Op zon en wind moet de 15 meter lange trimaran in twee weken de Atlantische Oceaan oversteken.

© University of Birmingham’s Human Interface Technologies Team

Autonoom schip steekt Atlantische Oceaan over

In 2021 steekt het onderzoeksschip Mayflower de Atlantische Oceaan over, met kunstmatige intelligentie aan het roer. Daarmee luidt het meest geavanceerde droneschip dat er is een nieuw tijdperk in, waarin scheepvaart goedkoper en veiliger wordt.

Als de Mayflower aan de trans-Atlantische reis begint, zullen honderden mensen op de kade het schip uitzwaaien. Maar niemand zal terugzwaaien – er staat geen zeeman aan dek met een traan in zijn ooghoek. Geen stuurman staat aan het roer. En er is zelfs geen kapitein aan boord om de koers uit te stippelen.

De Mayflower is ’s werelds meest geavanceerde zelfvarende schip, en in het voorjaar van 2021 zal het geheel zonder bemanning de 5800 kilometer afleggen vanuit het Britse Plymouth naar de oostkust van de VS.

De overtocht zal nieuwe kennis opleveren over de zee en zal het scheepsverkeer veiliger en goedkoper maken.

Mayflower volgt pelgrimsroute

De naam Mayflower – Engels voor de eenstijlige meidoorn – lijkt misschien een vreemde keuze voor een van ’s werelds meest geavanceerde vaartuigen.

Maar het droneschip is genoemd naar het houten schip Mayflower, dat in 1620 uitvoer van het Britse Plymouth om 102 christelijke separatisten naar het huidige Plymouth in Massachusetts op de oostkust van de VS te brengen. Hier gingen ze 400 jaar geleden aan land en vestigden ze de eerste permanente Engelse kolonie in Noord-Amerika – de kiem van de VS.

Mayflower vaart op zon en wind

/ 4

Romp huisvest laboratorium

De middelste romp bevat de computers, meetapparatuur en motor van het schip. Omdat er geen stahoogte, hutten of voorzieningen aan boord hoeven te zijn, heeft de romp plaats genoeg voor zowel de apparatuur als de monsters die onderweg worden verzameld.

1

Zonnepanelen zorgen voor aandrijving

De zonnecellen op het dek produceren elektriciteit die de scheepscomputers en de elektromotor aandrijft. Overtollige stroom van overdag wordt opgeslagen in batterijen in de twee buitenrompen van de Mayflower. Alleen in geval van nood wordt de dieselgenerator aan boord gestart.

2

Mast draagt lampen en zeil

De kleine mast met een vast zeil van composietmateriaal dient twee doelen: een lantaarn bovenin maakt de Mayflower zichtbaar vanaf conventionele schepen, en het zeil draagt bij aan de voortstuwing van het schip. Het schip kan 20 knopen bereiken.

3

Antennes sturen data

Op de achtersteven bevinden zich de radars, anemometers en satellietantennes. De Mayflower kan gegevens naar wetenschappers sturen en instructies ontvangen van technici aan wal, maar kan zelf elke situatie aan zonder menselijke tussenkomst.

4
© University of Birmingham’s Human Interface Technologies Team

De route tussen de twee Plymouths is niet de makkelijkste voor de maiden trip van een droneschip. De Noord-Atlantische Oceaan kan het hele jaar door woelig zijn, en meteorologische boeien hebben golven tot 30 meter hoog gemeten.

Er is veel vrachtverkeer tussen Europa en Noord-Amerika, wat het navigeren lastig maakt. Op open zee kunnen er bovendien allerlei onvoorziene acute problemen optreden, die zelfs ingewikkeld zijn voor ervaren zeelieden.

De RMS Titanic nam in het voorjaar van 1912 ongeveer dezelfde route met 1317 passagiers en 29 gekwalificeerde zeelieden aan boord, en de overtocht draaide zoals bekend op een ramp uit. Het droneschip moet de gevaarlijke tocht op hetzelfde traject zien te maken met behulp van sensoren en computers aan boord.

De kapitein heet AI

Afgezien van de naam en route zijn er weinig gelijkenissen tussen de twee Mayflowers. Het schip uit de 17e eeuw was een fluitschip: een dikbuikig koopvaardijschip van 30 meter lengte met een flink laadruim en drie masten.

Het droneschip daarentegen is een 15 meter lange slanke trimaran, dus een schip met drie evenwijdige rompen, gebouwd van aluminium en kunststof met slechts een korte mast met een vast zeil.

De voortstuwing wordt geleverd door een zeil en elektrische motoren, die energie krijgen van de zonnepanelen die in het dek van de Mayflower zijn geïntegreerd. Alleen in noodgevallen zal een dieselgenerator onderdeks het overnemen.

Bekijk hoe de Mayflower te water wordt gelaten in Plymouth, VK:

In 1620 was de kapitein de al wat oudere Brit Christopher Jones, die veel ervaring had met varen in de Europese wateren. In 2020 heet de kapitein AI, Artificial Intelligence of kunstmatige intelligentie, en vanaf dag één is hij al ongeveer evenzeer door de wol geverfd als Jones was.

Computerproducent IBM is verantwoordelijk voor de technologie van de ‘kapitein’, en heeft hem voorzien van een IBM Power System AC922: een zeer krachtige computer, speciaal gemaakt voor kunstmatige intelligentie. De afgelopen twee jaar heeft IBM de computer privéles gegeven op een virtuele zeevaartschool.

Miljoenen beelden van situaties op zee zijn in de computer ingevoerd, zoals ontmoetingen met andere schepen en bijzondere weersomstandigheden. Die beelden zijn opgenomen vanaf commerciële schepen. Op grond daarvan heeft de AI geleerd wat een echte kapitein doet als er een ander schip aankomt, als er hoge golven zijn of als er een boei op open zee drijft.

Bekijk hoe de historische Mayflower aankomt in Plymouth, VS:

Na het theoretische onderwijs aan wal installeerden technici de AI, die nog niet droog achter de oren was, aan boord van het onderzoeksschip Plymouth Quest, het ‘lesschip’. Hier kreeg de computer de opdracht het schip te besturen, terwijl een echte kapitein op elk moment kon ingrijpen.

Bij elke menselijke inmenging analyseerde de IBM-computer de situatie, waardoor hij steeds beter werd in het maken van de juiste keuzen. Net zoals een mens moet leren van een ander met meer ervaring.

Kunstmatige intelligentie praat mee via radio

Nu is de AI-computer op zijn bestemming in de Mayflower, en na een aantal proefvaarten is de kunstmatige kapitein klaar om het schip veilig over de oceaan te loodsen.

Navigeren doet hij volgens drie dataniveaus. Het eerste dataniveau is van thuis meegenomen. De computers aan boord zitten vol met alle relevante zeekaarten en data over het weer en de zeestromingen op de route.

Het volgende dataniveau wordt onderweg bereikt. Als de Mayflower eenmaal op volle zee is, downloadt het schip informatie over lokaal scheepsverkeer en over meteorologische omstandigheden. Als er bijvoorbeeld storm aankomt, kan de Mayflower de route tijdig bijstellen en de problemen omzeilen.

© Lotte Fredslund

5800 kilometer dwars over de oceaan – zonder stuurman

De route gaat via woelig vaarwater in de noordelijke Atlantische Oceaan. Vanuit de Britse havenstad Plymouth vaart de Mayflower naar het west-zuidwesten en de Scilly-eilanden: het laatste land vóór de open oceaan. Hiervandaan zal het schip volgens plan de Mid-Atlantische Rug kruisen, en langs de plek varen waar de Titanic in 1912 op een ijsberg liep en verging. De laatste paar duizend kilometer gaat het naar het westen, naar de haven van Plymouth in het noordoosten van de VS. Onderweg moet de kunstmatige intelligentie van de Mayflower zelf de route bijstellen wanneer het schip hindernissen tegenkomt, zoals andere schepen, wrakstukken of zwaar weer.

Het laatste dataniveau bestaat uit lokale, actuele variaties, en hier laat de Mayflower zien wat hij kan.

Terwijl andere autonome schepen slechts halfautomatisch zijn en alleen een vaste route kunnen volgen – maar menselijk ingrijpen vereisen zodra er iets ongewoons gebeurt – is de Mayflower na de vele maanden van training in staat om zelf elke situatie de baas te zijn.

Radar, gps, windmeters, sonar en optische sensoren voeren constant data in de stuurcomputer van het schip in. Dus kapitein AI weet precies wat er nodig is als het schip een reuzengolf, een verloren scheepscontainer of een ander vaartuig op ramkoers registreert.

De Mayflower luistert ook mee naar radiomeldingen van andere schepen en kan zich zelfs mengen in het gesprek, bijvoorbeeld door te melden: ‘Dit is kapitein AI van het autonome schip Mayflower. Ik verander van koers, 60 graden stuurboord,’ om een botsing te voorkomen.

De Mayflower werd op 15 september 2020 te water gelaten in de Zuid-Engelse haven Plymouth. In april 2021 zal het de Atlantische Oceaan gaan oversteken.

© Mayflower Autonomous Ship/IBM

Dit alles kan een gewoon schip natuurlijk ook, maar het punt is dat de Mayflower geen speciale behandeling nodig heeft. Het schip moet net als alle andere schepen voldoen aan de internationale scheepvaartregels, en dit kunnen documenteren.

Zoals een kapitein van vlees en bloed verantwoording moet afleggen als zijn schip is betrokken bij een ernstige gebeurtenis op zee, zo moet de Mayflower ook kunnen uitleggen waarom het schip bijvoorbeeld op een bepaald moment van koers is veranderd.

Belangrijke beslissingen moeten terug te vinden zijn, en hiervoor hebben de programmeurs software uit de financiële wereld geleend. Als er in milliseconden miljoenen euro’s rondvliegen, moet de banksoftware achteraf zijn geautomatiseerde beslissingen kunnen toelichten, net zoals kapitein AI van de Mayflower moet kunnen.

De toekomst heeft geen stuurman

Tijdens proefvaarten bij de Britse kust werkten de IT-systemen van de Mayflower perfect, maar varen is niet alleen een staaltje techniek.

Het project kreeg vorm in samenwerking met het zeeonderzoeksinstituut ProMare en het doel is wetenschappelijk. Onderweg moet de Mayflower onder meer watermonsters nemen om microplastic op te sporen, zeedieren te tellen en de zeebodem in kaart te brengen. Maar dat is nog maar het begin.

Bekijk hoe de nieuwe Mayflower stap voor stap in elkaar wordt gezet:

Een volautomatisch schip is het perfecte platform voor zeeonderzoek. Zonder bemanning, hutten, kajuit, brug, proviand, vers water enz. aan boord waren de ontwerpers vrijer in de vormgeving van het schip, en is er plek te over voor wetenschappelijke apparatuur.

Als er alleen machines op een schip zijn, kunnen overtochten maanden of jaren duren zonder loon te hoeven betalen aan onderzoekers en zeelieden. Dat maakt het zeeonderzoek goedkoper wanneer het eerste droneschip eenmaal uit de kosten is.

Niet alleen de wetenschap heeft belangstelling voor een volledig autonoom schip zonder bemanning. 90 procent van alle goederen ter wereld wordt verscheept, en de commerciële scheepvaart is altijd op zoek naar methoden om de zaken lucratiever te maken.

75 procent van alle ongelukken op zee is te wijten aan menselijke fouten met torenhoge kosten tot gevolg. De rederijen kunnen dus veel geld besparen als schepen bestuurd worden door een AI en niet door een echte kapitein. Bovendien zijn die rederijen dan geen geld kwijt aan zeelieden, waardoor de vrachttarieven flink naar beneden kunnen. Consumenten overal ter wereld zullen dus profiteren van goedkopere artikelen.

Aanvankelijk zou de overtocht van de Mayflower precies 400 jaar nadat het historische schip in september 1620 Plymouth verliet, zijn begonnen. Maar zoals zo veel andere zaken is ook dit project vertraagd door COVID-19.

Nu is het vertrek gepland voor voorjaar 2021, en zoals de overtocht van het houten schip het begin werd van een heel nieuw hoofdstuk in de wereldgeschiedenis, kan de tocht van het droneschip wellicht leiden tot een totale herschikking in de scheepvaart.

© Mayflower Autonomous Ship

Volg de tocht van de Mayflower over de oceaan

Het intelligente droneschip zal in april 2021 koers zetten naar de Atlantische Oceaan. Tegen die tijd kun je de koers, snelheid en positie van het schip op de kaart volgen in een virtueel stuurhuisdat updates krijgt met live gegevens van de oceaan. Alsof je er zelf bij bent.