MorzeAI: o praktycznych zastosowaniach sztucznej inteligencji w branży morskiej

Sztuczna inteligencja coraz wyraźniej zaznacza swoją obecność w gospodarce morskiej – od klasyfikacji statków i analiz technicznych, przez systemy wspierające kapitanów, po autonomiczną nawigację i projektowanie jednostek przyszłości. O możliwościach i wyzwaniach AI dyskutują uczestnicy konferencji „MorzeAI”, która odbywa się w Instytucie Informatyki Uniwersytetu Gdańskiego. Organizatorem jest Fundacja Centrum Fizyki Morza, a partnerem głównym Port Gdańsk S.A.

– To wyjątkowe wydarzenie, które łączy trzy światy: naukę, biznes i technologię. Konferencja jest wynikiem wielu rozmów prowadzonych zarówno przez osoby pracujące w Fundacji, jak i przedstawicieli branży oraz środowiska naukowego – mówiła Aleksandra Dudkowska, prezes zarządu Fundacji Centrum Fizyki Morza.

Jak podkreślała, wszyscy obserwujemy dziś dynamiczny rozwój gospodarki morskiej. Żegluga, porty, stocznie i offshore wind to obszary rozwijające się niezwykle intensywnie zarówno w Polsce, jak i na świecie. Jednocześnie gospodarka morska generuje ogromne ilości danych na wszystkich etapach działalności operacyjnej.

– Przedsiębiorstwa i instytucje działające w branży morskiej już od lat bardzo dobrze wykorzystują dane oraz rozwijają technologie wspierające codzienne operacje i dalszy rozwój. Z drugiej strony w ostatnim czasie obserwujemy coś niezwykłego – gwałtowny rozwój narzędzi sztucznej inteligencji. Wszyscy jesteśmy świadkami i użytkownikami tych rozwiązań – dodała prezes Fundacji, puentując, że to dobry moment, aby zastanowić się, jak wykorzystać te możliwości dla wspólnego rozwoju wszystkich zaangażowanych środowisk.

O ostrożnym podejściu branży morskiej do nowych technologii mówił Ireneusz Karaśkiewicz, dyrektor Biura Związku Pracodawców FORUM OKRĘTOWEGO, które objęło wydarzenie patronatem.

– Branża morska jest niezwykle ostrożna wobec wszelkich nowości technologicznych i każde rozwiązanie musi być wielokrotnie sprawdzone przed wdrożeniem. Musimy też pamiętać, że obecnie trwa wojna w cyberprzestrzeni, a Polska jest jednym z najbardziej atakowanych krajów w Unii Europejskiej, co dotyczy również firm z branży morskiej. Dane są dziś niezwykle wrażliwe – podkreślał.

Jak zaznaczył, gospodarka morska przechodzi obecnie bardzo silne ożywienie. Przeładunki w polskich portach wzrosły z około 50 mln ton do ponad 140 mln ton, a przemysł stoczniowy notuje największe portfele zamówień od 17 lat. W jego ocenie sztuczna inteligencja może dodatkowo zwiększyć wydajność całego sektora.

AI w DNV Poland. „Wiedza człowieka pozostaje niezbędna dla zapewnienia bezpieczeństwa”

Podczas sesji poświęconej żegludze Radosław Kubiszewski, prezes DNV Poland, opowiedział o praktycznych zastosowaniach sztucznej inteligencji w DNV Maritime.

– DNV to nie tylko towarzystwo klasyfikacyjne, które od momentu powstania, 162 lata temu, zajmuje się bezpieczeństwem ludzi, mienia i środowiska, ale również cała plejada innych działów. Mamy dział energii, dział Business Assurance zajmujący się certyfikacją i wiele innych obszarów, ale dziś skupimy się na DNV Maritime – mówił prezes DNV Poland.

Jak wyjaśnił, w DNV Maritime sztuczna inteligencja wykorzystywana jest już od około 25 lat. Początkowo chodziło przede wszystkim o strukturyzowanie ogromnych ilości danych gromadzonych przez dziesięciolecia, jednak dynamiczny rozwój technologii pozwolił na wykorzystanie jej na znacznie szerszą skalę. Obecnie około 20 osób w DNV Maritime zajmuje się wdrażaniem AI.

– Według badań przeprowadzonych półtora roku temu przez Deloitte około 79 proc. przedsiębiorstw dopiero zaczynało przygodę z AI. Oczywiście w świecie sztucznej inteligencji półtora roku to niemal prehistoria i dziś ten odsetek prawdopodobnie wynosi około 69–70 proc. Jednocześnie 34 proc. firm wdrażających AI wykorzystuje już rozwiązania z zakresu generatywnej sztucznej inteligencji. Pokazuje to przepaść, jaka tworzy się pomiędzy przemysłem, nauką i możliwościami dostępnymi obecnie na rynku – mówił.

Jednym z obszarów, w których wykorzystywana jest sztuczna inteligencja w DNV Maritime, jest tzw. inteligentny agent przepisów.

– Wiele osób miało zapewne kontakt z botami obsługi klienta. W DNV stworzyliśmy Rule Agent, czyli platformę wspierającą armatorów poprzez czat i rozmowę z systemem. Użytkownik może zapoznać się z przepisami DNV, uzyskać informacje dotyczące konkretnych typów statków czy zmian technicznych, takich jak zmiana paliwa, modyfikacja pokładu czy dodanie wyposażenia. System prowadzi użytkownika przez przepisy i dostarcza odpowiednie referencje. Należy jednak pamiętać, że jest to wciąż wersja beta. Sztuczna inteligencja nadal popełnia błędy i nic nie zastąpi końcowej weryfikacji przez uprawnionego inżyniera. Wiedza człowieka pozostaje niezbędna dla zapewnienia bezpieczeństwa – podkreślał Kubiszewski.

Kolejnym rozwiązaniem jest Direct Access to Technical Expert, czyli system wspierający kontakt z ekspertami technicznymi.

– Gdy użytkownik wpisuje problem na czacie, AI analizuje zapytanie i proponuje najbardziej prawdopodobne odpowiedzi techniczne jeszcze zanim trafi ono do inżyniera. W większości przypadków taka odpowiedź okazuje się wystarczająca. System opiera się obecnie na bazie około 400 tysięcy przypadków i stale się rozwija – wyjaśniał.

Sztuczna inteligencja wspiera również przeglądy klasowe statków.

– Każdy statek musi przechodzić regularne przeglądy, w tym pełny przegląd co pięć lat. Algorytmy pomagają armatorom wyznaczyć najlepszą lokalizację przeprowadzenia przeglądu, uwzględniając dostępność inspektorów, ich kompetencje oraz harmonogramy – mówił.

AI wspiera także zatwierdzanie dokumentacji projektowej nowych statków. Projektanci przesyłają elektroniczne wersje dokumentacji, a system wstępnie ocenia ich zgodność z wymaganiami klasyfikacyjnymi. Inżynier nadal wykonuje końcową weryfikację, jednak sztuczna inteligencja pozwala znacząco przyspieszyć cały proces.

Ważnym elementem jest również standaryzacja językowa. AI pomaga poprawiać komentarze i dokumentację pod względem językowym i gramatycznym, co ułatwia komunikację pomiędzy projektantami, armatorami i inżynierami na całym świecie.

– Branża morska pozostaje przemysłem konserwatywnym. Każda nowa technologia budzi ostrożność. Jednak pokazywanie realnych korzyści i stopniowe wdrażanie sztucznej inteligencji zmienia postrzeganie tych rozwiązań. AI nie jest doskonała, ale systematyczne, krok po kroku wdrażanie nowych narzędzi wydaje się najlepszą drogą – podsumował prezes DNV Poland.

Rotory Flettnera i AI jako wsparcie dla kapitana

O ciekawych rozwiązaniach mówił również Artur Sylwestrzak, kpt. ż.w., marine superintendent w Stödig Ship Management – firmie wykorzystującej na zarządzanych przez siebie statkach m.in. nowoczesne systemy napędu wspomaganego wiatrem, czyli rotory Flettnera.

Rotory Flettnera wykorzystują efekt Magnusa i generują dodatkowy napęd (red. obracając się wokół własnej osi pozwalają generować siłę nośną prostopadłą do kierunku wiatru. Nazwa pochodzi od nazwiska niemieckiego inżyniera Antona Flettnera, który zbudował statek wykorzystujący ww efekt). Pozwalają nie tylko ograniczyć zużycie paliwa i emisję gazów cieplarnianych, ale również wpływają na dzielność morską statku.

– Jednocześnie rotory wprowadzają nowe wyzwania. Generują siły boczne, powodują dryf i wpływają na stabilność statku. Wymaga to ciągłego balansowania pomiędzy wydajnością, bezpieczeństwem i komfortem eksploatacji – tłumaczył kpt. ż.w. Artur Sylwestrzak.

Jak podkreślał, współczesny statek staje się dziś systemem danych.

– Kapitan musi codziennie podejmować szereg decyzji: czy utrzymać prędkość, zmienić kurs, wykorzystać wiatr, oszczędzać paliwo czy dopłynąć na czas. Każda decyzja wpływa na efektywność rotorów, obciążenie silnika, stabilność statku oraz zużycie paliwa. Złożoność tych zależności sprawia, że analiza staje się coraz trudniejsza dla człowieka – mówił.

Jak wskazał, firma zbiera ogromne ilości danych operacyjnych i systemowych – około 300 punktów danych co 30 sekund z każdego statku. Analizowane są nie tylko pojedyncze parametry, ale całe zależności pomiędzy pogodą, ustawieniami silnika, pracą rotorów i systemami energetycznymi.

– AI analizuje dane historyczne, identyfikuje wzorce i pozwala przewidywać skutki zmian kursu, prędkości czy ustawień napędu jeszcze przed podjęciem decyzji. System nie działa jako autopilot, ale jako doradca wspierający kapitana. Załogi pozostają ostrożne wobec nowych technologii. Jeśli system popełni błędy lub nie odzwierciedli rzeczywistych warunków, załoga szybko przestanie z niego korzystać. Dlatego wdrożenie AI wymaga ogromnej dokładności i budowania zaufania – mówił kpt. Sylwestrzak.

Docelowo AI ma proponować konkretne rekomendacje – na przykład niewielką zmianę kursu poprawiającą kąt natarcia wiatru i efektywność rotorów, co pozwoli zmniejszyć zużycie paliwa bez utraty prędkości.

System ma uwzględniać wszystkie ograniczenia techniczne i operacyjne, zapewniając przede wszystkim bezpieczeństwo. Celem nie jest zastąpienie kapitana, ale zwiększenie pewności, że podejmowane decyzje są optymalne.

Jak podkreślał podczas prezentacji, jest obecnie na etapie intensywnego rozwoju i przechodzi „proces rekrutacyjny”.

System DP - „niewidzialna ręka statku”

Wojciech Napiórkowski, były projektant systemów dynamicznego pozycjonowania, a obecnie Lead Software Engineer w obszarze nawigacji morskiej w Kongsberg Maritime Poland, mówił m.in. o tym, w jaki sposób sztuczna inteligencja może wspierać system dynamicznego pozycjonowania statków poprzez poprawę jego osiągów i adaptacji do zmieniających się warunków.

– Zanim jednak o tym opowiem, chciałbym powiedzieć kilka słów o tym, czym w ogóle jest system dynamicznego pozycjonowania, w skrócie DP. Tak się składa, że znam ten system z doświadczenia, ponieważ przez sześć lat pracowałem jako projektant i serwisant tych systemów, a także uruchamiałem je na nowych instalacjach. W czasie tych sześciu lat odwiedziłem około 60 jednostek na całym świecie. Można powiedzieć, że system DP jest niewidzialną ręką, ponieważ zarządza pędnikami w taki sposób, aby utrzymać statek w pozycji – mówił.

– To, co dla mnie jako serwisanta i osoby, która wielokrotnie testowała, uruchamiała i kalibrowała te systemy, jest najbardziej imponujące, to precyzja systemów DP w połączeniu z wielkością jednostki i ogromną mocą pędników. Mówimy tutaj o statkach o długości od około 20 do ponad 300 metrów, gdzie łączna moc pędników wynosi kilka tysięcy kilowatów, a czasami nawet więcej – są to megawaty mocy. Taki system potrafi utrzymać statek w pozycji przy bardzo niekorzystnych warunkach pogodowych, przy silnym wietrze i kilkumetrowych falach, z dokładnością nawet do kilkunastu lub kilkudziesięciu centymetrów – tłumaczył Wojciech Napiórkowski.

Sercem systemu DP jest filtr Kalmana. Nie jest to fizyczne urządzenie, ale algorytm działający na komputerze systemu DP, najczęściej znajdującym się w pomieszczeniu określanym jako instrument room. Jego zadaniem jest ciągła analiza danych pochodzących z różnych sensorów i systemów referencyjnych znajdujących się na statku.

Filtr zbiera informacje między innymi z GPS-u, żyrokompasów, czujników ruchu oraz innych urządzeń pomiarowych. Na podstawie tych danych estymuje, czyli możliwie najdokładniej określa, aktualną pozycję statku, jego kurs oraz prędkość. Dodatkowo potrafi rozróżnić rzeczywisty ruch statku od chwilowych zakłóceń wywołanych falowaniem morskim. Dzięki temu system DP „wie”, jak statek zachowuje się w danym momencie i może odpowiednio reagować.

Następnie dane z filtra Kalmana trafiają do kontrolera DP. Kontroler oblicza, jaka siła jest potrzebna, aby przeciwdziałać wpływowi środowiska i utrzymać statek w zadanej pozycji. Uwzględnia przy tym działanie wiatru, fal i prądów morskich.

Kolejnym etapem jest tzw. thrust allocation, czyli podział siły ciągu. Jest to kluczowy algorytm systemu DP, który decyduje, w jaki sposób wymagana siła zostanie rozdzielona pomiędzy poszczególne pędniki statku. System określa, które pędniki mają pracować, z jaką mocą oraz pod jakim kątem, aby statek utrzymał pozycję możliwie najdokładniej i przy jak najmniejszym zużyciu energii.

Jak wskazywał Wojciech Napiórkowski, systemy DP wykorzystywane są na różnego rodzaju statkach specjalistycznych: statkach zaopatrzeniowych dla platform wiertniczych, Diving Support Vessel, z których nurkowie opuszczani są pod wodę w celu inspekcji instalacji, statkach wiertniczych, jednostkach do układania podwodnych instalacji, takich jak cable layer czy pipe layer, a także na wycieczkowcach i luksusowych jachtach.

Ciekawostką jest fakt, że w luksusowych jachtach system DP bywa wykorzystywany do ustawiania jednostki w taki sposób, aby pokład słoneczny był zawsze skierowany w stronę słońca.

Nagrody Portu Gdańsk za innowacje

Podczas konferencji wręczono również Nagrody Portu Gdańsk za innowacje w branży morskiej.

– Przede wszystkim chciałabym podziękować całemu Zarządowi Portu Gdańsk S.A., który wspiera naszą inicjatywę od samego początku i jako pierwszy w branży zdecydował się nam zaufać oraz powierzyć misję tworzenia tej konferencji – mówiła Aleksandra Dudkowska.

– Bardzo cieszę się także, że Uniwersytet Gdański jest współorganizatorem tej konferencji. Uniwersytet jest miejscem nowych idei, odwagi i wyobraźni. To nie jest tak jak w inżynierii, w której pracuję na co dzień, gdzie musimy trzymać się standardów, a nasze decyzje są znacznie bardziej ograniczone. Na Uniwersytecie jest przestrzeń, w której naprawdę możemy puścić wodze wyobraźni i prowadzić badania naukowe, które niekoniecznie od razu znajdują zastosowanie praktyczne. To miejsce, gdzie mogą i powinny rodzić się nowe idee – podkreślała.

Prezes Fundacji Centrum Fizyki Morza wyjaśniła również symbolikę samej nagrody – rękodzieła przedstawiającego klasyczny żaglowiec, autorstwa Stowarzyszenia Wzornictwo Przemysłowe Warmii i Mazur.

– Myślę, że niezależnie od tego, jak bardzo będzie rozwijała się rewolucja technologiczna i jak zaawansowane staną się nowe technologie, człowieczeństwo nigdy nie zostanie zastąpione. Prawdziwa kreatywność jest w nas i nie może zostać zastąpiona niczym innym. Właśnie takie aspekty jak sztuka i rękodzieło powinny nam o tym przypominać – mówiła.

Nagrodę „Za przecieranie szlaków sztucznej inteligencji w gospodarce morskiej” otrzymały dwie firmy: DNV Poland z Gdyni oraz Kongsberg Maritime Poland ze Szczecina.

Jak wskazano w uzasadnieniu dotyczącym DNV Poland, to, co szczególnie wyróżnia podejście firmy, to nie sama technologia, ale sposób jej świadomego osadzania w realnych operacjach, standardach i procesach decyzyjnych.

– Traktując sztuczną inteligencję jako narzędzie jakości, przejrzystości i wsparcia ludzkiej ekspertyzy, DNV Poland wyznacza wysokie standardy dla całego sektora – podkreślono.

– Traktuję tę nagrodę trochę jak Oscara za cały obszar działalności i chciałbym podziękować wszystkim Państwu za to, że tu jesteśmy, za niesamowitą energię i możliwość spotkania się razem – mówił prezes DNV Poland.

Drugim laureatem została firma Kongsberg Maritime Poland ze Szczecina – „za niezwykłe zaangażowanie w rozwój branży morskiej budowane na fundamencie ponad 20-letniej tradycji”.

– Szczególne uznanie budzi fakt, że Kongsberg Maritime Poland nie tylko kontynuuje tradycję, ale przede wszystkim wyznacza światowe trendy. Jako globalni pionierzy w dziedzinie autonomii statków dostarczają przełomowe technologie nawigacyjne i sensoryczne dla takich projektów jak Yara Birkeland – pierwszego na świecie w pełni elektrycznego, bezemisyjnego i autonomicznego kontenerowca. To piękny dowód na to, że innowacje z zakresu zaawansowanej automatyki i sztucznej inteligencji to dla Kongsberg Maritime Poland nie odległa wizja, ale realnie wdrażana rzeczywistość – podkreślał podczas wręczenia nagrody Ireneusz Karaśkiewicz.

– Chcę przede wszystkim podziękować Państwu za obecność na tym wydarzeniu. Wszyscy tworzymy społeczność, która inspiruje się nawzajem. Tak jak zostało wcześniej wspomniane, ta nagroda jest wynikiem pracy wielu osób – wspaniałych ludzi, którzy tworzą takie firmy jak Kongsberg Maritime Poland – mówili przedstawiciele firmy.

Oprócz dwóch nagród głównych przyznano również wyróżnienie.

– Jako pięcioosobowa kapituła szukaliśmy firm, projektów i innowacji, które zasługują na nagrodę, czyli takich rozwiązań, które są już realnie wdrożone. Rozważaliśmy kilka propozycji i uznaliśmy, że na tym etapie trudno jest wskazać trzecie w pełni wdrożone rozwiązanie. Jednak spośród młodych, początkujących firm rozwijających tego typu technologie zdecydowaliśmy się przyznać wyróżnienie za innowację w fazie rozwoju – wyjaśniano.

Wyróżnienie przyznano firmie New Science Lab, która tworzy technologię opartą na AI, wspomagającą wczesny etap projektowania i optymalizacji geometrii kadłubów statków.

Konferencja „MorzeAI” to dwudniowe wydarzenie. Ostatni panel w dniu dzisiejszym, tj. w piątek, 29 maja to finał konkursu z udziałem studentów z Politechniki Warszawskiej, Uniwersytetu Gdańskiego i Uniwersytetu Morskiego w Gdyni. Potrwa do godz. 20.