Op weg naar een technologische maritieme revolutie
In de enorme maritieme evolutie vindt in stilte een belangrijke transformatie plaats: de opkomst van autonome schepen. Deze zelfnavigerende schepen, die ooit tot het rijk van de sciencefiction werden gedegradeerd, doen geleidelijk hun intrede in de maritieme industrie. In deze blogpost duiken we in de wereld van autonome schepen, onderzoeken we hun opkomst, de technologie die ze aandrijft en de pragmatische overwegingen die gepaard gaan met deze technologische sprong.
Autonome schepen:
het definiëren en traceren van hun reis door de tijd
Autonome schepen, vaak onbemande schepen genoemd, zijn als zelfvarende zeelieden op zee.Ze kunnen taken uitvoeren zonder dat er direct menselijk ingrijpen aan boord nodig is.Deze schepen maken gebruik van geavanceerde technologieën zoals sensoren, kunstmatige intelligentie (AI) en zelflerende systemen om veilig te navigeren, obstakels te ontwijken, routes in kaart te brengen en andere belangrijke functies uit te voeren. Ze zijn er in verschillende maten, van kleine boten tot grote containerschepen, en dienen verschillende doelen, zoals het vervoeren van goederen, het bewaken van maritieme gebieden, het uitvoeren van onderzoek en nog veel meer.
Vroege exploratie (vóór 2000):
De zaadjes voor autonome maritieme technologie werden gelegd aan het einde van de 20e eeuw, toen onderzoekers en vernieuwers begonnen te experimenteren met onbemande onderwatervoertuigen (UUV’s) voor wetenschappelijke verkenning en gegevensverzameling. Deze vroege pogingen legden de basis voor de integratie van technologie in het maritieme domein.
Opkomst van sensorische vaardigheden (jaren 2000)
Aan het begin van de 21e eeuw was de maritieme industrie getuige van de opkomst van geavanceerde sensortechnologieën. Radars, lidars, sonars en camera’s ontwikkelden zich tot de “ogen” van autonome schepen, waardoor ze hun omgeving met opmerkelijke precisie konden waarnemen. Deze sensoren vormden de basis voor het vermogen van autonome schepen om hun omgeving waar te nemen en erop te reageren.
Nautische autonomie krijgt vorm (jaren 2010)
Het jaar 2010 markeerde als een keerpunt toen de mogelijkheden van AI en machine learning vorm begonnen te geven aan het autonome maritieme landschap. Onderzoekers en bedrijven begonnen met proefprojecten en tests om de haalbaarheid van onbemande navigatie aan te tonen. Deze inspanningen waren vaak gericht op specifieke taken, zoals autonome schepen die veilig drukke scheepvaartroutes oversteken of door ingewikkelde kanalen navigeren.
Regelgeving en standaardisatie (heden)
Naarmate de technologie volwassener werd, namen ook de discussies over de regelgevende en juridische aspecten van autonome navigatie toe. Internationale maritieme organisaties, regeringen en belanghebbenden uit de sector gingen de dialoog aan om een kader vast te stellen voor veiligheid, aansprakelijkheid en operationele normen voor autonome schepen. De voortdurende inspanningen om regelgeving op te stellen, onderstrepen de ernst van de overgang van theorie naar praktijk bij autonome maritieme operaties.
Industriële adoptie (heden en daarna)
De geleidelijke verschuiving van de maritieme industrie in de richting van autonomie werd duidelijk toen meer spelers begonnen te investeren in onderzoek en ontwikkeling. Er ontstond een bloeiende samenwerking tussen technologiebedrijven, maritieme bedrijven en onderzoeksinstellingen. De integratie van autonome systemen in bestaande schepen en de ontwikkeling van speciaal gebouwde autonome schepen voor specifieke taken toonden de gretigheid van de industrie om deze transformatiegolf te verkennen en zich eraan aan te passen.
De voordelen van autonome schepen
Stel je schepen voor die als waakzame wachters over de zee waken. Autonome schepen gebruiken slimme sensoren om een oogje in het zeil te houden en ongelukken door menselijke fouten te voorkomen. Deze slimme schepen zien snel obstakels en veranderen hun koers, waardoor reizen veiliger worden voor hen en andere schepen.
Maar autonome schepen kunnen dat niet alleen, ze kunnen ook de beste routes plannen zoals deskundige reizigers. Autonome schepen kiezen de snelste route en houden daarbij rekening met het weer en het verkeer. Dit betekent dat ze minder brandstof verbruiken en hun bestemming sneller bereiken. Bovendien kunnen ze dag en nacht doorvaren zonder pauzes, waardoor de scheepvaart sneller en efficiënter verloopt.
Autonome schepen zijn als milieuvriendelijke ontdekkingsreizigers. Door verstandiger met brandstof om te gaan en kortere routes te nemen, produceren ze minder vervuilende gassen. Dit is goed nieuws voor het milieu en helpt de maritieme wereld om schonere praktijken te volgen.
En worden ze nooit moe? Het antwoord is nee. Autonome schepen kunnen non-stop werken, zonder pauzes zoals menselijke bemanningen. Deze “all-time” operatie is geweldig voor lange reizen en routes die niet onderbroken kunnen worden.
En last but not least zijn autonome schepen als pioniers van nieuwe ideeën. Ze inspireren nieuwe technologieën, zoals superslimme havens en geavanceerde communicatiesystemen. Dit leidt tot spannende nieuwe bedrijven en investeringen, waardoor de maritieme wereld spannender en concurrerender wordt.
Kerntechnologieën die autonome schepen mogelijk maken
Zoals we al hebben gezegd, brengen sensoren in autonome schepen een aantal voordelen met zich mee. Bekijk sensoren als de ogen en oren van autonome schepen. Deze slimme apparaten zijn onder andere radar, lidar, sonar en camera’s. Radar en lidar helpen schepen om hun omgeving te “zien” door signalen af te kaatsen op objecten en de reflecties te analyseren. Sonar is als een onderwaterradar die geluidsgolven gebruikt om obstakels onder water te detecteren. Camera’s leveren visuele gegevens, waardoor schepen andere schepen, navigatiehulpmiddelen en potentiële gevaren kunnen herkennen.
AI is al een tijdje een veelbesproken onderwerp en maakt nu ook golven in de wereld van de scheepvaart! AI is de denkkracht van autonome schepen. Het is als een besluitvormingsmotor die alle informatie van sensoren en andere bronnen verwerkt. Machine learning is een vorm van AI waarmee schepen kunnen leren van hun ervaringen. Het helpt ze om betere beslissingen te nemen naarmate ze meer gegevens verzamelen en leren hoe ze op verschillende situaties moeten reageren.
Maar wacht eens, hoe navigeren deze schepen? Autonome schepen vertrouwen op geavanceerde navigatiesystemen, waaronder satellietnavigatie (GNSS) zoals GPS, maar ook traagheidsnavigatiesystemen. Deze systemen leveren nauwkeurige informatie over positie, oriëntatie en snelheid, waardoor schepen hun koers kunnen uitzetten en hun routes in realtime kunnen aanpassen.
Een ander belangrijk ding is de satellietcommunicatie die autonome schepen gebruiken. Communicatiesystemen zijn de stem van autonome schepen. Ze gebruiken satellietcommunicatie om verbinding te maken met andere schepen, havens en controlecentra aan land. Deze communicatie helpt schepen om informatie te delen over hun locatie, route en mogelijke uitdagingen.
Controlesystemen zijn als de handen en voeten van autonome schepen. Ze beheren de motoren, stuwraketten, roeren en andere onderdelen van het schip om opdrachten van de AI uit te voeren. Deze systemen zorgen ervoor dat het schip veilig en efficiënt navigeert, accelereert en manoeuvreert.
Veiligheid eerst! In de wereld van technologie is veiligheid van vitaal belang. Autonome schepen maken gebruik van cyberbeveiligingsmaatregelen om zichzelf te beschermen tegen potentiële cyberbedreigingen. Deze maatregelen omvatten versleuteling, firewalls en inbraakdetectiesystemen om onbevoegde toegang te voorkomen en de scheepssystemen te beschermen tegen hackers.
Tot slot is de interactie tussen mens en machine cruciaal. Autonome schepen hebben gebruikersinterfaces waarmee menselijke operators de activiteiten van het schip kunnen monitoren, indien nodig kunnen ingrijpen en beslissingen op hoog niveau kunnen nemen die de AI misschien niet aankan.
Onderzoek naar de uitdagingen en overwegingen van autonome schepen
Hoewel autonome schepen een schat aan voordelen met zich meebrengen, is het belangrijk om ook naar de keerzijde te kijken. Met ons kompas ingesteld op objectiviteit in deze blogpost, duiken we dieper in zowel de zonnige oevers als de potentiële stormachtige zeeën.
Een van de belangrijkste aandachtspunten bij autonome schepen is het waarborgen van hun veiligheid en betrouwbaarheid. Hoewel deze schepen ontworpen zijn om zelfstandig te navigeren, is er altijd bezorgdheid over hoe goed ze kunnen reageren op onverwachte situaties. De afwezigheid van menselijk oordeel aan boord roept vragen op over of de technologie betrouwbaar kan omgaan met complexe en dynamische maritieme omgevingen.
De maritieme industrie opereert internationaal en het harmoniseren van regelgeving voor autonome schepen in verschillende jurisdicties is een complexe taak. Het creëren van een consistent wettelijk kader voor zaken als aansprakelijkheid bij ongevallen, protocollen om botsingen te voorkomen en naleving van maritieme regels is een uitdaging die samenwerking tussen landen en organisaties vereist.
Omdat autonome schepen sterk afhankelijk zijn van digitale technologieën, worden ze kwetsbaar voor cyberaanvallen. Hackers kunnen mogelijk ongeautoriseerde toegang krijgen tot scheepssystemen, waardoor navigatie, communicatie en andere kritieke functies worden verstoord. Het nemen van robuuste cyberbeveiligingsmaatregelen is essentieel om dergelijke bedreigingen te voorkomen.
Het juiste evenwicht vinden tussen menselijke tussenkomst en autonome besluitvorming kan een uitdaging zijn. Scheepsoperators moeten kunnen ingrijpen als de technologie op situaties stuit die ze niet aankan, maar te veel vertrouwen op menselijke controle kan de voordelen van automatisering ondermijnen. Het ontwerpen van effectieve mens-machine interfaces die een soepele interactie mogelijk maken is cruciaal.
Het ingewikkelde web van sensoren, AI en onderling verbonden systemen die autonome schepen aandrijven, zorgt ook voor complexiteit op het gebied van onderhoud en reparatie. Het is een logistieke uitdaging om ervoor te zorgen dat deze technologieën goed blijven functioneren in zware maritieme omstandigheden en gemakkelijk kunnen worden onderhouden wanneer dat nodig is.
Het concept van autonome schepen roept ethische vragen op over mogelijk banenverlies voor bemanningen en het verlies van de menselijke maat in maritieme operaties. De acceptatie van deze technologische veranderingen door de maatschappij, vooral in termen van veiligheid, invloed op de werkgelegenheid en de algehele rol van de mens in maritieme inspanningen, moet worden aangepakt.
Autonome schepen zijn geprogrammeerd om te reageren op bekende scenario’s, maar de zee is vol onvoorspelbare situaties. Zich aanpassen aan nieuwe omstandigheden, extreme weersomstandigheden en ongebruikelijke verkeerspatronen op zee is een voortdurende uitdaging die “voortdurend leren en systeemevolutie” vereist.
Hoewel autonome schepen potentiële milieuvoordelen bieden, zoals geoptimaliseerde routes en een lager brandstofverbruik, is het nodig om hun volledige milieu-impact te beoordelen. Dit omvat het evalueren van hun energieverbruik, de materialen die worden gebruikt bij de bouw en mogelijke verstoringen van mariene ecosystemen.
Autonome maritieme pioniers en toonaangevende bedrijven
In de wereld van oceaaninnovatie zijn sommige bedrijven net ontdekkingsreizigers die nieuwe dingen uitproberen met autonome schepen. Een van hen is Rolls-Royce. Rolls-Royce is al een tijdje bezig met het ontwikkelen van zelfsturende technologie voor schepen. Ze hebben verschillende systemen en hulpmiddelen bedacht, zoals zelfsturing, het schip zelf besturen en de controle overnemen. In september 2021 was er nieuws dat Rolls-Royce zijn krachten bundelde met Sea Machines. Deze samenwerking draait om samenwerking om scheepsbesturingssystemen te bouwen die zowel zelfstandig als met een beetje menselijke hulp taken kunnen uitvoeren. Deze nieuwe systemen zullen Rolls-Royce’s mtu NautIQ maritieme automatiseringscollectie nog beter maken.
Kongsberg, een Noors bedrijf dat bekend staat om zijn expertise op het gebied van maritieme technologie en defensie, heeft zich consequent beziggehouden met de ontwikkeling van zelfnavigerende schepen en heeft ook samengewerkt met verschillende scheepsfabrikanten. In het jaar 2021 kwam er een belangrijke ontwikkeling tot stand toen Kongsberg zijn krachten bundelde met Yara International. Hun samenwerking leidde tot de introductie van ’s werelds eerste elektrische en zelfvarende containerschip.
Wartsila, een Finse onderneming die bekend staat om haar energieoplossingen in de maritieme en energiesectoren, heeft zich intensief beziggehouden met het creëren en leveren van zelfbedieningsoplossingen voor de scheepvaart. Enkele van hun opmerkelijke aanbiedingen zijn Wärtsilä Advanced Assistance Systems, Wärtsilä SmartMove, Wärtsilä Smart Sensors en Wärtsilä Smart Panoramic Edge Camera System. In 2020 onthulde Wartsila een samenwerking met ABB om hun aanbod van autonome scheepvaartoplossingen uit te breiden.
ProMare is een Amerikaanse non-profitorganisatie die zich inzet voor de vooruitgang van zelfsturende schepen. Deze organisatie heeft veel tijd gestoken in het bevorderen van autonome scheepvaart, wat heeft geresulteerd in de creatie van een verscheidenheid aan oplossingen, met name autonome navigatiesystemen. Ter illustratie: ProMare is in samenwerking met IBM begonnen aan een onderneming voor een onafhankelijk schip dat “The Mayflower” wordt genoemd. Binnen dit samenwerkingsinitiatief is IBM van plan zijn technologieën op het gebied van kunstmatige intelligentie, automatisering, cloud en edge in te zetten om een veiliger en milieuvriendelijker schip te maken.
DNV GL, met hoofdkantoor in Noorwegen, is gespecialiseerd in technische begeleiding en risicobeheeroplossingen voor de energie- en maritieme sectoren. In april 2022 introduceerde DNV, samen met Kongsberg Maritime, Kongsberg Seatex, Bastø Fosen en NTNU, het SAFEMATE-initiatief, een samenwerkingsverband op het gebied van maritieme autonomietechnologie. De kerndoelstelling van dit project is het verfijnen en evalueren van de betrouwbaarheid en effectiviteit van zelfgestuurde navigatiesystemen. Als tastbaar resultaat van deze samenwerking gaan de partijen een proefvaart uitvoeren op een actieve veerboot, de Bastø VI, om de prestaties op het gebied van veiligheid en efficiëntie te meten.
ABB, met hoofdkantoor in Zwitserland, is gespecialiseerd in het leveren van innovaties op het gebied van energie en automatisering. Hun focus op het bevorderen van autonome scheepvaart is duidelijk zichtbaar in het assortiment oplossingen dat ze hebben ontwikkeld. Ter illustratie: in 2020 startte het bedrijf een samenwerking met Keppel Marine and Deepwater Technology (KMDTech). Door deze samenwerking heeft ABB de taak op zich genomen om gezamenlijk technologie te ontwikkelen voor zelfvarende schepen. Een opmerkelijk initiatief onder deze paraplu is de aanpassing van een 32-meter havensleepboot met geavanceerde digitale ontwikkelingen in de haven van Singapore.
De opkomst van autonome schepen en wereldwijde partnerschappen
Autonome schepen zullen de komende jaren steeds vaker commercieel worden gebruikt. In 2023 zijn er al een paar autonome schepen in de vaart, hoewel ze momenteel gericht zijn op eenvoudigere taken zoals riviernavigatie en veerdiensten. Het is echter de bedoeling dat deze zelfstandig opererende schepen in de toekomst complexere taken op zich nemen, zoals het vervoeren van containers over lange afstanden.
Om ervoor te zorgen dat deze schepen veilig en effectief zijn en voldoen aan de behoeften van de wereldwijde maritieme gemeenschap, wordt er internationaal samengewerkt om er normen en regels voor op te stellen.
Eén van de belangrijkste organisaties die deze inspanning leidt, is de Internationale Maritieme Organisatie (IMO). Deze groep, bestaande uit regeringen, is verantwoordelijk voor het opstellen van internationale maritieme regels. Ze hebben speciale teams gevormd om de normen en regels op te stellen die autonome schepen zullen volgen.
Een andere belangrijke speler is de International Association of Classification Societies (IACS). Deze organisatie bestaat uit groepen die schepen inspecteren en certificeren. Ze hebben een team samengesteld om de standaarden en regels voor autonome schepen te ontwikkelen om ervoor te zorgen dat ze veilig en betrouwbaar zijn voor gebruik.
Terugblik op de reis van autonome schepen
Nu we onze zoektocht in autonome schepen hebben afgerond, is het duidelijk dat deze zelfvarende wonderen niet langer slechts een fantasie zijn. Ze worden een echt onderdeel van de maritieme wereld en hun verhaal is er één van vooruitgang en teamwork.
Gestart als eenvoudige onderwaterexperimenten zijn deze schepen uitgegroeid tot hightech wonderen. Ze kunnen zelfstandig navigeren dankzij slimme sensoren en AI. Deze vooruitgang is mogelijk dankzij mensen en groepen die samenwerken.
Grote organisaties zoals de International Maritime Organization (IMO) en de International Association of Classification Societies (IACS) hebben de handen ineengeslagen om ervoor te zorgen dat deze schepen veilig zijn en zich aan de regels houden. Ze creëren standaarden die helpen om deze schepen goed te laten functioneren.
Maar er liggen nog uitdagingen in het verschiet. Cyberbeveiliging is belangrijk om deze schepen te beschermen tegen hackers. Het is een hele puzzel om uit te vinden wanneer mensen moeten ingrijpen en wanneer de technologie van het schip het aankan. Toch is elke uitdaging een kans om te groeien en te leren.
Als we deze reis in de wereld van autonome schepen afsluiten, moeten we onthouden dat het avontuur nog lang niet ten einde is. Deze schepen zijn op weg om een belangrijk onderdeel te worden van de manier waarop we de zeeën bevaren. De golven van verandering die ze creëren, leiden ons naar een interessante toekomst waarin innovatie geen grenzen kent.
Bronnen
Meriteollisuus Finnish Marine Industries. (2021). Evolution of autonomous maritime operations driven by automation technology and digitalization. Meriteollisuus Finnish Marine Industries. https://meriteollisuus.teknologiateollisuus.fi/en/ajankohtaista/blog/evolution-autonomous-maritime-operations-driven-automation-technology-and
Collegenp. (2023). Advantages and Disadvantages of Autonomous and Remote-Controlled Water Vessels. Collegenp. https://www.collegenp.com/article/advantages-and-disadvantages-of-autonomous-and-remote-controlled-water-vessels/
Innovation News Network. (2020). The benefits of autonomous shipping technologies. Innovation News Network. https://www.innovationnewsnetwork.com/the-benefits-of-autonomous-shipping-technologies/6531/
MARPRO. (2023). How Autonomous ships are revolutionizing the maritime industry?. Maritime Professionals. https://maritime-professionals.com/how-autonomous-ships-are-revolutionizing-the-maritime-industry/#:~:text=Improved%20efficiency%20and%20safety%3A%20Autonomous,the%20possibility%20of%20human%20error
Lee Kok Leong. (2023). Is Autonomous Shipping A Reality?. Maritime Fairtrade. https://maritimefairtrade.org/is-autonomous-shipping-a-reality/
