Bezzałogowa łódź z PG pomoże chronić polskie porty i morskie farmy wiatrowe

Zespół naukowców pod kierownictwem prof. Łukasza Kulasa z Politechniki Gdańskiej tworzy innowacyjną, bezzałogową łódź nowej generacji - „Hornet”. Jednostka będzie pierwszą tego typu w Polsce: z możliwościami działania półautonomicznego i autonomicznego. Docelowo może posłużyć m.in. przy inspekcji kanałów żeglugowych i patrolowaniu farm wiatrowych na morzu - np. do wykrywania obiektów, które nie powinny znaleźć się na danym obszarze.

Łódź z bazowym wyposażeniem jest już gotowa. Naukowcy z PG pracują teraz nad rozwiązaniami w zakresie tzw. technologii brzegowych (edge) i chmurowych (cloud) z zastosowaniem sztucznej inteligencji oraz uczenia maszynowego. Opracują i wdrożą system bezpiecznej, niezawodnej (m.in. odpornej na działanie urządzeń zagłuszających) komunikacji bezprzewodowej, która będzie służyła do zapewnienia komunikacji z wieloma jednostkami bezzałogowymi jednocześnie.

„Hornet” odbył już testy, które naukowcy przeprowadzili m.in. na Motławie oraz w kanale Martwej Wisły. Teraz – na okres zimowy – wróci do hangaru. Zanim wróci na wodę, zyska kolejne elementy wyposażenia, które poprawią jej funkcjonalność i zapewnią pierwsze możliwości autonomicznego działania. 

Inteligentne rozwiązania oparte o technologie brzegowe i chmurowe

– Zainteresowanie systemami krytycznymi dla bezpieczeństwa opartymi na inteligentnej analizie danych jest coraz większe – mówi dr hab. inż. Łukasz Kulas, prof. uczelni, kierownik projektu TRANSACT z Katedry Inżynierii Mikrofalowej i Antenowej na Wydziale Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki, koordynator Centrum Technologii Cyfrowych PG. – Nasi partnerzy biznesowi poszukują niezawodnych rozwiązań poprawiających bezpieczeństwo systemów cyberfizycznych, których koszty instalacji i utrzymania są możliwie małe. W odpowiedzi na te oczekiwania w projekcie wykorzystamy zarówno technologie brzegowe, jak i chmurowe, dzięki czemu nasze rozwiązania będą bardziej odporne, uniwersalne i inteligentne.

Oprócz nowoczesnych sensorów nawigacyjnych „Hornet” będzie wyposażony w różnego rodzaju zaawansowane sensory znane z samochodów autonomicznych, jak np. lidary, które precyzyjnie wykrywają kształty obiektów na powierzchni wody, a także radary krótkiego zasięgu, kamery termowizyjne i wizyjne oraz sonary akustyczne pozwalające na dokładne obrazowanie tego, co jest pod powierzchnią wody.

¬– Wszystkie dane pochodzące z urządzeń/sensorów będą gromadzone w komputerze pokładowym (na tzw. brzegu sieci). Poprzez szybkie przetwarzanie tych danych łódź będzie mogła w przyszłości podejmować decyzje – mówi prof. Kulas. – Zainstalowane zostaną też różnego rodzaju systemy pozwalające zapewnić bezpieczeństwo manewrowe i operacyjne. Łódź będzie przemieszczać się po zaplanowanej trasie, jednak gdy pojawi się jakiś nieprzewidziany obiekt, ominie go lub zahamuje. Zadziałają tu mechanizmy podobne do tych, jak w przypadku tempomatu aktywnego w samochodach.

Z kolei rozwiązania związane z przetwarzaniem w chmurze będą polegały na sprawdzaniu, w jaki sposób łódź operuje i jak podejmowane są odpowiednie decyzje.

– W chmurze będzie też łatwiej otrzymać informacje o pozycjach innych obiektów, pogodzie, optymalnej trasie, jak oszczędzić paliwo, itd., a w razie konieczności na bieżąco poprawiać działanie algorytmów sztucznej inteligencji pracujących na łodzi – dodaje kierownik projektu.

W projekcie zostaną zastosowane rozwiązania wypracowane w innym projekcie, w tym efektywne energetycznie anteny inteligentne, które jest oryginalnym produktem Politechniki Gdańskiej wykorzystywanym do podnoszenia wiarygodności komunikacji bezprzewodowej. Anteny te mogą w ciągu kilku sekund zrekonfigurować swoje działanie, aby zneutralizować wpływ cyberataków, których celem jest zagłuszenie komunikacji bezprzewodowej.  Wykorzystaniem tego typu rozwiązań zainteresowana jest już m.in. firma Airbus.

Współpraca PG z PRS

Politechnika Gdańska i Polski Rejestr Statków S.A. (PRS) we wrześniu 2021 r. zawarły porozumienie o współpracy w obszarze prac badawczo-rozwojowych prowadzonych w celu opracowania oryginalnych innowacyjnych (semi-) autonomicznych oraz bezzałogowych platform nawodnych nowej generacji, przede wszystkim w zakresie projektu TRANSACT. PRS będzie opiniować bezpieczeństwo łodzi.

– Celem współpracy jest opracowywanie i testowanie bezpieczeństwa nowych technologii, rozwiązań i algorytmów, w tym m.in. rozproszonych systemów cyberfizycznych połączonych z rozwiązaniami chmurowymi, niezawodnej komunikacji bezprzewodowej oraz algorytmów sztucznej inteligencji i uczenia maszynowego, dla nawodnych pojazdów (semi-) autonomicznych lub bezzałogowych (np. USV) – wylicza Grzegorz Pettke, dyrektor Pionu Okrętowego PRS.  – Wspólne działania podczas realizacji tego projektu mają przyczynić się do wypracowania innowacyjnych i bezpiecznych rozwiązań proceduralnych i prawnych, zgodnie z wytycznymi Międzynarodowej Organizacji Morskiej (IMO). Umożliwi to komercjalizację tego typu środków transportu wodnego, czyniąc Polskę  i polski przemysł okrętowy ważnym ośrodkiem rozwoju nowej technologii – dodaje.

Na lokalne potrzeby, ale też dla światowych gigantów

Prototyp łodzi powstaje w ramach projektu badawczo-rozwojowego “TRANSACT – Transform safety-critical cyber-physical systems into distributed solutions for end-users and partners” (Transformacja cyberfizycznych systemów o kluczowym znaczeniu dla bezpieczeństwa w rozproszone rozwiązania dla użytkowników końcowych i partnerów).

Jest to międzynarodowe przedsięwzięcie o łącznym budżecie 26,5 mln euro (budżet projektu dla PG to ponad 1 mln euro) realizowane w ramach programu HORYZONT 2020 we współpracy z partnerami z Niemiec, Finlandii, Danii, Norwegii, Hiszpanii, Austrii, Belgii i Holandii.

Wykorzystaniem autonomicznej łodzi z PG - która oprócz inspekcji kanałów żeglugowych, do których wpływają statki i pobierania próbek wody w celu wykrycia ewentualnych zanieczyszczeń, może służyć do monitorowania konstrukcji offshore, w tym przyszłych farm wiatrowych - zainteresowane są firmy z Europy.

Równolegle do realizacji projektu europejskiego, zainaugurowana została współpraca na gruncie lokalnym w ramach Inteligentnych Specjalizacji Pomorza. To inicjatywa uruchomiona przez Urząd Marszałkowski Województwa Pomorskiego, a jednym z celów jej zainicjowania była konsolidacja i zacieśnienie współpracy pomiędzy branżą morską i ICT na Pomorzu, które animowane są odpowiednio przez Gdański Inkubator Starter oraz Klaster Interizon. W wyniku współpracy powstała m.in. grupa zadaniowa Pomorskiego Klastra ICT Interizon skupiająca podmioty zainteresowane wspólnym rozwojem produktów w zakresie łodzi bezzałogowych i autonomicznych.

– Otwartość Politechniki Gdańskiej na współpracę pozwala firmom z branży ICT tworzyć komponenty, w tym zaawansowane algorytmy i systemy stanowiące część rozwiązań przyszłej łodzi autonomicznej. Liczymy na to, że powstanie łańcuch wartości z udziałem wielu polskich firm oraz innowacyjny produkt. Już teraz zapraszamy wszystkie zainteresowane podmioty do współpracy – podkreśla Jarosław Parzuchowski, prezes zarządu Fundacji Klaster Interizon.