کشتی‌های خودران

کشتی‌های باری خودران که به عنوان کشتی‌های کانتینری خودران یا کشتی‌های سطحی خودران دریایی (MASS) نیز شناخته می‌شوند، کشتی‌های بدون خدمه هستند که کانتینرها یا محموله‌های فله را بر روی آب‌های قابل کشتیرانی با تعامل کم یا بدون تعامل انسانی حمل می‌کنند. روش‌ها و سطوح مختلف استقلال را می‌توان از طریق نظارت و کنترل از راه دور از یک کشتی متعارف (سرنشین دار) در نزدیکی، یک مرکز کنترل خشکی یا از طریق هوش مصنوعی و یادگیری ماشین به دست آورد و به کشتی اجازه داد تا در مورد مسیر اقدام تصمیم بگیرد.  

از سال 2019، چندین پروژه کشتی باری مستقل در حال توسعه بودند که یکی از مهمترین آنها ساخت  است. ، که در ابتدا قرار بود در سال 2019 وارد آزمایش شود و در سال 2020 عملیات اجرایی شود  در روسیه، گروهی از شرکت‌ها زیر چتر انجمن صنعت MARINET، پروژه آزمایشی ناوبری از راه دور و خودمختار را آغاز کردند. در چارچوب این پروژه، سه کشتی موجود مجهز شدند تا از راه دور کنترل شوند و در هنگام انجام سفرهای تجاری واقعی خود بتوانند در حالت از راه دور کار کنند. شرکت های کشتیرانی فعال در دریاچه های بزرگ نیز به طور فعال این فناوری را با مشارکت شرکت های مختلف فناوری دریایی دنبال می کنند. 

از سال 2020، ژاپن اولین آزمایش MASS را با شرکت Iris Leader، کشتی مخصوص حمل کامیون‌ به IMO گزارش داد.  فرانسه گزارش آزمایشی با "VN REBEL"،  کشتی تجاری 80 متری مستقر در بندر تولون را گزارش کرد که از راه دور از مدرسه پلی تکنیک در منطقه پاریس کنترل می شد. چین گزارش آزمایشی انجام شده با کشتی «جین دو یون 0 هائو»  کشتی 12.9 متری را که با فناوری ناوبری خودکار و کنترل از راه دور کار می‌کرد و از یک نیروگاه برق تامین می‌شد، گزارش کرد. 

در سال 2021، شرکت‌های روسی سیستم‌های ناوبری مستقل را طی 28 سفر تجاری آزمایش کردند. با توجه به نتایج امیدوار کننده به دست آمده، مقامات دریایی روسیه به هر شرکت کشتیرانی اجازه داده اند تا کشتی های خود را با پرچم روسیه به سیستم های ناوبری خودران مجهز کرده و آنها را در فعالیت های عادی خود به عنوان بخشی از آزمایش ملی، مشروط به برخی شرایط، به کار گیرند.

برخی در صنعت کشتیرانی، کشتی های باری خودران را گام منطقی بعدی در کشتیرانی دریایی می دانند و به روند کلی خودکارسازی وظایف و کاهش خدمه کشتی ها اشاره می کنند. در سال 2016، اسکار لواندر، معاون نوآوری دریایی رولز رویس اظهار داشت: «این اتفاق می افتد. اگر نیست، زمانی است. فناوری های مورد نیاز برای واقعی ساختن کشتی های از راه دور و خودران وجود دارد. ما تا پایان دهه شاهد یک کشتی کنترل از راه دور در صحنه تجاری خواهیم بود.» 

دیگران تردید بیشتری دارند، مانند مدیر عامل بزرگترین شرکت کشتیرانی جهان، سورن اسکو از مرسک که اظهار داشت که مزایای حذف خدمه از کشتی ها را نمی بیند و اضافه کرد: "من انتظار ندارم که ما اجازه خواهد داشت با کشتی های کانتینری به طول 400 متر و وزن 200000 تن بدون هیچ انسانی در این اطراف حرکت کند.   چالش های مقرراتی، ایمنی، قانونی و امنیتی به عنوان بزرگترین موانع در تحقق کشتی های باری مستقل در نظر گرفته می شوند.

تعریف 
کمیته ایمنی دریایی در سازمان بین المللی دریانوردی (IMO) تعریف اولیه ای از کشتی های خودران به عنوان کشتی های سطحی خودران دریایی (MASS) ارائه کرده است که شامل درجاتی از خودران بودن است که یک کشتی می تواند مستقل از تعامل انسانی عمل کند: 

 درجه یک: کشتی با فرآیندهای خودکار و پشتیبانی تصمیم: دریانوردان برای کار و کنترل سیستم ها و عملکردهای کشتی در کشتی هستند. برخی از عملیات ممکن است خودکار و گاهی اوقات بدون نظارت باشد، اما دریانوردان حاضر در کشتی آماده به دست گرفتن کنترل هستند.
 درجه دو: کشتی با کنترل از راه دور با دریانوردان: کشتی از مکان دیگری کنترل و اداره می شود. دریانوردان برای کنترل و به کارگیری سیستم ها و عملکردهای کشتی در دسترس هستند.
 درجه سه: کشتی کنترل از راه دور بدون دریانوردان روی کشتی: کشتی از مکان دیگری کنترل و اداره می شود. هیچ دریانوردی در کشتی وجود ندارد.
 درجه چهار: کشتی کاملاً خودران: سیستم عامل کشتی به تنهایی قادر به تصمیم گیری و تعیین اقدامات است.

مفاهیم 
محققان دانشگاه ترومسو مفاهیم مختلفی را در مورد نحوه سازماندهی دریانوردی نیمه خودران و کاملاً خودران ارائه کرده اند. 

سیستم Master-Slave پیش‌بینی می‌کند که یک کشتی "فرمانده" تک سرنشین برای هماهنگی و نظارت بر دسته‌ای از کشتی‌های "تابع" خودران بدون سرنشین که به دنبال آن هستند، استفاده می‌شود. پرسنلی با آموزش های سنتی دریانوردی، مهندسی و ICT برای مقابله با حوادث ناگهانی مانند خرابی ارتباطات، آتش سوزی یا عملیات جستجو و نجات حضور خواهند داشت. سیستم فرمانده در خشکی ، کشتی هایی را پیش بینی می کند که می توانند از طریق یک خدمه خشکی آموزش دیده در یک مرکز فرماندهی نظارت و هدایت شوند. فناوری سمعی و بصری به خدمه در جهت گیری اطراف خود کمک می کند. این به کشتی اجازه می دهد تا در مناطق کم تردد کاملاً خودران باشد، اما از مرکز فرماندهی در مناطق پرتردد مانند کانال سوئز یا تنگه مالاکا کنترل شود. عملیات کاملاً خودران به کشتی اجازه می دهد بدون هیچگونه دخالت انسانی حرکت کند و اطلاعات و داده های اطراف خود را جمع آوری کند و بر اساس آن تصمیم گیری کند. همچنین می‌تواند داده‌های ناوبری و موقعیتی را از سایر کشتی‌های خودران مشابه سیستم اجتناب از برخورد هوابرد ارسال و دریافت کند و به آن اجازه می‌دهد در صورت نیاز اقدام ایمن انجام دهد. 

انجمن صنعت MARINET رویکردی را بر اساس اصل هم ارزی کامل عملکردی معرفی کرد. این اصل پیشنهاد می کند که وظایفی که برای خدمه روی کشتی توسط مقررات دریایی فعلی تجویز شده است به طور کامل به طور خودکار و تحت کنترل از راه دور انجام شود. این اجازه می دهد تا اتوماسیون تدریجی کشتی، خودکار کردن عملکردها یک به یک و به طور کامل انجام شود.

فناوری 
کشتی های خودران با استفاده از فناوری هایی که به طور مشابه در اتومبیل های خودران و خلبان های خودکار یافت می شوند، به مستقل بودن دست می یابند. حسگرها با کمک دوربین‌های مادون قرمز و طیف بصری که با رادار ، سونار ، لیدار ، جی‌پی‌اس و AIS تکمیل می‌شوند، داده‌ها را فراهم می‌کنند که قادر به تامین داده‌ها برای استفاده ناوبری خواهند بود. سایر داده‌ها مانند داده‌های هواشناسی و سیستم‌های ناوبری و ترافیک در اعماق دریا از مکان‌های خشکی به کشتی کمک می‌کنند مسیری امن را ترسیم کنند. سپس داده ها توسط سیستم های هوش مصنوعی یا در خود کشتی یا در یک مکان خشکی پردازش می شود و یک مسیر و الگوی تصمیم گیری بهینه را پیشنهاد می کند. 

داده‌های حسگرهای ذکر شده در بالا توسط چندین سیستم پردازش می‌شوند، یعنی سیستم ناوبری مستقل، سیستم نظارت و تجزیه و تحلیل نوری، سیستم کنترل حرکت هماهنگ، کنترل‌های موتور، سیستم‌های نظارت فنی و رابط‌های انسانی (ایستگاه کنترل از راه دور و رابط‌های روی کشتی).

مزایای بالقوه

ایمنی عملیاتی 
بر اساس مطالعه ای که توسط آلیانز در سال 2018 انجام شد، تخمین زده می شود که بین 75 تا 96 درصد از حوادث دریایی ناشی از خطاهای انسانی مانند خستگی کارکنان، اشتباهات قضاوت شخصی، سهل انگاری و آموزش ناکافی است. خطای انسانی باعث 2712 تلفات در سال 2018 شد که هزینه آن 1.6 میلیارد دلار از سال 2011 تا 2016 بوده است و کشتی های باری 56 درصد از کل کشتی های از دست رفته را تشکیل می دهند.  تخمین زده می شود که کار روی عرشه، به عنوان مثال در حین عملیات پهلوگیری، 5 تا 16 برابر خطرناک تر از مشاغل خشکی باشد.  برخی استدلال می‌کنند که با معرفی کشتی‌های کاملاً خودران و نیمه خودران، تعداد و شدت این حوادث به دلیل کمبود خدمه و عملکرد بهتر سیستم‌های خودران کاهش می‌یابد.

کاهش هزینه ها 
طبق مطالعه‌ای که توسط دانشگاه فنی دانمارک انجام شد، تخمین زده می‌شود که خدمه روی کشتی در قالب حقوق، بیمه و آذوقه‌های داخل هواپیما سالانه حدود 1 میلیون کرون کرونه یا 150000 دلار هزینه دارد،  که هزینه‌های خدمه معمولاً محاسبه می‌شود. برای حدود 20 تا 30 درصد از کل هزینه سفر با کشتی باری. کشتی های نیمه خودران یا کاملا خودران می توانند به طور بالقوه این هزینه ها را کاهش داده و از بین ببرند و انگیزه ای برای شرکتهای کشتیرانی ایجاد کنند که برای کاهش هزینه در بازار رقابتی فزاینده تلاش می کنند. با این حال، کشتی‌های خودران ممکن است هزینه‌های خشکی را در قالب سرمایه‌گذاری‌های بزرگ و نگهداری از مراکز کنترل و عملیات، حسگرها، سرورهای داده و دارایی‌های ارتباطی مانند ماهواره‌های با پهنای باند بالا افزایش دهند.

بهره وری انرژی و اثرات زیست محیطی 
حذف خدمه امکان ساخت کشتی‌هایی را بدون امکانات کشتی مورد نیاز برای عملیات انسانی مانند پل یا قابلیت زندگی انسان مانند اتاق خواب، لوله‌کشی، سالن آشغال و سیم‌کشی برق، کاهش وزن و افزایش قابلیت اطمینان را می‌دهد. این امر به کشتی‌های خودران اجازه می‌دهد سبک‌تر ساخته شوند و از اندازه کمتری برای خدمه استفاده کنند و مصرف سوخت و اثرات زیست‌محیطی را کاهش دهند.

دزدی دریایی 
رولز رویس استدلال کرده است که فعالیت‌های دزدی دریایی با فناوری پایین با هدف کشتی‌ها و خدمه آن‌ها در نتیجه خودران کشتی‌ها کاهش می‌یابد. کشتی‌ها را می‌توان به گونه‌ای ساخت که سوار شدن به آن‌ها دشوار باشد و دسترسی به محموله و کنترل‌های دستی در دسترس نباشد. در مورد یک رویداد دزدی دریایی، مراکز کنترل می توانند کشتی را بی حرکت کنند یا آن را در مسیر خاصی حرکت دهند تا زمانی که مقامات دریایی بتوانند به آن برسند. بدون حضور خدمه ای برای گروگان گیری و باج گیری، کشتی های باری اهداف کم ارزشی برای دزدان دریایی هستند.

چالش های بالقوه

قابلیت اطمینان 
در حال حاضر بیشتر خدمه کشتی‌های باری تجاری عمدتاً متشکل از افسران ناوبری و خدمه موتور هستند که ماشین‌های محرکه کشتی، ماشین‌آلات کمکی، ژنراتورهای تامین برق، جداکننده‌ها، پمپ‌ها، سیستم خنک‌کننده را نگهداری می‌کنند. این سیستم ها اغلب بسیار پیچیده هستند و نیاز به تعمیر و نگهداری منظم دارند. افزایش افزونگی به عنوان راه حل دیده می شود، یا با داشتن دو سیستم موتور یا با استفاده از روش های مختلف رانش که شامل قطعات متحرک کمتری مانند برق در  است.

مقررات 
مقررات بین المللی به عنوان یکی از بزرگترین چالش های پیش روی کشتی های خودران دیده می شود. قانون 5 در مقررات بین‌المللی جلوگیری از برخورد در دریا (COLREG) مستلزم حضور مراقب برای جلوگیری از برخورد است و کنوانسیون بین‌المللی ایمنی جان در دریا (SOLAS) کشتی‌ها را ملزم می‌کند که بتوانند در جستجو و نجات شرکت کنند. عملیات نجات، مانند جمع آوری بازماندگان در صورت غرق شدن کشتی. بدون وجود کشتی‌های خودران، پیروی از این مقررات کار دشواری خواهد بود. IMO کار خود را برای بازنگری بخش‌هایی از رساله‌هایی که بر کشتیرانی خودران تأثیر می‌گذارند، آغاز کرده است،  ، با این حال برخی استدلال می‌کنند که کار بسیار کند پیش می‌رود، زیرا پیشرفت‌هایی در حال وقوع هستند و کشتی‌های خودران از قبل آماده بکارگیری می‌شوند. 

از سال 2021، کمیته ایمنی دریایی، کمیته حقوقی، کمیته تسهیل، و کمیته حفاظت از محیط زیست دریایی سازمان بین المللی دریانوردی، تمرین محدوده نظارتی را برای استفاده از MASS انجام دادند. 

کشورهایی وجود دارند که قبلاً مقررات ملی خود را در مورد MASS تدوین و اجرا کرده اند. از جمله، روسیه فرمان شماره 2031 دولت، "در مورد انجام آزمایشات کشتی های خودران با پرچم دولتی فدراسیون روسیه"،  "راهنمای برنامه COLREG در MASS"،  و قانون فدرال در رابطه حقوقی ناشی از استفاده از کشتی های خودران را تصویب کرد.

امنیت سایبری 
حملات سایبری به یک تهدید فزاینده در حمل و نقل دریایی تبدیل شده است، جایی که هکرها موفق شده اند سیستم هایی مانند AIS را به خطر بیاندازند، از مسدود کننده های ارزان قیمت برای جعل سیگنال های GPS و هک کردن سرورهای پایانه های کانتینری برای دریافت مانیفست حمل و نقل استفاده کنند.  صنعت دریانوردی به دلیل ناتوانی در هماهنگی با نوآوری های تکنولوژیکی، عقب ماندن 10 تا 20 سال از سایر صنایع و ناامن ماندن شبکه های کامپیوتری و باز گذاشتن شبکه های کامپیوتری برای نفوذ جنایات سازمان یافته و بازیگران دولتی مورد انتقاد قرار گرفته است. 

با توجه به اتکای فزاینده به فناوری اطلاعات و ارتباطات در کشتی های نیمه خودران و کاملاً خودران، امنیت سایبری به موضوع جدی تری تبدیل می شود که شرکتها باید به آن رسیدگی کنند. کنترل‌ها و داده‌های کشتی ممکن است به خطر بیفتد و در برابر حملات سایبری آسیب‌پذیر باشد، زیرا کشتی‌های خودران به یک اتصال ثابت نیاز دارند تا امکان نظارت و کنترل را فراهم کنند. پیچیدگی طراحی یک کشتی با اجزای مختلف از ارائه دهندگان مختلف می تواند شناسایی و جلوگیری از وقوع حملات سایبری را دشوار کند. اگر یک کشتی خودران مورد حمله سایبری قرار گیرد، به دست آوردن مجدد کنترل کشتی می‌تواند دشوار شود، زیرا خدمه‌ای ندارند که بتوانند کنترل را به صورت دستی در دست بگیرند. سیستم های خاص و ارزیابی خطر برای کشتی های خودران برای رسیدگی به این مشکل پیشنهاد شده است. 

مشکل دیگر این است که به دلیل افزایش انتقال داده‌ها برای ارسال به عقب و جلو بین کشتی‌ها و مراکز فرماندهی خشکی، شانس «داده های مدیریت نشده» را افزایش می‌دهد، جایی که مقادیر زیادی داده خام تولید و منتقل می‌شود. برای دستیابی به استفاده کارآمدتر از ظرفیت ذخیره‌سازی و ارتباطی، طرح‌های پیش‌پردازش و فشرده‌سازی هوشمند مورد نیاز است تا شانس «انباشتگی داده‌ها» کاهش یابد.

نگرانی های ایمنی در مورد اجرا 
کشتی‌های خودران ممکن است با کاهش خطاهای انسانی در درازمدت، ایمنی را بهبود بخشند،  اما در طول یک مرحله انتقال طولانی به کشتی‌های خودران، این کشتی‌ها در کنار کشتی‌هایی که توسط انسان هدایت می‌شوند عمل خواهند کرد. نحوه تعامل اینها با یکدیگر می تواند مشکل ایجاد کند، در مورد اینکه چه کسی در صورت برخورد کشتی ها در مسیر برخورد قرار دارند یا چگونه کشتی های کوچکتر مانند کشتی های ماهیگیری با فناوری پایین ممکن است با کشتی های خودران تعامل داشته باشند.

مسئولیت و مسائل حقوقی 
اگر حادثه ای با یک کشتی خودران رخ دهد، پیدا کردن اینکه چه کسی مسئول است چالش دشواری ایجاد می کند، زیرا ممکن است چندین طرف مانند شرکت، ارائه دهنده نرم افزار، ارائه دهنده سخت افزار یا ایستگاه های نظارت خشکی مقصر باشند. از نظر تاریخی، فرض بر این است که کاپیتان ها به طور کلی فرماندهی کشتی ها را بر عهده دارند و اگر اتفاقی رخ دهد، اولین کسانی هستند که تحت نظارت قرار می گیرند. بدون یک فرمانده مسئول، این نقش مقررات بین‌المللی است که مشخص کند چه کسی در نهایت مسئول هر گونه حادثه مربوط به کشتی‌های خودران است.

همچنین ببینید 

 وسیله نقلیه سطحی بدون سرنشین
 ام وی یارا بیرکلند

منابع 

اتوماسیون
کشتی باری
ترابری دریایی