Construyendo un robot para navegar en alta mar

Construyendo un robot para navegar en alta mar


El 19 de septiembre de 2020, para conmemorar el 400 aniversario del viaje de Mayflower al Nuevo Mundo, un barco trimarán autónomo, el Mayonom Autonomous Ship, trazará la ruta del Mayflower original en 1620, navegando desde Plymouth, Reino Unido, a Plymouth, Massachusetts Estados Unidos

A pesar de que remotamente Los barcos controlados no son un concepto nuevo, Don Scott, director de tecnología del Barco Autónomo Mayflower, dice que el proyecto está a la vanguardia. «Lo nuevo del proyecto es el aspecto de la autonomía marina, creando el barco como un dispositivo de borde que opera por sí solo, detecta su entorno, toma decisiones inteligentes y actúa sobre ellos sin ninguna intervención humana», dice. «Eso es lo que hace que este vehículo sea realmente innovador».

El Mayflower es un prototipo, una prueba de concepto, para demostrar que un barco autónomo que funciona con energía solar puede navegar por los océanos de manera segura y hacer frente al clima cambiante, otros barcos y encuentros con criaturas marinas y peligros sumergidos.

Scott ha trabajado en los océanos durante 30 años. Para él, uno de los mayores desafíos en el desarrollo de un barco autónomo es la naturaleza impredecible del mar. «Ciertamente no abordas estas tareas de ingeniería a la ligera», dice. «Rápidamente te humillas el poder del océano».

Él dice que una de las filosofías que sustenta el diseño es que el Barco Autónomo Mayflower necesita operar en un ambiente extremadamente hostil y dinámico, lo cual es muy impredecible.

Hasta hace muy poco, emprender una tarea de ingeniería de este tipo habría parecido imposible. Para Scott, la convergencia reciente de tecnologías como la potencia informática en el borde y el crecimiento de aprendizaje automático Esto significa que hoy es posible que un dispositivo de borde tome decisiones en un marco de tiempo que permita que un vehículo opere dentro del entorno para el que fue diseñado.

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La ingeniería para la imprevisibilidad requiere particionar diferentes tareas, de modo que haya una fuerte sensación de separación y estratificación entre el software que se ejecuta en los dispositivos de borde. La arquitectura está altamente modularizada, donde cada dispositivo de borde mantiene su propia conciencia situacional y se comunica corriente arriba y corriente abajo con otros módulos.

Las entradas de sensores incluyen seis cámaras, un sistema de identificación automática, sensores de velocidad y dirección del viento y sonar para evitar obstáculos. Scott dice: «Cada uno de estos recopila datos no estructurados, que luego se procesan y se introducen en un servidor de datos para proporcionar la información necesaria para que el barco navegue».

Los pronósticos del tiempo se proporcionan a través de interfaces de programación de aplicaciones (API) para The Weather Company. «Las actualizaciones climáticas serán nuestra máxima prioridad», dice Scott. «Seguramente iremos alrededor de una celda de tormenta».

El Mayflower está diseñado para funcionar de forma autónoma, pero tendrá la capacidad de enviar y recibir datos. Dado que el océano ofrece comunicaciones satelitales limitadas de bajo ancho de banda, los datos meteorológicos tienen prioridad. «Es información crítica: obtendremos lo que podemos obtener», dice Scott.

Los modelos IBM PowerAI Vision se están utilizando para proporcionar clasificación de objetos y seguimiento de objetos para la embarcación sistema de visión por computadora, dice, y agrega: «Toda esta información se introduce en un mapa de riesgos de navegación utilizado por un módulo de prevención de colisiones».

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El módulo para evitar colisiones toma estos datos para determinar una serie de cursos y velocidades potenciales, que luego se introducen en un planificador de rutas, que Scott dice que es esencialmente un sistema autónomo que determina el curso que debe tomar el barco. «En la parte superior del planificador de ruta está nuestro gerente de seguridad, que se ocupa de información más localizada, como la dirección de las olas y los aspectos impredecibles del océano», agrega.

Cada sistema en el barco es redundante, con un módulo de respaldo ejecutándose en paralelo, que está listo para hacerse cargo si el sistema primario falla. Uno de los peligros del océano son los cortocircuitos, por lo que el Barco Autónomo Mayflower se ha construido de una manera que le permite continuar si los sistemas están dañados.

«Cualquier sistema que esté expuesto al océano debe aislarse para protegerlo contra los cortocircuitos», dice Scott. «Estamos cubriendo nuestras apuestas sobre la confiabilidad eléctrica del sistema al poner un sistema de respaldo».

Capitán AI

Debido a que cada sistema ha sido diseñado para funcionar de manera independiente, cada uno puede ser probado antes de que todos estén integrados en el barco, dice Scott. Por ejemplo, a principios de marzo, el sistema anticolisión, llamado AI Captain, se está probando en el mar en otro barco.

«El océano presenta muchos peligros diferentes, como tierra, desechos marinos, objetos sumergidos, vida silvestre e incluso ballenas curiosas», dice Scott. «En un sistema marino clásico, se requiere vigilancia humana para tomar decisiones sobre estos peligros».

El sistema autónomo también necesita adherirse a las reglas del mar, dice. «Necesitamos identificar el tráfico marino circundante y asegurarnos de que estamos operando de manera segura».

Scott dice que IBM sugirió tomar ODM, su motor basado en reglas para determinar el fraude con tarjetas de crédito, y adaptarlo a las regulaciones marinas. Esto significa que AI Captain le permite al Mayflower seguir las Regulaciones Internacionales para Prevenir las Colisiones en el Mar (COLREG), así como las recomendaciones de la Convención Internacional para la Seguridad de la Vida en el Mar (SOLAS).

Hacer que el Capitán AI tome decisiones basadas en un conjunto predefinido de regulaciones significa que sus decisiones no salen de una caja negra, dice Scott. En efecto, la toma de decisiones de IA para la detección de colisiones es completamente explicable porque se adhiere a las reglas que rigen la navegación marina.

Para Scott, los sistemas de vehículos que utilizará Mayflower son tecnologías probadas, probadas y confiables. «Sabemos que podemos hacer este viaje mañana, con las capacidades existentes que tenemos en los sistemas deterministas clásicos, yendo de punto en punto y actualizaciones dinámicas basadas en las condiciones locales», dice.

Pero el Capitán AI completamente autónomo necesita operar sin ninguna intervención humana. Scott agrega: «Lo que me mantiene despierto por la noche es el sistema anticolisión, que aún no hemos probado. Es esencial para el éxito del barco. Necesitamos pasar por un montón de pruebas en el mar «.

Estas pruebas comienzan a principios de marzo.

Acerca de

Pilar Benegas es una reconocida periodista con amplia experiencia en importantes medios de USA, como LaOpinion, Miami News, The Washington Post, entre otros. Es editora en jefe de Es de Latino desde 2019.