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© Foto:IBM, Die Mayflower Autonomus Ship 400 ist das weltweite erste vollautonome Forschungsschiff. Am Steuer steht das KI-System AI Captain.

Ein autonomomes Schiff

In Wien ist im Museumsquartier beim IBM Pop-up das erste autonome Forschungsschiff eingelaufen. Die neue Mayflower demonstriert, was mit KI, Sensorik und Co. für die Erforschung der Meere sowie für autonome Systeme möglich ist.

in wirklicher Hafen ist das Museumsquartier mitten in Wien zwar nicht, doch im Rahmen des IBM Pop-up, einer Veranstaltung, in der der IT-Riese Einblicke in die Zukunft der Technologien wie etwa KI, Blockchain oder Quanten-Computing gab, lief trotzdem ein wirklich außergewöhnliches Schiff ein: die Mayflower. Sie war ein Teil der Ausstellung im Eingangsbereich des stylischen temporären Präsentationsgebäudes, wenn auch nur als Modell in reichlich modernerer Form. Die ursprüngliche Mayflower stach einst 1620 im englischen Plymouth mit den berühmten „Pilgervätern“ in See, um Amerika zu besiedeln. Die neue Version braucht 400 Jahre später weder Besatzung noch Pilgerväter. Dafür hat ihr „Vater“ Brett Phaneuf, Founding Board Member of ProMare, Managing Director of Mayflower Autonomous Ship, Präsident der Submergence Group LLC und Direktor von Unternehmen wie MSubs und Automated Ships, seine Vision eines bislang einzigartigen, autonom werkenden Forschungsschiffs verwirklicht. Es ist mit unzähligen Sensoren, KI-Systemen und High-tech bestückt.

 

Ein Visionär für den Ozean

Phaneuf kam auf Einladung von IBM nach Wien und sprach mit Austria Innovativ über die einmalige Mayflower Autonomus Ship 400 (MAS 400), den vielfältigen Möglichkeiten autonomer Forschungsschiffe im Bereich der Meeres- und Klimaforschung und einiges mehr. „Wir wollen die Mayflower besonders in jene Gegenden schicken, wo es noch kaum Daten gibt“, so der Ozeanograph und Experte für Robotik und Unterwassersysteme, der zuvor als Archäologe und Historiker gearbeitet hat und aktuell auch Schiffwracks in Norwegen sucht und untersucht sowie Unterwasserroboter in die tiefsten Regionen der Ozeane schickt. Während es in vielbefahrenen Meeresregionen dank Satelliten, Bojen und mit Sensoren bestückten Schiffen schon einiges an Daten gibt, sieht es in anderen Ozeangebieten noch sehr mager aus. „Forschungsreisen in abgelegene Meeresregionen sind langwierig, teuer und gefährlich. Ein unbemanntes Boot ist sicherer und viel günstiger“, so das Gründungsmitglied von ProMare, einer Non-Profit-Meeresforschungsorganisation. Autonome Schiffe würden die Forschung für viel mehr Nationen und Forschungsinstitutionen ermöglichen. „Wenn spannende Sachen entdeckt werden, kann dann ein voll ausgestattetes Forschungsschiff folgen“, so Phaneuf. Bei dem Projekt gehe es nicht darum, Menschen zu ersetzen, sondern die Forschung zu verbreitern. „Die Mayflower hat nur rund zwei Millionen Dollar gekostet, ein Forschungsschiff kostet rund 50 bis 70 Millionen Dollar“, so der Ozeanograph. Den meisten Platz an Bord benötige man nämlich, um Menschen am Leben zu halten. All die Dinge wie Heizung, Kühlschränke, Duschen, Kojen, ein Salon oder die Küche fallen weg.

Mayflower 2.0
Gestartet wurde das Projekt MAS im Jahr 2016. Da wurde in der Stadt der Gründungsväter in Plymouth diskutiert, wie das 400 Jahres-Jubiläum der ursprünglichen Mayflower gefeiert werden könnte. Anstatt eine Replika über den Atlantik zu schicken, wurde es nach Jahren der Entwicklung ein autonomes High-Tech-Schiff. „Wir müssen dazu einen Kapitän Watson bauen“, meinte Phaneuf einst und spielte damit auf das KI-Computerprogramm Watson von IBM an, das schon 2011 in der in den US beliebten TV-Quizshow „Jeoapardy!“ zwei menschliche Quizz-Master besiegte. Heute kommt Watson in zahlreichen Anwendungen zum Einsatz, etwa auch für autonome Busse oder bei der Suche nach der besten Krebstherapie. Geleitet wird das Projekt MAS 400 von ProMare. Als führender Technologie- und Wissenschaftspartner konnte IBM gewonnen werden, der das Mayflower Autonomous Ship 400 mit KI-, Cloud- und Edge-Technologien ausrüstete. Der fünfzehn Meter lange und nur fünf Tonnen schwere Trimaran wird hauptsächlich mit Sonnenenergie betrieben, ein Dieselgenerator dient als Backup. Die Höchstgeschwindigkeit beträgt zehn Knoten. Am Steuer sitzt der „AI Captain“, ein eigens entwickeltes KI-System zur autonomen Steuerung des Schiffs, das mittels Systemen wie IBM Maximo Visual Inspection und IBM Operational Decision Manager „sehen“ und „entscheiden“ kann. Die Umgebungsdaten für die sichere Navigation liefern mehr als 30 Sensoren. Viele der Daten werden über Edge-Computing direkt an Bord verarbeitet, einiges läuft über die Cloud, die aber meist nur über Satellitenkommunikation erreichbar ist. Bei Empfang werden die Daten über die IBM Cloud synchronisiert, was auch weitere Auswertungen ermöglicht bzw. die Übertragung aktueller Wetterdaten oder Forschungsdaten aus den Projekten, die ihre Systeme in modularen Cubes am Schiff unterbringen. In Summe können eine Tonne wissenschaftliches Equipment befördert werden.

Von Plymouth nach Plymouth
Im September 2020 erhielt die MAS die Schiffstaufe und unternahm einige Testfahrten und erste Forschungsmissionen. Der erste Versuch, dem Kurs der ursprünglichen Mayflower zu folgen und den Atlantik zu überqueren, scheiterte im Jahr 2021 wegen technischer Probleme. Der zweite Anlauf fand wieder von Plymouth, UK, Ende April 2022 statt. Und die Reise gelang mit einem Stopp auf den Azoren und in Halifax in Kanada. Am 30 Juni 2022 erreichte die MAS schließlich ihr Ziel und landete in Plymouth, Massachusetts, USA. „Wir haben es über den Ozean geschafft, es war nicht leicht, aber wir haben es geschafft“, betont Phaneuf. Die Probleme waren vor allem mechanischer Art, während die IT-Systeme einwandfrei funktionierten. „Die ersten vier Jahre waren wir auch nur damit beschäftigt, digitale Modelle, Computer Vision Systeme und Decision Engines zu entwickeln, damit das Schiff weiß, wohin es fahren soll“, so Phaneuf, „dabei hat IBM bei allen Punkten geholfen.“ Die erste Atlantiküberquerung brachte nicht nur viele neue Erkenntnisse für die Forschungsprojekte im Dienste der Meeres- und Klimaerkundung, sondern auch für die Entwickler der KI-Systeme, Sensoren und sonstigen hochtechnischen Systeme. Geforscht wurde über Meeressäuger, Mikroplastik, Meeresspiegelhöhe, Wellenmuster sowie ozeanografische und Umweltdatenerfassung. Dabei kam ein weiteres sehr spannendes KI-System zum Einsatz.

AI Captain für alle
Der raffinierte AI Captain steht nun auch anderen Schiffen über eine Lizenz zur Verfügung, wobei kein Profit daraus gezogen werden soll. Alle Forschungsdaten sind zudem über das ebenfalls neu entwickelte Portal zugänglich. Und dank der Flugdrohne Artie, dem ersten „AI ocotopus“ der Welt, der Bilder von MAS 400 schickt und auch als Chatbot dient, soll die breite Öffentlichkeit rund um die Uhr an den Missionen teilnehmen können, um mehr über den Gesundheitszustand unserer Ozeane zu erfahren.
Der Bau eines nächsten Forschungsschiffes von ProMare steht heuer noch am Programm. Es soll doppelt so groß werden, um auch in wirklich raue See stechen zu können.

 

Weitere Informationen unter: mas400.com


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