Los buques de carga autónomos , también conocidos como buques portacontenedores autónomos o buques de superficie autónomos marítimos ( MASS ), son buques sin tripulación que transportan contenedores o carga a granel sobre aguas navegables con poca o ninguna interacción humana. Se pueden lograr diferentes métodos y niveles de autonomía a través del monitoreo y control remoto desde un barco tripulado cercano, un centro de control en tierra o mediante inteligencia artificial y aprendizaje automático , dejando que el propio buque decida el curso de acción. [1] [2]
En 2019, se estaban desarrollando varios proyectos de buques de carga autónomos, siendo uno de los más destacados la construcción del MV Yara Birkeland , que inicialmente estaba previsto que entrara en pruebas en 2019 y entrara en operaciones en 2020. [3] En Rusia, un grupo de empresas bajo el paraguas de la Asociación Industrial MARINET inició el Proyecto de Prueba de Navegación Autónoma y Remota . En el marco del proyecto, se equiparon tres barcos existentes para que se pudieran controlar de forma remota y operar en modo remoto al realizar sus viajes comerciales reales. Las empresas navieras que operan en los Grandes Lagos también están buscando activamente esta tecnología en asociación con varias empresas de tecnología marina. [4]
En 2020, Japón informó a la OMI sobre el primer ensayo MASS con el Iris Leader, un camión exclusivamente para transporte de automóviles. [5] Francia informó sobre los ensayos con el "VN REBEL", [6] el buque mercante de 80 metros de largo con base en el puerto de Toulon, que se controlaba de forma remota desde la Escuela Politécnica de la región de París. China informó sobre los ensayos realizados con el buque Jin Dou Yun 0 Hao , [7] el buque de 12,9 m operado por tecnología de navegación automática y control remoto, y alimentado por una planta eléctrica. [8]
En 2021, las empresas rusas realizaron pruebas de sistemas de navegación autónomos durante 28 viajes comerciales. Debido a los prometedores resultados obtenidos, las autoridades marítimas de Rusia han permitido a cualquier compañía naviera equipar sus barcos con bandera rusa con sistemas de navegación autónomos y utilizarlos en sus actividades habituales como parte del experimento nacional, sujeto a ciertas condiciones.
Algunos expertos del sector naviero consideran que los buques de carga autónomos son el siguiente paso lógico en el transporte marítimo , teniendo en cuenta la tendencia general de automatizar tareas y reducir las tripulaciones en los barcos. En 2016, Oskar Levander, vicepresidente de Innovación Marina de Rolls-Royce , afirmó: "Esto está sucediendo. No se trata de si sucederá, sino de cuándo. Las tecnologías necesarias para hacer realidad los barcos remotos y autónomos existen... Veremos un barco controlado a distancia en uso comercial a finales de la década". [9]
Otros se han mostrado más escépticos, como el CEO de la mayor compañía naviera del mundo, Søren Skou de Maersk , quien comentó que no ve las ventajas de retirar las tripulaciones ya reducidas de los barcos, y agregó: "No espero que se nos permita navegar con buques portacontenedores de 400 metros de largo, que pesan 200.000 toneladas sin ningún ser humano a bordo [...] No creo que sea un motor de eficiencia, no en mi época". [10] [11] Los desafíos regulatorios, de seguridad, legales y de protección se consideran los mayores obstáculos para hacer realidad los buques de carga autónomos. [12]
El Comité de Seguridad Marítima de la Organización Marítima Internacional (OMI) ha propuesto una definición preliminar de los buques autónomos como Buques de Superficie Marítimos Autónomos (MASS) que incluye los grados de autonomía con los que un buque puede operar independientemente de la interacción humana: [13]
Investigadores de la Universidad de Tromsø han propuesto diferentes conceptos sobre cómo se podría organizar la navegación semiautónoma y totalmente autónoma. [1]
El sistema maestro-esclavo prevé el uso de un solo barco "maestro" tripulado para coordinar y supervisar un grupo de barcos "esclavos" autónomos no tripulados que lo siguen. El personal con formación marítima, de ingeniería y de TIC tradicional estará presente para hacer frente a eventos repentinos como una falla de comunicaciones, un incendio o una operación de búsqueda y rescate. El sistema Capitán en tierra prevé barcos que puedan ser monitoreados y navegados por una tripulación en tierra entrenada en un centro de comando. La tecnología audiovisual ayudaría a la tripulación a obtener orientación de su entorno. Permitiría que el barco sea completamente autónomo en áreas de poco tráfico, pero que se controle desde el centro de comando en áreas de alto tráfico como el Canal de Suez o el Estrecho de Malaca . Las operaciones completamente autónomas permitirían al barco navegar sin ninguna interferencia humana, recopilando información y datos de su entorno y tomando una decisión basada en ellos. También puede enviar y recibir datos de navegación y posición de otros barcos autónomos similares al sistema de prevención de colisiones aerotransportado , lo que le permite tomar medidas seguras si es necesario. [1]
La asociación industrial MARINET presentó un enfoque basado en el principio de equivalencia funcional completa . El principio sugiere que las funciones prescritas para la tripulación a bordo por la normativa marítima actual se lleven a cabo de forma totalmente automática y bajo control remoto. Permite la automatización gradual del buque, automatizando las funciones una por una y en su totalidad. [14]
Los barcos autónomos logran su autonomía mediante el uso de tecnologías similares a las que se encuentran en los automóviles autónomos y los pilotos automáticos . Los sensores proporcionan datos con la ayuda de cámaras de espectro visual e infrarrojo complementadas con radar , sonar , lidar , GPS y AIS que podrán proporcionar datos para uso de navegación. Otros datos, como los datos meteorológicos y los sistemas de navegación y tráfico en aguas profundas desde ubicaciones en tierra, ayudarán al barco a trazar un rumbo seguro. Luego, los datos serían procesados por sistemas de inteligencia artificial, ya sea a bordo del propio barco o en una ubicación en tierra, proponiendo una ruta óptima y un patrón de decisión. [15]
Los datos de los sensores enumerados anteriormente son procesados por varios sistemas, es decir, el sistema de navegación autónomo, el sistema de vigilancia y análisis óptico, el sistema de control de movimiento coordinado, los controles del motor, los sistemas de monitoreo técnico y las interfaces humanas (estación de control remoto e interfaces a bordo).
Un estudio de Allianz de 2018 estimó que entre el 75% y el 96% de los accidentes marítimos son causados por errores humanos, debido a la fatiga de los empleados, errores de juicio personal, negligencia y/o capacitación inadecuada. El error humano causó 2.712 víctimas reportadas en 2018 y costó 1.600 millones de dólares en pérdidas entre 2011 y 2016; los buques de carga representaron el 56% de todos los buques perdidos. [16] Se estima que trabajar en cubierta, por ejemplo durante las operaciones de amarre, es entre 5 y 16 veces más peligroso que los trabajos en tierra. [17] Varios sostienen que la introducción de buques totalmente autónomos y semiautónomos reducirá la cantidad y la gravedad de estos accidentes debido tanto a la falta de tripulación a bordo como al mejor rendimiento que ofrecen los sistemas autónomos. [1] [18]
Según un estudio realizado por la Universidad Técnica de Dinamarca , se estima que un miembro de la tripulación a bordo cuesta en forma de salarios, seguros y provisiones a bordo alrededor de 1 millón de coronas danesas o $150.000 al año [15] , y los costos de la tripulación generalmente representan alrededor del 20-30% del costo total de un viaje en un buque de carga. Los buques semiautónomos o completamente autónomos pueden reducir y eliminar potencialmente estos costos, creando un incentivo para las compañías navieras que se esfuerzan por reducir los costos en un mercado cada vez más competitivo. Sin embargo, los buques autónomos pueden aumentar los costos en tierra en forma de grandes inversiones iniciales y mantenimiento de centros de control y operaciones, sensores, servidores de datos y activos de comunicación como satélites de alto ancho de banda [19] .
La eliminación de las tripulaciones humanas permitiría la construcción de barcos sin las instalaciones necesarias para la operación humana, como el puente, o para la habitabilidad humana, como los dormitorios, la plomería, el comedor y el cableado eléctrico, lo que reduciría el peso y aumentaría la fiabilidad. Esto permitiría construir barcos autónomos más ligeros y utilizar menos de su tamaño para la tripulación, lo que reduciría el consumo de combustible y el impacto ambiental. [15]
Rolls-Royce ha sostenido que las actividades de piratería de baja tecnología dirigidas a los barcos y sus tripulaciones se reducirán como resultado de que los barcos se vuelvan autónomos. Los barcos pueden construirse de manera que sea difícil abordarlos, sin acceso a la carga ni controles manuales disponibles. En el caso de un incidente de piratería, los centros de control pueden inmovilizar el barco o hacer que navegue por un rumbo específico hasta que las autoridades navales puedan llegar hasta él. Sin la presencia de una tripulación para tomar rehenes y pedir rescate, se sostiene que los buques de carga son objetivos menos valiosos para los piratas. [20]
En la actualidad, la mayoría de las tripulaciones a bordo de los buques de carga comerciales están formadas principalmente por oficiales de navegación y tripulaciones de máquinas que mantienen la maquinaria de propulsión del buque, la maquinaria auxiliar, los generadores para obtener electricidad, los separadores, las bombas y el sistema de refrigeración. Estos sistemas suelen ser bastante complejos y requieren un mantenimiento regular. La solución se considera aumentar la redundancia, ya sea con dos sistemas de motor o utilizando diferentes métodos de propulsión que contengan menos piezas móviles, como la electricidad en el MV Yara Birkeland . [15]
La reglamentación internacional se considera uno de los mayores retos a los que se enfrentan los buques autónomos. La regla 5 del Reglamento Internacional para la Prevención de Abordajes en el Mar (COLREG) exige que haya un vigía presente para evitar colisiones y el Convenio Internacional para la Seguridad de la Vida en el Mar (SOLAS) exige que los buques puedan ayudar en las operaciones de búsqueda y rescate, como la recogida de supervivientes en caso de naufragio. Sin ningún humano a bordo de los buques autónomos, será una tarea difícil cumplir con estas normas. La OMI ha empezado a trabajar para revisar las partes de los tratados que afectan a los buques autónomos [21] , pero algunos argumentan [ ¿quiénes? ] que el trabajo va demasiado lento, ya que se están haciendo avances y los buques autónomos ya se están preparando para su botadura [22] .
A partir de 2021, el Comité de Seguridad Marítima, el Comité Jurídico, el Comité de Facilitación y el Comité de Protección del Medio Marino de la Organización Marítima Internacional llevaron a cabo un ejercicio de alcance reglamentario para el uso de MASS. [23]
Existen estados que ya han desarrollado e implementado su propia regulación nacional sobre MASS. Entre ellos, la Federación Rusa adoptó el Decreto Gubernamental No. 2031, “Sobre la realización de pruebas de buques autónomos que enarbolen la bandera estatal de la Federación Rusa”, [24] “Directrices para la aplicación del COLREG en MASS”, [25] y desarrolló la Ley Federal sobre las relaciones jurídicas derivadas del uso de buques autónomos.
Los ataques cibernéticos se han convertido en una amenaza cada vez mayor en el transporte marítimo, donde los piratas informáticos han logrado comprometer sistemas como el AIS, utilizando bloqueadores baratos para falsificar las señales GPS y pirateando los servidores de las terminales de contenedores para obtener manifiestos de envío. [26] La industria marítima ha sido criticada por no poder mantenerse al día con la innovación tecnológica, rezagada entre 10 y 20 años con respecto a otras industrias y dejando las redes informáticas inseguras y abiertas a la intrusión del crimen organizado y actores estatales. [27]
Debido a la mayor dependencia de la tecnología de la información y las comunicaciones en los barcos semiautónomos y totalmente autónomos, la ciberseguridad se convierte en un problema aún más grave que las empresas deben abordar. Los controles y datos a bordo del barco pueden verse comprometidos y ser vulnerables a los ataques cibernéticos, ya que los barcos autónomos requieren una conexión constante para permitir la supervisión y el control. La complejidad del diseño de un barco con varios componentes de diferentes proveedores puede dificultar la detección y la detención de los ataques cibernéticos. Si un barco autónomo fuera objeto de un ataque cibernético, recuperar el control del barco puede resultar difícil debido a la falta de tripulación a bordo que pueda tomar el control manualmente. Se proponen sistemas específicos y evaluaciones de riesgos para los barcos autónomos con el fin de abordar este problema. [28]
Otro problema es que, debido al aumento de la transmisión de datos que se necesita enviar de ida y vuelta entre los buques y los centros de mando en tierra, aumentan las posibilidades de que se produzcan "inundaciones de datos", es decir, que se produzcan y transmitan grandes cantidades de datos sin procesar. Para lograr un uso más eficiente de la capacidad de almacenamiento y comunicación, se necesitan esquemas inteligentes de preprocesamiento y compresión para reducir las posibilidades de que se produzcan "inundaciones de datos". [1]
Si bien se espera que los buques autónomos sean una parte rutinaria de la industria naviera mundial, [29] la fase de transición requerirá operación e intervención humanas. En este momento, no hay suficiente capacitación para las operaciones humanas involucradas en los grados uno, dos y tres [30] de los buques de superficie autónomos marítimos, lo que crea un entorno operativo inseguro. El principal convenio regulador de la OMI incluye un instrumento titulado “El Convenio internacional sobre normas de formación, titulación y guardia para la gente de mar de 1978” que describe los estándares mínimos de competencia requeridos para los operadores humanos. [31] El Código STCW fue modificado por última vez en 2018, [31] por lo tanto, está bastante desactualizado y carece de estándares de capacitación relacionados con cualquier nivel de autonomía MASS.
La formación insuficiente e inadecuada de los buques autónomos aumenta rápidamente las posibilidades de colisión de buques. En la actualidad, las principales causas de colisión de buques tripulados y autónomos se derivan de la inexperiencia, el bajo nivel de dotación, la mala formación, la falta de familiaridad con el equipo y la mala toma de decisiones. [32] Puestos como operadores de buques no tripulados, supervisores de buques autónomos y oficiales de guardia tienen una gran demanda, sin embargo, el problema de los procedimientos de formación no estandarizados debe resolverse para poder garantizar que estos individuos tengan un conocimiento profundo de todas las capacidades, así como de las limitaciones, de los sistemas autónomos y no autónomos. [32]
La formación en ciberseguridad para la tripulación es otra formación que se pasa por alto y que crea entornos de seguridad inestables. En la actualidad, no se exige formación en ciberseguridad para la tripulación. [33] Sin embargo, a medida que aumentan los incidentes cibernéticos, su gestión tiene el potencial de afectar a la idoneidad de los buques tripulados y autónomos. [33] La falta de una formación adecuada en ciberseguridad hace que el buque sea vulnerable a la conexión de dispositivos personales, la interferencia de redes críticas para la seguridad, el phishing selectivo y la ingeniería de sistemas. [33] Una simple educación en ciberseguridad sobre la diferencia entre las redes de a bordo para uso operativo y recreativo puede tener una influencia considerable en la seguridad de los buques autónomos.
No está claro quién sería responsable en caso de accidente con un buque autónomo: varias partes, como la empresa, el proveedor de software, el proveedor de hardware o las estaciones de monitoreo en tierra podrían ser culpables. Históricamente, se supone que los capitanes están al mando general de sus buques y son los primeros en ser sometidos a escrutinio si algo sucede. Sin un líder claro al mando, la regulación internacional debe determinar quién es el responsable último de cualquier incidente que involucre a buques autónomos. [34]