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KI für Ozeanriesen und Küstenfrachter

Sicher und effizient – die guten Geisterschiffe

25. Oktober 2018, 13:57 Uhr | Heinz Arnold

Ozeanriesen sparen in KI-basierten autonomen Systemen nicht nur deutlich Treibstoff, sondern sind auch sicherer unterwegs, was beispielsweise die Versicherungsprämien reduziert.

Autonom fahrende Schiffe zu entwickeln ist viel schwieriger als Flugzeugen das selbstständige Fliegen beizubringen – einschließlich Start und Landung.

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Trotz der großen Hürden, die zu überwinden sind, fahren demnächst die ersten autonomen Schiffe, sowohl über die Weltmeere als auch an Küsten entlang. Dort ermöglichen sie neue Geschäftsmodelle für Reeder und Logistikunternehmen und könnten sich zu einer sauberen Alternative zu Lastwagen auf dem Land entwickeln.
Bisher waren die Schiffe durch Irrtümer der Bedienungsmannschaften sehr fehleranfällig. Welche gravierende Folgen solche Fehler haben, zeigt eine Zahl: 1129 Schiffe sind über die vergangenen zehn Jahre auf See verloren gegangen. Tote und Milliarden-Verluste sind zu beklagen. Verbesserte, auf KI beruhende Navigationssysteme, die Möglichkeit, Hindernisse in Echtzeit zu erkennen und menschliche Fehlerquellen über Automatisierung auszuschließen, ermöglichen es jetzt der Crew, bessere Entscheidungen zu treffen und sicherer als bisher unterwegs zu sein.

Künstliche Intelligenz ist dafür wesentlich. Denn für Schiffe ist es weit schwieriger, ihre Umgebung zu erkennen, als für Flugzeuge. Denn Flugzeuge können sich auf GPS, zahlreiche Funkfeuer und genaue Karten verlassen – bekommen also fast alle relevanten Daten über diese Systeme zugeführt. Über diesen Luxus verfügen Schiffe nicht. Sie müssen die meisten Sensoren und Systeme an Bord haben, mit deren Hilfe sie sich ein präzises Bild ihrer Umgebung machen. Genau daran arbeiten Firmen wie ABB und Rolls Royce. »Ein solches System für Schiffe aufzubauen ist eben noch komplexer als für Flugzeuge, wir werden aber schon bald ein System basierend auf unserer ABB Ability Marine Pilot Vision vorstellen, das über die reine Automatisierung hinausgeht und einen bedeutenden Schritt hin zu autonomen Systemen macht«, sagt Reiner Schönrock, bei ABB zuständig für die Innovationskommunikation.

KI macht Ozeanriesen den Weg frei

Hier muss KI funktionieren. Denn um den Weg durch vielbefahrene Schifffahrtsstraßen zu finden, kommt herkömmliche Programmierung nicht mehr infrage. Nur KI bringt die Flexibilität, um auf unvorhergesehene Ereignisse sicher zu reagieren. Im Hafen funktioniert dies bereits: Ein mit dem System von ABB ausgestattetes Kreuzfahrtschiff kann dort völlig autonom – also ohne Hilfe des Kapitäns – anlegen. Das vollständig neue, autonome System wird ABB erstmalig noch in diesem Jahr an einer Fähre in Nordeuropa testen und dazu schon bald Details verraten.

Schiffe effizienter und sicherer zu machen – dieses Ziel hat sich auch Rolls-Royce gesteckt. Das Unternehmen ist stolz darauf, dass schon heute 25.000 Schiffe der rund 100.000 Schiffe, die weltweit unterwegs sind, mit Equipment von Rolls-Royce ausgestattet sei. Um Schiffe mit der Intelligenz auszustatten, die sie sicherer als bisher – in voller Ausbaustufe sogar autonom – über die Ozeane der Welt fahren lassen, hat Rolls Royce ihr „Intelligent Awareness System“ (IA) entwickelt.

Unterschiedliche Sensorsysteme wie Radar, Lidar, thermische Kameras und HD-Kameras sammeln Daten; zudem werden Satellitendaten und Wettervorhersagen berücksichtigt, die dann über Sensorfusion ausgewertet werden. Das IA-System muss also riesige Datenmengen sammeln, übertragen, verarbeiten und speichern sowie über KI analysieren. Auf Basis der so herausdestillierten Informationen kann die Crew – bei voller Ausbaustufe das System alleine – Entscheidungen treffen. Die Schiffe lernen über die Sensordaten ihre Umgebung kennen, sie können kilometerweit entfernte Objekte identifizieren und sich sogar in großen Häfen oder vielbefahrenen Wasserstraßen zurechtfinden – selbst unter schlechten Wetterbedingungen.

Außerdem tragen die Daten dazu bei, die Versicherungsprämien zu reduzieren. Denn sicher auf den 3D-NAND-ICs abgespeichert, verhindern sie Kollisionen und andere Probleme. Die Grundlage der Datenverarbeitung übernehmen die Xeon-Scalable-Prozessoren und die 3D-NAND-SSD-Speicherkarten von Intel. Selbst wenn die Daten komprimiert werden, können pro Tag rund 1 TB anfallen, über eine längere Reise 30 bis 40 TB. Diese Daten wiederum werden zum Trainieren des KI-Systems genutzt, wenn das Schiff im Hafen liegt. Prozessoren und Speicher-ICs, wie Intel sie fertigt, sind also eine wichtige Voraussetzung dafür, KI in die Schiffe zu bringen.