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Die Mayflower, ein sieben Jahre altes Roboterschiff, ist erfolgreich in Kanada gelandet, nachdem sie eine transatlantische Reise mit ihrer eigenen Intelligenz bewältigt und die Grenzen der künstlichen Intelligenz in der Meeresforschung erweitert hat.
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Rund 400 Jahre nachdem die Mayflower den Atlantik überquert hat, hat ihr unbemannter Roboter-Nachfahre die erste Transatlantiküberquerung aus eigener Kraft geschafft.
Nach sieben Jahren Planung und 40 Tagen auf See lief das Mayflower Autonomous Ship (MAS400) am 5. Juni nach einer 3.500 Meilen langen Reise von Plymouth, Großbritannien, endlich in Halifax, Neuschottland, ein. Ursprünglich war es auf dem Weg nach Washington, D.C., doch das Schiff, das von einem solarbetriebenen Hybridelektromotor und einem Backup-Dieselgenerator angetrieben und von Technologien der künstlichen Intelligenz, der Cloud und des Edge Computing gesteuert wird, wurde letzte Woche nach Kanada umgeleitet, damit das Team einen defekten Generatorstarter reparieren konnte. Später in diesem Monat wird es nach Plymouth, Massachusetts, weiterfahren, wo die erste Mayflower 1620 landete, bevor es im Juli in Washington D.C. ankommt.
"Ich bin erleichtert und gleichzeitig froh, dass wir sie in Halifax haben. Es ist nicht der Hafen, den wir anlaufen wollten, aber wie man so schön sagt, jeder Hafen in einem Sturm", sagt MAS400-Geschäftsführer Brett Phaneuf, der auch Präsident der Submergence Group ist, einer britischen Firma, die bemannte und unbemannte Tauchboote entwickelt und herstellt. "Die Reise, die sie hinter sich gebracht hat, war beschwerlich und hat uns viel über die Entwicklung, den Bau und den Betrieb eines solchen Schiffes und die Zukunft der maritimen Wirtschaft gelehrt - was durch das fantastische Team, das sich zusammengefunden hat, um dieses Ziel zu erreichen, erträglich wurde."
Das Projekt, dessen Kosten nicht bekannt gegeben wurden, ist eine Zusammenarbeit zwischen ProMare, der 2001 von Phaneuf mitgegründeten gemeinnützigen Meeresforschungsorganisation, und IBM Research. Es umfasst ein multikulturelles Team, das 10 Länder, drei Kontinente und vier Dutzend Geschäfts- und Hochschulpartner durchquert. Das 10.000 Pfund schwere, 50 x 20 Fuß große Schiff ist ein Fortschritt gegenüber den etablierten automatisierten, ferngesteuerten und vorprogrammierten Missionen, indem es auf See ohne menschliches Eingreifen Entscheidungen in Echtzeit trifft (obwohl Menschen in Notfällen eingreifen können). Das Boot weicht Gefahren aus, bewertet die Leistung des Fahrzeugs, plant die Route neu und meistert auch andere neuartige Situationen ganz von selbst.
Die Mayflower hat nicht nur dieses scheinbar unmögliche Kunststück vollbracht, sondern auch eine Reihe von umweltwissenschaftlichen Untersuchungen in entlegenen Teilen des Ozeans durchgeführt. Ihre Ergebnisse werden den Wissenschaftlern dabei helfen, die Auswirkungen der globalen Erwärmung und der Umweltverschmutzung auf das Leben im Meer zu beurteilen, z. B. die Versauerung des Wassers, Mikroplastik und den Schutz von Säugetieren. Und der Erfolg von MAS könnte den Weg für flexible und kosteneffiziente Flotten mit geringem CO2-Fußabdruck ebnen, die Meeresdaten sammeln, während die Software für bemannte Schiffe genutzt werden könnte, um Risiken und menschliche Fehler zu verringern. Indirekt könnten die MAS-Ergebnisse die Entwicklung autonomer KI-Systeme und erweiterter Intelligenz für Menschen in anderen Branchen wie Schifffahrt, Öl und Gas, Telekommunikation, Sicherheit und Verteidigung, Finanzen und Aquakultur unterstützen.
Während die Mayflower den Atlantischen Ozean befahren hat, wurden kürzlich im Pazifik mehrere autonome Langstreckenexperimente mit Forschungs-, Handels- und Militärschiffen erfolgreich durchgeführt. So absolvierte der Sea Hunter von Leidos 2019 im Rahmen eines Projekts der US-Marine eine 5000 Meilen lange Rundreise zwischen San Diego und Hawaii; das Forschungsschiff Saildrone Surveyor legte letztes Jahr eine 2250 Meilen lange Reise von San Francisco nach Hawaii zurück; und erst letzte Woche legte das Handelsschiff Prism Courage von Hyundai Heavy Industries eine 6200 Meilen lange Reise von den USA nach Südkorea zurück und nutzte dabei die Hälfte der Strecke für autonome Navigation.
"Der Ozean ist gnadenlos, und das ist einer der Gründe, warum wir auf KI-Systeme setzen wollen", sagt Phaneuf. "Wir wollen diese Dinger über sehr lange Zeiträume in verschiedene Teile des Ozeans schicken und uns keine Sorgen machen müssen, ob jemand verletzt wird, sich langweilt, müde wird, sich verirrt oder ob das Schiff sinkt Ein ähnlich ausgestattetes bemanntes Schiff bräuchte vielleicht das Vierfache an Platz, "vor allem für die Dinge, die die Menschen am Leben erhalten, was viel Energie verbraucht"
EINE ELEKTRISCHE ZUNGE UND SPRECHENDE WALE
Die größte Herausforderung bei der Konstruktion der Mayflower bestand darin, die Technologie so zu konfigurieren, dass sie die kontinuierlichen autonomen Daten liefert, die das Schiff benötigt, um sofort zu reagieren. "Sie ist für einen Bären geladen", sagt Phaneuf lachend in Anspielung auf die Vielzahl der Instrumente. Die Mayflower ist mit sechs KI-gesteuerten Kameras und mehr als 30 Sensoren ausgestattet, darunter drei Wetterstationen, Technologie für wissenschaftliche Experimente und ein Visualisierungssystem, das Hindernisse wie Standup-Paddleboarder, andere Schiffe und Eisberge erkennt. Dazu gehören Radar, Sonar, LIDAR, zentimetergenaues GPS, stabilisierte 360-Grad-Tag- und Nachtkameras, Wärmebildkameras und Messgeräte für Bewegung, Kraftstoff, Wind, Wellenhöhe und -muster sowie Wasserchemie. Diese Informationen fließen in den KI-Kapitän ein, der die IBM-Software Operational Decision Manager zur Entscheidungsfindung nutzt, um die Navigation und Analyse zu steuern, was einem großen Experiment in Sachen maschinelles Lernen gleichkommt.
"Wie geht das System mit neuen Daten um?" Sagt Phaneuf. "Und wenn es erfolgreich oder nicht erfolgreich ist, kommt es dann mit diesen Situationen zurecht? Kann es lernen?"
Eines der neuartigen Instrumente, Hypertaste, ist eine Art "elektronische Zunge", die chemische, biologische und umweltbezogene DNA-Informationen sammelt. Dieses Gerät - das IBM aus der Lebensmittel- und Getränkeindustrie übernommen hat - analysierte autonom die Wasserqualität entlang der Strecke, um festzustellen, wie sich die wechselnden Umgebungsbedingungen auf das Wachstum von Plankton auswirken, mikroskopisch kleinen Pflanzen, die die Nahrungsgrundlage des Meeres bilden. Hypertaste maß den pH-Wert und die Eisenkonzentration, um Nährstoffe, Salzgehalt und chemische Zusammensetzungen zu bewerten.
"Bei dieser Mission ging es darum zu zeigen, was an schwer zugänglichen Orten möglich ist", sagt Rosie Lickorish, eine leitende IBM-Forscherin aus Großbritannien, die an der Entwicklung von Hypertaste beteiligt war. "Über das Innere des Ozeans ist nicht sehr viel bekannt. Einige dieser Gebiete sind mit den herkömmlichen Forschungsfahrten nur sehr schwer zu erreichen"
Das Schiff verfügt auch über ein holografisches Mikroskop, mit dem Partikel im Wasser gezählt und abgebildet werden können, um Mikroplastik und Plankton aufzuspüren. Mit einem Hydrophon werden die Laute von Walen und Delfinen aufgezeichnet, um die Verteilung ihrer Populationen zu bestimmen. "Sie sind im besten Fall sehr schwierig zu untersuchen", fügt Lickorish hinzu. "Man braucht wirklich gute Mechanismen, um die Laute zu erkennen und zu identifizieren"
"HALTET MEIN BIER"
Die Entstehung des MAS400 begann 2016, als Phaneuf an einem Treffen gleichgesinnter Technologen teilnahm, um Möglichkeiten zur Würdigung des 400-jährigen Jubiläums der Mayflower-Reise von 1620 zu diskutieren. Unbeeindruckt davon, die Route einfach in einem nachgebauten Schiff nachzuvollziehen - ein Unterfangen, das seiner Meinung nach bereits 1954 in Angriff genommen worden war - schlug Phaneuf einen futuristischeren Ansatz mit einer autonomen Version vor.
"Die Leute haben nur mit den Augen gerollt", sagt er. Diese Reaktion bestärkte ihn nur noch mehr in seiner Entschlossenheit, das Projekt durchzuziehen. es war eine Art von "Halt mal mein Bier"
Phaneuf beauftragte einen Marinearchitekten mit der Erstellung von Renderings, trommelte ein paar Interessierte zusammen und sammelte ein wenig Crowdfunding, aber das Projekt schlich immer noch in einem eisigen Tempo voran. "Ich glaube, es lag zum großen Teil daran, dass die Leute ungläubig waren und sagten: 'Das ist nicht machbar'", sagte er. "Um ehrlich zu sein, waren wir nicht sicher, ob es machbar ist
Der Schutzengel der Mayflower war der IBM Systems-Stratege Eric Aquaronne, ein in Frankreich ansässiger Ingenieur, der von Anfang an mit Begeisterung dabei war und entscheidend dazu beitrug, dass IBM als technischer Partner für 2020 gewonnen werden konnte. Er hat auch Kollegen auf der ganzen Welt angeworben, um robustere Datenverarbeitungsmodelle zu entwickeln und IBM-Software für dieses Projekt neu zu nutzen.
Aber der Weg zur Innovation ist nie glatt. Die Mayflower hatte im letzten Sommer einen Fehlstart, als ein defektes Hardwareteil das Schiff auf seiner Reise um 100 Meilen zurückwarf, und pandemiebedingte Lieferkettenprobleme verlangsamten den Austausch des Teils. Anstatt der Hurrikansaison zu trotzen, wartete das Team weitere neun Monate bis zur Abreise. In diesem Jahr brach es am 27. April auf, um zwei Wochen später in Portugal zu stoppen, um aufzutanken und einen Generatorschalter zu reparieren. Am 30. Mai leitete das Team das Schiff zu seinem derzeitigen Liegeplatz in Kanada um, wo weitere Reparaturen durchgeführt wurden.
Doch für ein Projekt dieser Komplexität sind dies nur kleine Pannen. Der Erfolg hat das Team ermutigt, künftige Reisen in Erwägung zu ziehen, bei denen die Fähigkeiten des maschinellen Lernens verbessert, schließlich vollständig erneuerbare Energien genutzt und möglicherweise Daten mit der erdwissenschaftlichen Überwachung der NASA ausgetauscht werden. In der Zwischenzeit wird IBM damit beginnen, das Gehirn der Mayflower zu entschlüsseln, um die Intelligenz in anderen Bereichen zu erweitern, z. B. um die Transparenz bei Finanztransaktionen zu erhöhen oder Unterbrechungen der Lieferkette zu verhindern.
"Der Abschluss dieser ersten transatlantischen Reise bedeutet, dass wir mit der Analyse der Daten von der Reise des Schiffes beginnen, die Leistung des KI-Kapitäns untersuchen und verstehen können, warum er die Entscheidungen getroffen hat, die er getroffen hat", sagt Rob High, ein IBM Fellow, der als CTO der IBM Software-Abteilung Networking and Edge Computing tätig ist.
Die weit entfernten technologischen Anwendungen der Mission sollten jedoch nicht den gemeinschaftlichen Aspekt überschatten - den gemeinsamen Abenteuergeist, der sich aus einer globalen Anstrengung ergibt, die die Grenzen der Erforschung auslotet. Während Phaneuf in die Zukunft blickt, ist er sich der umstrittenen Vergangenheit des Namensgebers bewusst. Die erhöhte Sensibilität in Bezug auf die Behandlung indigener Stämme durch die Siedler veranlasste die MAS400 zu einer Partnerschaft mit der Mayflower400, einer gemeinnützigen Bildungseinrichtung, die sich für ein umfassenderes Gedenken an die Reise und das umstrittene Erbe der Kolonialisierung einsetzt.
"Unsere Inspiration ist nicht die Reise der Pilgerväter oder das, was nach ihrer Ankunft geschah", sagt Phaneuf. "Es ist die Vorstellung, dass sie mit diesen klapprigen alten Schiffen auf den Ozean hinausschauten und dachten: `Lasst uns loslegen!' Sie stürzten sich ins Ungewisse, mit sehr geringen Überlebenschancen, und wagten den Sprung, ohne Rücksicht auf das Ergebnis. Das ist es, was ich erstrebenswert finde
