Our website does not support Internet Explorer.

To get the best experience on our website and of our content, please use a more modern browser like Edge, Chrome, Safari or similar.

Ohjaajaton laiva purjehtii Atlantin poikki

Vuonna 2021 Atlanttia lähtee ylittämään tutkimusalus Mayflower – tekoäly kapteenina. Maailman kehittyneimmän autonomisen laivan neitsytmatka aloittaa aikakauden, jonka kuluessa merenkulusta tulee edullisempaa ja turvallisempaa.

University of Birmingham’s Human Interface Technologies Team

Kun Mayflower aloittaa purjehduksensa Atlantin yli, sadat ihmiset ovat satamalaiturilla saattamassa hienoa alusta. Kukaan ei kuitenkaan vilkuta takaisin. Kannella ei seiso merimiehen merimiestä kyynel silmäkulmassaan. Ei ole perämiestä kääntämässä ruoria, eikä ole kapteenia päättämässä reitistä.

Mayflower on maailman kehittynein autonominen eli itseohjautuva laiva, ja keväällä 2021 se purjehtii ilman miehistöä 5 800 kilometriä Englannin Plymouthista Pohjois-Atlantin vaarallisten merialueiden halki Yhdysvaltojen itärannikolle.

Matkan odotetaan antavan tutkijoille uutta tietoa merestä ja johtavan entistä turvallisempaan ja edullisempaan merenkulkuun.

Mayflower perinnereitillä

Nimi Mayflower – jota on käytetty tylppöorapihlajasta - voi vaikuttaa erikoiselta, kun kyseessä on yksi maailman kehittyneimmistä vesikulkuneuvoista.

Autonominen alus on kuitenkin nimetty puisen Mayflower-purjelaivan mukaan. Se kuljetti vuonna 1620 Englannin Plymouthista 102 puritaaniksi kutsuttua protestanttia Pohjois-Amerikan itärannikolle paikkaan, jossa nykyään sijaitsee Massachusettsin Plymouth. Muuttajat nousivat maihin 400 vuotta sitten ja perustivat Yhdysvaltojen ituna toimineen ensimmäisen englantilaissiirtokunnan.

Aurinko ja tuuli kuljettavat Mayfloweria

1 / 4
1234

Tutkimusalus Mayflowerissa on kolme runkoa vakauden lisäämiseksi ja ilmanvastuksen pienentämiseksi. Lisäksi trimaraanirakenne kasvattaa pinta-alaa. Kattavat aurinkopaneelit tuottavat sähköä laivan tietokoneille ja moottoreille.

© University of Birmingham’s Human Interface Technologies Team

Plymouthien välinen merireitti ei ole kaikkein helpoin autonomisen aluksen neitsytmatkaksi. Pohjois-Atlantilla merenkäynti voi olla ankaraa kaikkina vuodenaikoina, ja sääpoijut ovat mitanneet jopa 30-metrisiä aaltoja.

Merialueella liikkuu runsaasti Euroopan ja Pohjois-Amerikan välisiä kuljetuksia hoitavia rahtialuksia, ja vilkas vesiliikenne vaikeuttaa navigointia. Avomerellä saattaa syntyä melkein loputtomasti äkillisiä, arvaamattomia ongelmia, jotka ovat vaikeita kokeneillekin merenkulkijoille.

RMS Titanic lähti keväällä 1912 suunnilleen samalle reitille mukanaan 1 317 matkustajaa ja 29 hyvin koulutettua miehistön jäsentä ja joutui tunnetusti traagiseen onnettomuuteen. Autonomisen aluksen on tarkoitus tehdä vaarallinen matka pelkästään antureiden ja tietokoneiden varassa.

Kapteenina AI

Nimeä ja reittiä lukuun ottamalla uudella Mayflowerilla on vain vähän yhteistä vanhan Mayflowerin kanssa. 1600-luvun laiva oli niin sanottu karakki – 30 metriä pitkä peräosastaan pyöristetty kolmimastoinen kauppalaiva, joka oli hyvä kuljetusalus.

Autonominen Mayflower on sen sijaan kapea 15-metrinen trimaraani, jossa on siis kolme runkoa. Se on valmistettu alumiinista ja muoveista, ja siinä on mastontynkä kiinteänä purjeena.

Eteenpäin menosta huolehtivat pikku purjeen lisäksi sähkömoottorit, jotka saavat energiansa Mayfloweria kattavista aurinkopaneeleista. Vain hätätapauksessa kannen alla olevat dieselmoottorit ottavat tehtävän hoitaakseen.

Näin Mayflower laskettiin vesille Englannin Plymouthissa:

Vuonna 1620 kapteenina oli viisikymppinen englantilainen Christopher Jones, jolla oli paljon kokemusta Euroopan merialueilla purjehtimisesta. Vuonna 2020 kapteeni on nimeltään AI, Artificial Intelligence eli tekoäly, ja se on jo ensimmäisestä päivästä lähtien suunnilleen yhtä kokenut kuin Jones oli.

Tietokoneita valmistava IBM vastaa ”kapteenin” tekniikasta, ja suorituskyvyn takaa IBM Power System AC922. Se on erittäin tehokas tietokone, joka on suunnitteltu erityisesti tekoälyn tarpeisiin. Tietokone on saanut yksityisopetusta virtuaalisessa merenkulkuoppilaitoksessa viimeiset kaksi vuotta.

Tietokoneeseen on syötetty miljoonia kuvia erilaisista meritilanteista, kuten alusten kohtaamisesta ja poikkeuksellisista sääolosuhteista. Kuvat on otettu kauppa-alusten purjehduksilla. Aineiston pohjalta AI on perehtynyt kapteenin toimenkuvaan ja ohjauspäätöksiin esimerkiksi silloin, kun vastaan tulee toinen alus, merellä käy kova aallokko tai edessä on poiju.

Näin Mayflower saapui USA:n Plymouthiin:

"Mayflower II" rakennettiin Englannissa ja lahjoitettiin vuonna 1957 Yhdysvalloille kiitoksena avusta toisen maailmansodan aikana. Rekonstruktion kunnostukseen on käytetty viime vuosina miljoonia dollareita.

Maalla saadun teoriaopetuksen jälkeen opinnoissaan puoleen väliin päässyt AI siirrettiin tutkimusalus Plymouth Questiin, joka toimi koululaivana. Tietokone sai tehtäväkseen ohjata alusta, mutta oikea kapteeni saattoi puuttua sen toimintaan milloin tahansa.

Aina kun ihminen teki päätöksen, IBM:n tietokone analysoi tilanteen ja oppi sen ansiosta tekemään parempia valintoja. Oppimisprosessi on hyvin samankaltainen kuin perehdyttäessä uusiin asioihin kokeneemman johdolla.

Tekoäly osallistuu radioviestintään

Konekapteeni AI on nykyään lopullisella paikallaan Mayflowerissa ja valmis useiden koepurjehdusten jälkeen ohjaamaan aluksen turvallisesti Atlantin toiselle puolelle.

Navigaatio perustuu kolmentasoiseen dataan. Ensimmäisen tason data on otettu mukaan. Tietojärjestelmään on syötetty kaikki tarpeelliset merikartat ja reitin tuuli- ja virtausolosuhteita koskeva tutkimusaineisto.

Seuraava datataso muodostuu matkalla. Heti kun Mayflower on lähtenyt satamasta, se alkaa kerätä tietoa paikallisesta meriliikenteestä ja säästä. Jos esimerkiksi näyttää siltä, että odotettavissa on myrsky, Mayflower voi muuttaa kurssiaan ja kiertää rintaman ongelmitta.

© Lotte Fredslund/Tieteen Kuvalehti

Atlantin ylitys – 5 800 kilometriä ilman perämiestä

Autonomisen aluksen reitti kulkee Pohjois-Atlantin vaativien merialueiden läpi. Englantilaisesta Plymouthin satamakaupungista Mayflower suuntaa länsilounaaseen kohti Scillynsaaria, joiden jälkeen alkaa avomeri. Suunnitelmien mukaan matka jatkuu Atlantin keskiselänteen poikki sinne, missä Titanic törmäsi vuonna 1912 jäävuoreen ja upposi. Viimeisellä parilla tuhannella kilometrillä purjehdussuunta on länsi, ja reitti johtaa Yhdysvaltojen koillisosassa sijaitsevan Plymouthin satamaan. Matkalla Mayflowerin tekoäly korjaa itse kurssia, jos eteen sattuu vaikkapa toinen laiva, hylky tai myrskyrintama.

Kolmas datataso on paikallinen senhetkinen vaihtelu, ja siinä Mayflower todella erottuu joukosta.

Yleensä ohjaajattomat alukset voivat puoliautomaattisina käyttää vain yhtä ja samaa reittiä, ja ne tarvitsevat ihmisen apua aina yllättävissä tilanteissa. Autonomisena Mayflower pystyy perusteellisten opintojensa ansiosta ratkaisemaan omin neuvoin kaikenlaisia ongelmia menettämättä toimintakykyään.

Tutka, GPS, tuulimittarit, kaikuluotain ja valokennot syöttävät jatkuvasti dataa ohjausjärjestelmään, joten kapteeni AI tietää tarkalleen, mitä pitää tehdä, jotta hyökyaalto, mereen pudonnut kontti tai toinen alus ei pääse yllättämään.

Lisäksi Mayflower kuuntelee muiden alusten radioviestejä ja voi myös osallistua viestintään esimerkiksi ilmoittamalla välttääkseen törmäyksen: ”Tässä autonomisen Mayflower-aluksen kapteeni AI. Käännän alusta 60 astetta styyrpuuriin.”

Mayflower laskettiin vesille Etelä-Englannissa Plymouthin satamassa 15. syyskuuta 2020. Alus lähtee Atlantille huhtikuussa 2021.

© Mayflower Autonomous Ship/IBM

Tavallinen laiva pystyy tietenkin samaan, mutta asian ydin on se, että Mayflower ei tarvitse erityiskohtelua. Se purjehtii kansainvälisten merilakien mukaan sillä lailla kuin muutkin alukset – ja pystyy vielä todistamaan sen.

Samalla tavalla kuin lihaa ja verta oleva kapteeni antaa meriselityksen ja tekee selkoa toimistaan sen jälkeen, kun alus on ollut osallisena vesiliikenteessä tapahtuneessa onnettomuudessa tai vahingossa, Mayflowerilla on edellytykset paljastaa vaikkapa kriittisellä hetkellä tehdyn suunnanmuutoksen syy.

Olennaisiin päätöksiin täytyy olla mahdollista tutustua, ja tähän vaatimukseen ohjelmoijat vastasivat pankkijärjestelmän sovelluksella. Kun miljoonia siirretään millisekunneissa, ohjelman on voitava jälkikäteen tehdä selkoa automaattisista päätöksistä – niin kuin Mayflowerin kapteeniltakin odotetaan.

Tulevaisuus on ohjaajaton

Englannin rannikolla tehdyillä koepurjehduksilla Mayflowerin tietotekniset järjestelmät ovat toimineet täydellisesti. Testit palvelevat kuitenkin myös muita päämääriä.

Hankkeen toteuttamiseen osallistuu merentutkimuslaitos ProMare, ja sen tavoite on ennen kaikkea tieteellinen. Matkallaan Mayflower muun muassa kerää vesinäytteitä, joista analysoidaan mikromuovin määrä, laskee merieläimiä ja kartoittaa merenpohjaa. Tämä kaikki on kuitenkin vasta alkusoittoa.

Näin Mayflower rakennettiin vaihe vaiheelta:

Itseohjautuva laiva sopii erinomaisesti merentutkimukseen. Kun miehistöä, hyttejä, keittiötä, komentosiltaa, ruoka- ja vesivarastoa jne. ei tarvita, suunnittelijat voivat vapaammin muotoilla aluksen ja järjestää tilaa suuremmalle määrälle tutkimusvälineitä.

Kun laiva on lastattu vain koneilla, matkat voivat kestää kuukausia ja palkkakustannukset minimoituvat. Autonomisten alusten tuomat säästöt voivat tehdä merentutkimuksesta halvempaa.

Ilman miehistöä toimivat alukset kiinnostavat muitakin kuin tutkimuslaitoksia. 90 prosenttia kansainvälisistä kuljetuksista hoidetaan meritse rahtialuksilla, ja kauppamerenkulku tavoittelee jatkuvasti parempaa kannattavuutta uusilla ratkaisuilla.

75 prosenttia vesiliikenneonnettomuuksista johtuu inhimillisestä virheestä, ja niillä on usein vakavia seurauksia. Taloudellisten menetysten riski voidaan minimoida korvaamalla erehtyväinen ihmiskapteeni AI:n kaltaisella koneella. Lisäksi säästetään palkkakuluissa. Jos hyöty siirretään kuljetusmaksuihin, kuluttajat voivat hankkia tavaroita edullisemmin kaikkialla maailmassa.

Alkuperäisen suunnitelman mukaan Mayflowerin piti aloittaa matkansa syyskuussa sinä päivänä, kun puritaanien lähdöstä Plymouthista Amerikkaan oli kulunut tasan 400 vuotta. Hanke on kuitenkin – niin kuin moni muukin projekti – viivästynyt koronaviruspandemian vuoksi.

Uusi Mayflower päässee tositoimiin keväällä 2021. Se aloittaa vanhan Mayflowerin tapaan kokonaan uuden luvun maailmanhistoriassa: autonomisen aluksen matka voi olla ensimmäinen varovainen askel merenkulun uudistamisen suuntaan.

© Mayflower Autonomous Ship

Seuraa Mayflowerin matkaa valtameren yli

Miehittämätön tutkimusalus Mayflower lähtee ylittämään Atlanttia huhtikuussa 2021. Voit silloin seurata aluksen matkaa – kurssia, nopeutta ja sijaintia – virtuaalisesta komentokeskuksesta, jonne alus lähettää dataa. Aivan kuin olisit itse keskellä Atlanttia.

Lue myös:

Laivat

Valmis 2024: Maailman suurin purjealus sai siivet

3 minuuttia
Laivat

Uusia paljastuksia: Estonian kyljessä on reikä

12 minuuttia
Laivat

Laivan menoa jarruttava veden vastus

1 minuuttia

Kirjaudu sisään

Tarkista sähköpostiosoite
Salasana vaaditaan
Näytä Piilota

Oletko jo tilaaja? Oletko jo lehden tilaaja? Napsauta tästä

Uusi käyttäjä? Näin saat käyttöoikeuden!

Nollaa salasana

Syötä sähköpostiosoitteesi, niin saat ohjeet salasanasi nollaamiseksi.
Tarkista sähköpostiosoite

Tarkista sähköpostisi

Olemme lähettäneet sinulle sähköpostia osoitteeseen . Siinä on ohjeet, joiden avulla voit nollata salasanasi. Jos et ole saanut sähköpostia, tarkista, että se ei ole joutunut roskapostin joukkoon.

Anna uusi salasana.

Nyt sinun pitää antaa uusi salana. Salasanassa pitää olla vähintään 6 merkkiä. Kun olet luonut uuden sanasanan, sinua pyydetään kirjautumaan sisään palveluun.

Salasana vaaditaan
Näytä Piilota