Zelforganiserende robots op zee

Gaan zelforganiserende robots zorgen voor een paradigmaverschuiving op zee?

Stel je AI-gestuurde robots voor die zichzelf organiseren in verschillende groepen, en die zichzelf herorganiseren en nieuwe plannen maken wanneer dat nodig is. Dit soort flexibiliteit kan robots in staat stellen om effectief verschillende soorten taken als een team op te lossen. Commando, controle, communicatie en analyse worden uitgevoerd in een netwerk om missies uit te voeren die zijn bepaald door menselijke operators. En de taken die ze uitvoeren gaan veel verder dan wat individuele robots kunnen bereiken. Dat stelt een samenwerkingsverband tussen NTNU, Equinor en de Universiteit van Porto, samen met toonaangevende onderzoekspartners in Europa en de VS na twee jaar veldonderzoek.

Een paradigmaverschuiving

Autonome robotorganisaties (ARO’s) kunnen ook taken oplossen die ver boven de capaciteiten van traditionele robotsystemen liggen. Ze zullen volgens de onderzoekers in staat zijn om te reageren met een wendbaarheid die hen in staat stelt zich aan te passen aan veranderingen in opdrachten en behoeften. ARO’s zullen het voor robots mogelijk maken om nieuwe niveaus van onafhankelijkheid te bereiken.

‘Door capaciteiten van verschillende platforms te combineren en te integreren, zoals autonome onderwaterrobots (AUV’s), onbemande oppervlaktevaartuigen (USV’s), onbemande luchtvaartuigen (UAV’s) en kleine satellieten met aangepaste payloads, staan oceaan- en offshore-industrieën voor een paradigmaverschuiving’, zo verwacht men. ‘Deze verschuiving zal van toepassing zijn op alles, van gegevensverzameling en inspectie tot onderhoud en reparatie (IMR), evenals beveiliging en defensie.’

Om deze vooruitgang te bereiken, moeten ARO’s worden uitgerust met geavanceerde coöperatieve vaardigheden, geavanceerde controlecapaciteiten en veerkracht, zowel als individuen als in heterogene robotteams. Deze teams zullen naadloos opereren in ruimte, lucht, zeeoppervlak en onderwateromgevingen.

Getest in Svalbard

In 2022 werd de zogenaamde observatiepiramide, met een onderzoekssatelliet, voor het eerst getest in Svalbard. Hier gebruiken onderzoekers kleine satellieten, onderzeese robots en alles daartussenin om gelijktijdige observaties en metingen uit te voeren.

Eerdere succesvolle tests met verschillende combinaties van onderwaterrobots, oppervlaktevaartuigen en vliegtuigen zijn uitgevoerd in samenwerking met nationale en internationale partners.

Een systeem van systemen (SoS

We zien een verschuiving van operaties met slechts enkele platforms, of zwermen die samen werken, naar wat we een systeem van systemen (SoS) noemen. Dit is een nieuwe manier van het organiseren van werk.

Het combineren van gecoördineerd gebruik van verschillende bestaande sensorplatforms voor snelle en efficiënte uitvoering van taken is toekomstgerichter dan het besteden van veel tijd en geld aan het aanpassen van individuele middelen met complexe capaciteiten.

Twee decennia veldwerk

Het werk is gebaseerd op jaren van onderzoek in samenwerking tussen NTNU, Equinor en de Universiteit van Porto, samen met toonaangevende onderzoekspartners in Europa en de VS.

‘We hebben meer dan twee decennia ervaring in het creëren en inzetten van command- en controlesystemen voor onbemande operaties in de Atlantische Oceaan, het Noordpoolgebied, de Stille Oceaan, evenals de Middellandse en Adriatische Zeeën.’

Voor NTNU is dit het resultaat van innovaties in multidisciplinaire onderzoekscentra zoals NTNU Amos NTNU Vista Caros, SFI Harvest en verschillende andere gerelateerde projecten.

In Noorwegen is Equinor een drijvende kracht achter deze technologie, samen met onderzoeksgemeenschappen bij NTNU en andere groepen die werken aan milieukartering, monitoring en inspectie, en het onderhoud van offshore-installaties.

In Portugal leidt professor João Sousa verschillende grote programma’s op het gebied van marien onderzoek en veiligheid onder auspiciën van de Nato.

De bevindingen worden ondersteund door onderzoeksprojecten, industriële innovaties en veldwerk voor zowel marien onderzoek als industriële toepassingen.

Aiming high

‘In deze ambitieuze onderneming mikten we hoog. We namen risico’s, doorbraken grenzen en verkenden het onbekende met een interdisciplinaire aanpak.’

Equinor heeft al verschillende robotoplossingen geïmplementeerd in hun offshore-operaties voor het in kaart brengen van oceaanecosystemen en het inspecteren van offshore-infrastructuur.

Vooruitkijken

ARO’s zouden aanzienlijke voordelen moeten bieden, zoals lagere kosten, verbeterde missieresultaten, snellere respons, betere kwaliteit en verbeterde systeembetrouwbaarheid. Hoewel de huidige focus op mariene operaties ligt, voorzien we dat ARO’s, eenmaal geïmplementeerd, een breed scala aan toepassingen in de samenleving kunnen revolutioneren.

De onbeantwoorde vraag blijft echter: wat zijn de nadelen?