В воздухе, в воде и на суше: суда на автопилоте

Запустить танкеры и контейнеровозы на автопилоте пытались разные специалисты, но в России реально применимую технологию создали — и даже успешно протестировали — ученые из Политеха. Кто они? Как им это удалось? И когда суда будут ходить в открытом море без экипажей?

Когда команда сотрудников из Политеха занялась безэкипажными судами, в мире уже были проведены теоретические исследования на эту тему. Проект первого такого контейнеровоза был представлен в Норвегии. Но уровень «интеллекта» таких судов пока оставляет желать лучшего.

«Авторы этих исследований находили для движущегося объекта какое-то решение и считали его единственно верным. Хотя часто оно не удовлетворяло даже самым простым морским правилам. Это то же самое, что предложить автомобилю ехать, например, через двойную сплошную», — объясняет научный сотрудник Высшей школы теоретической механики и математической физики Игорь Груздев.

Он и его коллеги из Политеха придумали более сложный способ действий — он позволяет строить маршрут судна с учетом всех морских правил.

Замена капитану

В программу заложена вся информация об акватории, по которой идет судно, его геометрических и ходовых характеристиках. Датчики мониторят актуальную обстановку и передают эти сведения системе. Дальше она анализирует собранные данные и говорит, какой маршрут будет опасным, какой безопасным, но менее удобным. И, в конце концов, находит лучший. А затем специальные алгоритмы сглаживают найденную кривую и приводят ее в удобный для следования вид. Маршрут готов.

Помимо МППСС-72 — морских «Правил дорожного движения» — программа учитывает даже новые рекомендации Росморречфлота, разработанные специально для автономных судов. Чтобы этого добиться, математикам пришлось самим копаться в многочисленных редакциях этого документа, изучать дополнения к нему и даже привлекать капитанов — они делились применением этих законов на практике. Всю эту информацию ученые перевели в код, который и внедрили в систему.

Участники команды признаются, что ради придумывания сложных решений и шли в науку. «С детства я просто любил заниматься математикой и решать различные задачки. А основной причиной того, что поступил в Политех, стало то, что здесь учат еще и ставить задачи. Уже не себе, а компьютеру», — улыбается Игорь.

«Когда у тебя есть нерешенная никем до тебя задача, просыпается охотничий азарт», — добавляет его коллега Федор Кондратенко, который отвечал в проекте за визуализацию и работу с искусственным интеллектом.

Первые успехи

Проект начался в 2019 году — тогда была собрана первая команда разработчиков, вспоминает Федор. Ученые опробовали несколько гипотез и к 2021-му получили прототип программы, который уже тогда неплохо работал.

А в начале 2022-го систему испытали на практике: поставили датчики и программу на некоторые экипажные судна — и исследователи вместе с капитанами смотрели, как система показывает себя в открытом море.

«Отработало всё просто замечательно», — хвастается Федор. В функционировании программы выявили некоторые баги, но они лишь незначительно повлияли на результат. К тому же, их уже учли и устранили.

Прекрасное будущее

В будущем технология идеально подойдет для больших судов коммерческого флота, считают ученые. Например, для контейнеровозов или танкеров. «Потому что у них самые большие дистанции расхождения. Для них будет легко построить маневр аккуратно и за счет этого обеспечить им возможность безопасно передвигаться в открытом море», — объясняет Игорь Груздев.

Если на судне не будет экипажа, это даст компании существенную выгоду. Вместо того, чтобы платить зарплату 30 работникам, обслуживающим условный танкер, достаточно будет нанять нескольких механиков: их задачей будет контролировать работу программы. Вдобавок из-за сокращения числа коек на судне освободится место — там можно будет разместить дополнительный груз.

Осталось только убедить потенциальных заказчиков, что технология нужна, говорит Федор. «Капитаны довольно консервативны во взглядах. Если вы вместо них поставите какой-то компьютер, который будет придумывать что-то за них, они воспримут это в штыки», — уверен ученый.

Когда он и его коллеги показывали свою систему команде из десяти капитанов, выяснилось, что у них есть такое понятие, как «хорошая морская практика», продолжает изобретатель. «У каждого она своя. Один говорил, что решение нашей программы правильное, а другому оно же не понравилось», — вспоминает он.

Работа как хобби

Сейчас команда разработчиков продолжает тестировать уже созданную систему — и в то же время пытается расширить ее применение. Конкретные планы они пока не раскрывают, но говорят, что технологию можно будет использовать в обучении будущих капитанов.

У всех в команде разные интересы. По словам Федора и Игоря, в ней есть «классические» ученые, которые большую часть своего времени посвящают фундаментальной науке. Есть и люди, ориентированные на более прикладные сферы, — занимающиеся, например, механикой материалов.

Работу над проектом сотрудники совмещают с участием в других исследованиях, а некоторые — с учебой. «У нас есть огромный бонус: у Политеха все в одном месте, и поэтому я могу спокойно с утра прийти на работу, уйти на пару в два часа дня, а после нее снова вернуться сюда», — отмечает Игорь.

«Мой рецепт успеха: снижение количества сна, — смеется Федор. — И, конечно, то, что моя работа совпадает с хобби».