principu jsou založeny také aktuálně nasazované systémy létajících zbraní Phoenix Ghost, které mají způsobit větší zkázu.
Podobnou funkci mají i plovoucí systémy. K nim patří bezpilotní čluny, jež jsou součástí bezpečnostní pomoci ve výši 700 milionů dolarů. Měly by být použity k obraně pobřežních vod u Krymu, řekl tisku mluvčí Pentagonu John Kirby. Kromě toho měly být bezpilotní lodě použity v Azovském moři.
Bezpilotní plavidla jsou označována jako USV (unmanned surface vehicle). Několik armád je již používá, většinou pro sledování nebo průzkum a pouze s lehkou výzbrojí. Izraelské námořnictvo například hlídkuje u svého pobřeží pomocí minolovky Rafael Protector.
Navzdory opakovaným dotazům tiskový mluvčí nechtěl odpovědět na to, které bezpilotní čluny ukrajinská armáda od USA obdržela a zda jsou ozbrojené. Americké námořnictvo má k dispozici také 40 m dlouhý katamarán Sea Hunter, vystavěný americkou společnost Leidos, který prý dokáže shazovat podvodní bomby. Loď je však drahým prototypem, bez kterého se americká armáda pravděpodobně nechce obejít.
Je tedy pravděpodobnější, že budou dodány menší systémy s délkou kolem deseti metrů, jež lze použít pro odminování nebo sledování. Podobně velký je také bezpilotní člun Mantas, který na Floridě vyrábí firma Martac.
Také tyto menší bezpilotní čluny amerického námořnictva jsou prototypy, které ještě nebyly definitivně nasazeny do každodenního provozu. V souladu s tím může mít jejich použití na Ukrajině pro americkou armádu pilotní charakter. Jde o příležitost otestovat tyto bezpilotní systémy ve skutečné válce. Podle amerických médií jsou někteří ukrajinští vojáci k používání těchto autonomních systémů již vyškoleni a americká dodávka tak pravděpodobně vyvolá nejistotu v ruském námořnictvu, jež má nyní v Černém moři nespornou převahu.
INKUBÁTOR PRO EXPERIMENTY S UI
Vývoj lodí bez posádky je velmi komplikovaný, a proto vloni v září zřídila 5. flotila amerického námořnictva Task Force 59 v Bahrajnu inkubátor pro experimenty s integrací umělé inteligence do bezpilotních systémů. V květnu už pracovní skupina „přispívala ke každodenním operacím v regionálních vodách zlepšením námořního dohledu“ a do června „překonala celkový počet hodin plavby bezpilotních plavidel v celém regionu 15 000 hodin“. Pracovní skupina, která působí v Bahrajnu a Aqabě v Jordánsku, má relativně malý tým (v únoru 21 lidí) s různým zázemím, včetně námořních záložníků, odborníků na kybernetickou bezpečnost a technologie, generálních ředitelů a mladých vědců, což jí umožňuje pracovat mezi oběma odvětvími a v akademických kruzích.
S ambiciózním cílem nasadit do příštího léta flotilu stovky bezpilotních hladinových plavidel k hlídkování ve vodách Blízkého východu experimentovala Task Force 59 od září už nejméně při šesti bilaterálních a multilaterálních cvičeních.
Největším účastníkem byly Spojené státy, ale zapojeno bylo více než 80 bezpilotních systémů z celkem 10 zemí, včetně Spojených arabských emirátů, Izraele, Francie a Japonska. Nechyběla ani kalifornská společnost Anduril, která se specializuje na autonomní systémy, integraci senzorů a technologii protipilotních vzdušných prostředků.
V blízké budoucnosti může pracovní skupina přidat další USV, jako je Sea Hunter a Seahawk, stejně jako bezpilotní autonomní vrtulník SeaGuardian a Fire Scout. Spojení těchto bezpilotních leteckých, povrchových a podvodních systémů umožní pracovní skupině integrovat různé senzory do jedné větší sítě.
USV mají čtyři hlavní výhody proti systémům s posádkou. Jsou v průměru levnější než jejich pilotované protějšky (částečně i proto, že není potřeba započítávat prostor pro členy posádky), a mohou být navrženy efektivněji. Vydrží i extrémní rychlosti včetně manévrů, které mohou být pro člověka nebezpečné. A za třetí vyžadují mnohem méně pracovní síly a mohou zůstat déle na moři, třeba celý rok, aniž musejí doplňovat zásoby. Bezpilotní systémy by dále mohly dramaticky zvětšit kontrolovanou oblast, zdvojnásobit nebo dokonce ztrojnásobit současný dosah.
Bezpilotní systémy umožňují americkému námořnictvu umístit „více očí nad, na a pod vodní hladinu“, aby rozšířilo svůj rozsah pozorování moří a vytvořilo odstrašující účinek. Kromě toho Task Force 59 využívá snímky poskytované těmito drony a také UI k „mapování vod regionu, vytváření vzorců života a odhalování neobvyklého chování“, jako je nezákonný rybolov nebo pašerácké operace.
Pokrok ve vývoji bezpilotních plavidel a umělé inteligence by mohl být velmi prospěšný pro partnery Spojených států v Perském zálivu, zejména pro menší země, jako jsou Spojené arabské emiráty, a pomohl by jim kompenzovat vážný nedostatek pracovních sil.
O tom, jak je to závažný problém, svědčí příběh z koncem 90. let. Tehdy získalo námořnictvo Spojených arabských emirátů dvě nizozemské fregaty s protilodními a protiponorkovými schopnostmi. Navzdory tomu opouštěly fregaty jen zřídkakdy svou základnu, především proto, že vyžadovaly příliš mnoho lidské síly — každá měla mít asi 120 námořníků. Těch se ale nedostávalo, a tak v roce 2008 byly obě fregaty vyřazeny z provozu a přeměněny na super luxusní jachty.
Takový nedostatek pracovních sil je příznačný pro ozbrojené síly Spojených arabských emirátů s celkovým počtem 63 000 vojáků. Podle zprávy Mezinárodního institutu pro strategická studia nazvané „The Military Balance 2022“, má námořnictvo jen asi 2 500 až 3 000 zaměstnanců. Hodně lidí potřebuje k provozu mnoha svých plavidel. Jeho rychlé útočné plavidlo třídy Mubarraz kupříkladu potřebuje 40člennou posádku a korveta třídy Abu Dhabi vyžaduje 70 lidí, tedy zhruba tolik jako nedávno zakoupené korvety třídy Gowind. S přibližně 43 pobřežními a hlídkovými plavidly byl nedostatek pracovních sil vždy výzvou. Pokroky v bezpilotních systémech a umělé inteligenci by ale mohly SAE pomoci částečně překonat tuto překážku. To ostatně i jiným zemím.