Av Jon Leon Ervik, avdelingsleder, avdelingen for navigasjonsteknologi og losforvaltning
KI-støttet oppsummering:
- Kystverket bruker kunstig intelligens (KI) for å gjøre sjøtrafikken tryggere. Sammen med Kongsberg Norcontrol (KNC) og Forsvarets forskningsinstitutt (FFI) har de utviklet systemet BEAN (Behavioral Analysis), som oppdager unormal oppførsel hos fartøy i sanntid.
- BEAN analyserer enorme mengder historiske og sanntidsdata fra mange kilder. Systemet sammenligner sanntidsdata fra skip med tidligere seilaser og finner små avvik fra normalseilas i kurs, fart eller plassering og varsler om risiko for ulykker.
- Systemet brukes aktivt ved Kystverkets sjøtrafikksentraler. BEAN er koblet til overvåkingsverktøyet Foresight, slik at trafikkledere får varsler om mulig fare tidlig nok til å kunne gripe inn.
- Samarbeidet bak BEAN kombinerer ekspertise fra tre miljøer:
• Kystverket setter rammene og definerer behovene,
• FFI utvikler algoritmene,
• KNC bygger, implementerer og videreutvikler systemet.
Samarbeidet har også gitt norsk teknologi et konkurransefortrinn i et internasjonalt marked. - BEAN har allerede bidratt til å avverge flere uønskede hendelser. Det har blant annet varslet hendelser der fartøy har beveget seg unormalt, for eksempel at navigatøren har mistet konsentrasjonen på grunn av tretthet, eller to skip på vei mot et farlig møtepunkt.
- Videreutviklingen av BEAN vil styrke både sikkerhet og bærekraft. KI-løsningen skal gi mer effektiv overvåking over større områder, og på sikt kan den varsle direkte til skipene uten manuell inngripen.
- Kystverket ser store muligheter i digitalisering og KI. Med digitale ruter, oppdaterte sjøkart og datadrevne systemer vil myndighetene kunne oppdage farer tidligere, redusere ulykker og bidra til grønnere sjøtransport.
- KI gir store muligheter – men krever trygg og klok bruk. Kystverket ønsker å utvikle teknologi trinn for trinn, i tett samarbeid med industri og forskning. Den største utfordringen kan bli å bygge tillit og redusere teknologifrykt.
- Målet videre er å utvikle en mer avansert KI-løsning som gir enda høyere sjøsikkerhet og mer bærekraftig sjøtransport. Kystverket ser også at teknologien kan brukes i andre prosjekter, som autonome skip og internasjonale overvåkingssystemer.
Kunstig Intelligens (KI) har blitt et vidt begrep og brukes i mange sammenhenger. Ofte om konsepter som ikke er så veldig intelligente, men kan bidra til å betegne hva det dreier seg om (eller bidra til misforståelser). Kystverkets bruk av KI er intet unntak. Kystverkets arbeid med KI er langt fra debatten om at KI kan være en trussel for menneskeheten, og vår bruk av KI er innenfor Norsk og EU sine retningslinjer.
For Kystverket handler dagens KI-bruk mest om å kunne benytte store mengder data fra flere sensorer og informasjonskilder ved hjelp av algoritmer som er laget for å hjelpe oss til å finne avvik som er små, men i sum, unormale nok til å indikere at noe kan være i ferd med å bli en risiko for en uønsket hendelse eller ulykke.
Kystverkets ønske om å utvikle et system som kunne støtte operatører i å finne et fartøy som tilsynelatende hadde normal seilas blant kanskje tusen andre fartøy langs kysten, er bakgrunnen for at Kystverket tok kontakt med Forsvarets Forskningsinstitutt (FFI) og Kongsberg Norcontrol (KNC), for å starte et samarbeid om utvikling av det som i dag betegnes som BEAN (BEhavioural ANalysis).
KNC er Kystverkets leverandør av beslutningsstøtteverktøy som brukes av operatører på våre sjøtrafikktrafiksentraler.
Samfunnsnytten av systemet og den videre utviklingen er godt forankret i flere SØA analyser og en prioritet i Nasjonal Transportplan (meld. St. 24 (2023 – 2036).
Kystverket har lagt rammer og føringer for utviklingen av BEAN, FFI har utviklet algoritmer og konsepter for analyser, mens KNC har stått for koordinering, implementering, videreutvikling, formidling og forvaltning. BEAN er antagelig det nærmeste Kystverket pr i dag er i bruk av KI til å utføre sine operative oppgaver. Systemet er implementert og integrert i beslutningsstøtteverktøyet som benyttes av trafikklederen på vakt. Flere hendelser er avverget med støtte fra BEAN, og en evaluering viser at systemet har et stort potensial i fremtiden. BEAN har stort potensiale til effektiv og ressursbesparende overvåking i større områder utover dagens sjøtrafikksentralers tjenesteområder.
Den videre utviklingen vil føre Kystverket og samarbeidsparter nærmere en avansert KI løsning som vil bidra til å støtte brukerne og gi økt sjøsikkerhet, samt effektiv og bærekraftig sjøtransport.
Samarbeidet har bidradd til et konkurransefortrinn for norsk industri, der KNC har fått ønsker fra bla. United Kingdom Coast Guard om bruk av BEAN og «gjenbruk» i andre løsninger som MASSTERLY ifm. operasjon av Yara Birkeland og ASKO sine fartøy.
Dagens løsning
Formålet med BEAN er at trafikkleder på VTS blir tidsriktig informert om mulige hendelser og unormal oppførsel som kan utgjøre en trussel for sjøsikkerhet og miljø, og kan således gripe inn med hensiktsmessige tiltak til rett tid.
Store mengder historiske data fra flere kilder sammenstilles, og normal seilas med kurs, fart og tørnradius beregnes. Normalen fra mange seilaser sammenlignes med fartøyets sanntidsdata for å avdekke en eventuelt unormal kursendring, unormal fart eller unormal plassering i farvannet. I tillegg varsler BEAN om situasjoner der to fartøy kan møtes på et risikofylt sted i leia. I en slik situasjon kan BEAN beregne hvordan dette kan unngås med å redusere farten for ett av fartøyene eller begge to. BEAN er implementert og benyttes aktivt i Kystverkets sjøtrafikksentraler.
Varslene om unormal seilas presenteres i overvåkningssystemet Foresight, som er operatørens hovedverktøy. Det er lagt vekt på at symbolikken skal være intuitiv og brukervennlig.
Eksempler:
Første eksempel viser en seilas med et lasteskip gjennom et farvann som kan representere flere steder på kysten. Det kan vekke assosiasjoner til tidligere ulykker, der observasjoner rapporterer om lignende unormal oppførsel.
I eksemplet ser vi de lilla fargefeltene som illustrerer BEAN sin beregning av normal seilas for fartøyet, basert på historiske data over lang tid. Siste bildet viser hvordan BEAN markerer dette med rødt. For den som er litt observant, kan man se at BEAN reagerer allerede før fartøyet seiler inne i et mer krevende farvann. Og det er på dette tidspunktet, så tidlig som mulig, at det unormale kan fanges opp og en mulig ulykke kan forhindres.
Det neste eksempelet viser et fartøy som er på vei inn Sognefjorden, og er langt utenfor normal seilas. I dette eksempelet kan man anta at navigatør kan ha sovnet, men unngår å grunnstøte. Beregningene til BEAN viser at fartøyet gjør ekstrem unormal seilas.
Det siste eksemplet viser en reel grunnstøting. Beregningene som illustreres i lilla er skjult, slik at søylene viser reaksjonen til BEAN. Den første gule søylen indikerer en liten unormal deteksjon. Etter hvert blir dette bare mer og mer forsterket, og til slutt grunnstøter fartøyet. I denne siste situasjonen kunne rett bruk av BEAN kanskje medført an avverging av selve grunnstøtingen.
Fremtidens muligheter
Det er få som har svarene eller evnen til å spå om fremtiden. Ei heller med støtte fra KI. Så beskrivelsen her er basert på egne tanker og erfaring, og baserer seg på noen sannsynlige trender: Maritim transport er på full fart inn i en digital fremtid og IMO har en strategi om e-navigasjon. I tillegg stilles det økende krav til bærekraftige og mer effektive og brukervennlige løsninger. Industrien er pådriver for nye løsninger innen kommunikasjon, automatisering og autonomi. Disse faktorene vil påvirke fremtiden og gi nye muligheter. Den sikreste faktoren er faktisk at utviklingen på dette området ikke går bakover til slik det var før, men som mye annet, fremover. I denne konteksten finnes det sikkert «uante» muligheter, samtidig er det viktig å jobbe steg for steg, samt sikre egen kunnskap og forankring sammen med industri og akademia. På kort sikt vil utviklingen av BEAN fortsette basert på operative tilbakemeldinger, erfaringer fra hendelser og evaluering, kontinuerlig oppdatering av datagrunnlag og utvikling av algoritmer. Et annet lærepunkt er bruk av alarmer. BEAN varsler om situasjoner som nødvendigvis ikke formidles best med en tradisjonell alarm. Og her har en ressurssterk gruppe med trafikkledere allerede startet arbeidet med å se på annen type varsling. Igjen kan KI benyttes til å generere rett varsel på en ny måte. Ikke alarm, men språk og symbolikk.
Vi ser allerede potensiale for overvåking og å tilby tjenester i et større område enn dagens sjøtrafikksentralers tjenesteområder. Sannsynligvis vil BEAN kunne varsle om unormal seilas langs hele kysten og på sikt kan BEAN kunne varsle mer automatisk til skip og øke sikkerheten uten behov for manuelt varsel fra sjøtrafikksentral.
Arbeidet med å digitalisere store deler av informasjonen som er knyttet til sjøtransport er godt i gang internasjonalt. Kystverket har etablert digitale ruter langs hele kysten og er i gang med å opparbeide en portfølge av digital informasjon som blir tilrettelagt for industri og brukere. Når dagens analoge informasjon er digital, vil KI kunne benyttes i flere sammenhenger. Tilrettelagt, brukervennlig informasjon i planlegging og gjennomføring av seilas basert på støtte fra KI vil øke sikkerheten, samt sikre mer effektiv og miljøvennlig maritim transport. Mer data vil øke myndighetenes evne til å oppdage farer tidlig og sette inn rett tiltak så tidlig som mulig. Dette vil medføre redusert antall ulykker og redusere tap av liv, samt redusere skade på materiell og miljø.
KI i digitale tvillinger og virtuelle verktøy (VR og AR) vil være nyttig støtte på flere områder som langs leia og i havner. KI vil være en viktig støtte for automatiserte og autonome systemer. Ikke minst i samhandling mellom menneske og autonomi.
Konklusjon
Rett utvikling og bruk av KI, slik som BEAN, vil bidra til å redusere menneskelige feil som ofte er en sentral faktor i forbindelse med ulykker. Flere analyser konkluderer med at bruk av BEAN har samfunnsøkonomisk nytte med forbedret sikkerhet, automasjon og effektivitet langs hele seilasen.
AI bidrar til løsninger som støtter og er til nytte i det grønne skiftet.
Det er lite nyttig for Kystverket, å forbli i tradisjonelle hjelpemidler den dagen flere skip og internasjonale aktører forholder seg til digital informasjon og KI støttede prosesser. Mer automasjon og krav til effektivitet vil medføre at Kystverket må fornye seg i takt med utviklingen. Å være med på utviklingen er derfor et viktig veivalg for Kystverket. Men det er flere utfordringer. Det bør sikres en utvikling som tar trygge, faglige, steg for steg, fremfor lettvinte «fancy» shortcuts. Vi bør ikke tro at vi klarer dette uten et godt samarbeid med industri og akademia. Vi holder oss til vårt samfunnsoppdrag, men inviterer til samarbeid og realisering av synergier.
Avslutningsvis og ikke minst, skape forståelse mellom teknologi og menneske: «Teknologifrykt kan bli den største utfordringen».