La organización de investigación marina Promare, junto con IBM, está lista para comenzar las pruebas en el mar de ‘AI Captain’, un nuevo infante de marina que permite que el barco autónomo Mayflower (MAS) sienta, piense y actúe de manera autónoma en el mar.
La prueba, que se lleva a cabo en un barco de investigación tripulado frente a la costa de Plymouth en el Reino Unido, evaluará cómo AI Captain usa cámaras, IA y sistemas informáticos de borde para navegar de manera segura alrededor de barcos, boyas y otros peligros oceánicos.
MAS trazará la ruta del Mayflower original de 1620 para conmemorar el 400 aniversario del famoso viaje. Navegando desde Plymouth, Reino Unido a Plymouth, Massachusetts, sin capitán humano ni tripulación a bordo, se convertirá en uno de los primeros barcos de tamaño completo y totalmente autónomos en cruzar el Atlántico. La misión promoverá el desarrollo de barcos comerciales autónomos y ayudará a transformar el futuro de la investigación marina.
MAS se basará en la inteligencia artificial avanzada y los sistemas informáticos de borde de IBM para detectar, pensar y tomar decisiones en el mar, incluso sin intervención humana. Con los tres cascos del trimarán, MAS actualmente llegando a la fase final de construcción en Gdansk, Polonia, un prototipo del AI Captain se hará a la mar primero en un barco tripulado, el Plymouth Quest, un barco de investigación propiedad y operado por el Laboratorio Marino de Plymouth en el Reino Unido. Las pruebas de mar de marzo, que se llevarán a cabo en Smart Sound Plymouth, determinarán cómo se desempeña el capitán de IA del Mayflower en escenarios marítimos del mundo real y brindarán comentarios valiosos para ayudar a refinar los modelos de aprendizaje automático del barco.
Durante los últimos dos años, el equipo de Mayflower ha estado entrenando los modelos de inteligencia artificial del barco utilizando más de un millón de imágenes náuticas recopiladas de cámaras en Plymouth Sound en el Reino Unido, así como bases de datos de código abierto. Para satisfacer las demandas de procesamiento del aprendizaje automático, el equipo utilizó un IBM Power AC922 alimentado por CPU IBM Power9 y GPU NVIDIA V100 Tensor Core, las mismas tecnologías detrás de las supercomputadoras de IA más inteligentes del mundo. Ahora, utilizando la tecnología de visión por computadora de IBM, el Capitán de IA del Mayflower debería poder detectar y clasificar de forma independiente barcos, boyas y otros peligros como tierra, rompeolas y escombros.
Como el Mayflower no tendrá acceso a conectividad de gran ancho de banda durante su viaje transatlántico, utilizará un sistema de computación de borde de IBM totalmente autónomo alimentado por varios dispositivos NVIDIA Jetson AGX Xavier a bordo. Mientras esté en el mar, el Mayflower procesará los datos localmente en NVIDIA Jetson, lo que aumentará la velocidad de la toma de decisiones y reducirá la cantidad de flujo de datos y almacenamiento en el barco.
¿Cómo siente, piensa y actúa el Mayflower en el mar?
Supongamos que el Mayflower está en mar abierto, acercándose a Cape Cod, sin conectividad satelital actual. En su camino se encuentra un carguero que colisionó con un pesquero, derramando parte de su carga. En este escenario hipotético, el capitán de IA del Mayflower utilizará las siguientes tecnologías y procesos para evaluar la situación de forma independiente y decidir qué acción tomar:
- El radar detecta múltiples peligros en la trayectoria de MAS, 2,5 millas náuticas más adelante.
- Las cámaras a bordo brindan información visual al sistema de visión por computadora de IBM que identifica riesgos como un buque de carga, un buque pesquero y tres contenedores de transporte parcialmente sumergidos que flotan en el agua.
- El Sistema de Identificación Automática (AIS) proporciona información específica sobre la clase, el peso, la velocidad, la carga, etc. del buque de carga.
- Sistema de navegación GPS: proporciona la ubicación, el rumbo, la velocidad y el rumbo actuales del MAS.
- El servidor de cartas náuticas de MAS proporciona información geoespacial sobre la ruta elegida.
- Datos meteorológicos proporcionados por The Weather Company.
- Sensores de actitud: evalúe el estado local del mar (cómo cabecea y se balancea el MAS debido a las olas).
- Fotómetro: proporciona mediciones de la profundidad del agua.
- Sistema de gestión de vehículos: proporciona datos operativos, como el nivel de carga de la batería del MAS, el consumo de energía, las comunicaciones, las cargas científicas, etc.
- IBM Operational Decision Manager (ODM) evalúa los COLREG relacionados con las otras embarcaciones en las cercanías y genera un mapa de riesgo que indica una situación “insegura” más adelante
- El Capitán AI de MAS ingiere la recomendación ODM, la entrada de visión por computadora, el clima actual y pronosticado y evalúa varias opciones para evitar peligros.
- AI Captain determina que la mejor acción para MAS, en este escenario hipotético, es navegar a estribor para evitar el peligro de navegación inesperado.
- Gerente de Seguridad del MAS verifica la decisión como segura.
- AI Captain instruye al sistema de gestión de vehículos de MAS para cambiar el rumbo y la velocidad.
“Si bien el mercado de envíos autónomos crecerá de $ 90 mil millones hoy a más de $ 130 mil millones para 2030, muchos de los barcos autónomos de hoy en día están realmente automatizados: robots que no se adaptan dinámicamente a nuevas situaciones y dependen en gran medida de la anulación del operador”, dijo Don. Scott, CTO del Buque Autónomo Mayflower.
“Usando un conjunto integrado de tecnologías de inteligencia artificial, nube y borde de IBM, nuestro objetivo es darle al Mayflower la capacidad de operar de manera independiente en algunas de las circunstancias más desafiantes del planeta”, agregó.
“La computación de borde es fundamental para hacer posible un barco autónomo como el Mayflower. El Mayflower necesita sentir su entorno, tomar decisiones inteligentes y luego actuar sobre la base de los conocimientos en la cantidad mínima de tiempo, incluso en presencia de conectividad intermitente, mientras mantiene los datos seguros de las ciberamenazas”, dijo Rob High, vicepresidente y director de tecnología de Computación perimetral, IBM. “Las soluciones informáticas perimetrales de IBM están diseñadas para admitir cargas de trabajo de misión crítica como el barco autónomo Mayflower, extendiendo el poder de la nube y la seguridad y flexibilidad de Red Hat Enterprise Linux hasta el perímetro de la red, incluso en medio del océano. .”
Además de seguir los objetivos generales de la misión para llegar a Plymouth en el menor tiempo posible, el Capitán AI se basará en el sistema de gestión de reglas de IBM (Operational Decision Manager – ODM) para seguir las Regulaciones Internacionales para Prevenir Colisiones en el Mar (COLREG), así como las recomendaciones del Convenio Internacional para la Seguridad de la Vida Humana en el Mar (SOLAS). Utilizado ampliamente en la industria de servicios financieros, ODM es particularmente adecuado para el proyecto Mayflower, ya que proporciona un registro completamente transparente de su proceso de toma de decisiones, evitando escenarios de ‘caja negra’.
Dado que el clima es uno de los factores más importantes que afectan el éxito del viaje, el Capitán AI utilizará los datos de pronóstico de The Weather Company para ayudar a tomar decisiones de navegación. Una función de administrador de seguridad (que se ejecuta en RHEL) revisará todas las decisiones del capitán de IA para garantizar que sean seguras, para el Mayflower y otras embarcaciones cercanas.
Las pruebas de mar de marzo se llevarán a cabo durante aproximadamente dos meses en el Plymouth Quest con el capitán y la tripulación humanos del barco al timón. En la primera etapa de prueba, el motor de inferencia del Mayflower AI Captain recibirá información del radar, AIS, GPS y sistema de navegación de Quest, así como datos sobre visibilidad. Las cámaras, la visión por computadora, el borde y las capacidades de autonomía se agregarán en la próxima fase de prueba a partir de abril.