Какие технологические проблемы стоят перед беспилотными надводными судами (БНС) в настоящее время? Каков их дальнейший путь развития? 

БНС находятся на критическом этапе перехода от проверки технологий к крупномасштабному коммерческому применению. Несмотря на значительный прогресс, они по-прежнему сталкиваются с рядом серьезных технологических проблем, и их дальнейший путь развития постепенно становится все более ясным.

Основные технологические проблемы

1.Восприятие и понимание сложных, неструктурированных сред

Проблема: Морская и внутренняя водная среда динамичны и изменчивы, с нерегулярными волнами, экстремальными погодными условиями, многочисленными несовпадающими целями (такими как небольшие рыболовные суда, коряги и дрейфующие контейнеры), а также сложными отражениями света и тени (блики на поверхности воды). Существующие датчики (радар, лидар, системы машинного зрения, AIS) испытывают снижение производительности в неблагоприятных погодных условиях и с трудом точно классифицируют и прогнозируют намерения всех целей.

Текущее состояние: Объединение данных с нескольких датчиков является основным решением, но вопрос о том, как обеспечить недорогое, высоконадежное, всепогодное и круглосуточное наблюдение, особенно в густонаселенных районах с ограниченным сигналом AIS, остается сложной задачей. 1. Модели ИИ по-прежнему сталкиваются со значительными трудностями в идентификации «неизвестных» целей.

2.Интеллектуальное принятие решений, соответствующее морским правилам и человеческой интуиции

Проблема: Правила предотвращения столкновений (COLREG) содержат множество двусмысленностей и положений, требующих принятия решений на основе опыта (например, «принимать решительные меры на ранней стадии»). Беспилотные суда должны принимать сложные решения, учитывая компромиссы между соблюдением правил, безопасностью, эффективностью навигации и экономией топлива. Логика принятия решений должна быть понятной и заслуживающей доверия для регулирующих органов и находящихся поблизости членов экипажа.

Текущее состояние: Алгоритмы принятия решений, основанные на обучении с подкреплением и экспертных системах, находятся в стадии разработки, но рациональность, интерпретируемость и надежность их решений по-прежнему требуют обширной проверки при работе с чрезвычайно сложными, многосторонними игровыми ситуациями (например, при пересечении нескольких судов).

3.Высоконадежная связь и сетевая безопасность с низкой задержкой и широким охватом

Проблема: Морские путешествия сталкиваются с проблемами высокой задержки и высокой стоимости спутниковой связи. Ограниченная пропускная способность и присущие ей ограничения препятствуют поддержке передачи видео высокой четкости в реальном времени или интенсивного дистанционного управления. Прибрежные районы также страдают от слепых зон сигнала и помех. Кроме того, как только система управления судном подключается к сети, она подвергается серьезным рискам кибератак (таким как подмена GPS и перехват канала передачи данных).

Текущее состояние: Побережье с покрытием 5G и спутниковый интернет на низкой околоземной орбите (например, Starlink) улучшают связь, но бесперебойное и экономически эффективное глобальное покрытие связи еще не достигнуто. Кибербезопасность перестала быть «дополнительным» элементом и стала «необходимой», однако единые стандарты кибербезопасности судов и системы защиты все еще находятся в стадии разработки.

4.Поддержка с берега и взаимодействие человека и машины в центрах дистанционного управления (ЦДУ)

Задачи: Как один оператор может эффективно контролировать и управлять несколькими беспилотными судами одновременно? Как в чрезвычайных ситуациях обеспечить плавный и беспрепятственный переход от автономного режима к дистанционному ручному управлению? Это требует сложных инженерных решений с учетом человеческого фактора и проектирования интерфейса.

Текущее состояние: Большинство систем... остаются на стадии «один человек, одно судно» или ограниченного мониторинга. Настоящее «управление флотом судов» и эффективный механизм вмешательства с участием человека являются предметом текущих исследований и разработок, а также изучения операционных моделей.

5.Отставание в регулировании, стандартах и ​​определении ответственности

6.Проблемы: Хотя правила Международной морской организации (ИМО) по управлению беспилотными судами (БПС) уже имеют начальную форму, все еще существует много неясностей, касающихся адаптации национального законодательства различных стран, конкретных процедур портового государственного контроля и разделения юридической ответственности после аварии (судовладелец, оператор, поставщик системы или оператор дистанционного управления?).

Текущая ситуация: Технологии опережают регулирование. Это ограничивает трансграничные операции и коммерческое страхование беспилотных судов и является самым большим препятствием для их развития, помимо технологий.

Тенденции развития в будущем (2026 год и далее)

1.Технологическая конвергенция: от «автоматизации» к «интеллектуализации»

Искусственный интеллект следующего поколения: будет широко использоваться в многомодальных больших моделях (морская сфера). Лазерные мониторы на борту судов (LLM/VLM) смогут не только воспринимать, но и понимать контекст сцены, прогнозировать намерения других судов и принимать решения, соответствующие морской практике. Увеличение вычислительной мощности периферийных чипов ИИ позволит запускать более сложные алгоритмы в режиме реального времени на борту.

Цифровые двойники и моделирование: высокоточные платформы цифровых двойников морской среды и движения станут основными инструментами для обучения алгоритмов, тестирования и подготовки экипажа, значительно ускоряя развитие технологий.

Новые датчики и энергетика: недорогие твердотельные лидары, квантовая навигация (защита от помех) и новые технологии топливных элементов/аккумуляторов будут постепенно интегрироваться для повышения избыточности и выносливости восприятия.

2.Операционная модель: от «индивидуального интеллекта» к «системному интеллекту»

Сотрудничество судов и берега и управление флотом: формирование «интеллектуального отдельного судна + регионального центра управления +...» Трехуровневая архитектура «облачного интеллектуального планирования» позволяет центру управления управлять флотом беспилотных судов в морской акватории, подобно «управлению воздушным движением», оптимизируя глобальные маршруты и распределение ресурсов.

Морской Интернет вещей (M-IoT): беспилотные суда будут тесно взаимосвязаны с интеллектуальными портами, навигационными знаками и другими судами, обмениваясь данными датчиков для формирования «совместной сети датчиков», преодолевая ограничения, присущие датчикам, управляемым отдельными судами.

3.Сценарии применения: от «конкретных сценариев» к «открытым водам»

Краткосрочная перспектива (2-5 лет): Коммерциализация и рутинная эксплуатация будут сначала достигнуты на фиксированных маршрутах или в закрытых/полузакрытых водах, таких как паромы, портовые буксиры, внутренние водные грузоперевозки, морская инспекция и аквакультура.

Среднесрочная перспектива (5-10 лет): Технология созреет. С улучшением регулирования программа постепенно расширится на прибрежные грузоперевозки и региональные контейнерные фидерные перевозки.

Долгосрочная перспектива (10+ лет): В конечном итоге автономная навигация для крупных торговых судов, таких как сухогрузы и нефтяные танкеры, будет достигнута во всем мире. Однако на начальном этапе, вероятно, будет принята переходная модель «сокращенного экипажа» (несколько членов экипажа на борту) или «дистанционного вахтенного дежурства».

4.Реструктуризация экосистемы: развитие новых отраслей и моделей

Новые профессии: появятся такие должности, как операторы дистанционно управляемых судов, инженеры по поддержке автономных систем и аналитики морских данных.

Новые услуги: появятся профессиональные сторонние поставщики услуг дистанционного управления, поставщики автономных навигационных систем и компании по управлению данными о судах.

Новое страхование: станут возможны динамические страховые продукты, основанные на навигационных данных в реальном времени.