Тренды судостроения: биомиметика, АЗС в океане и чипирование рыб

На Международной выставке «НЕВА 2023» эксперты Института статистических исследований и экономики знаний НИУ ВШЭ провели форсайт-сессию со студентами судостроительных вузов. Молодые корабелы совместно с отраслевыми экспертами придумали, каким станет судостроение в 2040 году.

ruDALL-E

ПАО СберБанк©, 2023 год

Форсайт-сессия «Возможности внедрения технологий ИИ в российское гражданское судостроение» стала заключительным мероприятием второго молодежного дня Международной выставки и конференции по гражданскому судостроению, судоходству, деятельности портов, освоению океана и шельфа «НЕВА 2023», проходившей в Санкт-Петербурге с 18 по 21 сентября.

Для ее проведения организаторы пригласили сотрудников Форсайт-центра НИУ ВШЭ. Поскольку главной целью заказчиков было апробирование популярного метода предвидения, а не лонгитюдное исследование, то был организован быстрый форсайт с использованием методов мозгового штурма, фокальных объектов, кластеризации и синектики.

Форсайт не сводится к простому предвидению, его цель выработать оптимальную стратегию достижения желаемого будущего. Формирование образов будущего, как основного элемента метода, позволяет сфокусировать воображение участников форсайта на выбранной точке в будущем и оттуда взглянуть на окружающий ландшафт. Чем подробнее и детальнее будет представлен образ будущего, тем легче будет спланировать дорожную карту технологического развития.

Изображение сгенерировано нейросетью на промпт "чипирование рыб"

ruDALL-E

После короткого представления и рассказа о целях форсайта модератор сессии передал слово отраслевым экспертам. Со своими презентациями выступили декан факультета цифровых и промышленных технологий ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный морской технический университет», к.т.н. Антон Жиленков, старший инженер-схемотехник ООО «Русская морская команда», к.т.н. Александр Ульянов, руководитель дирекции по информационно-коммуникационным технологиям и цифровому развитию ФГУП «Крыловский государственный научный центр» Михаил Скулябин и заместитель заведующего Лаборатории исследований науки и технологий Форсайт-центра ИСИЭЗ НИУ ВШЭ, к.п.н. Лилиана Проскурякова. Прогнозный компонент форсайта опирается на экспертные знания, поэтому презентации специалистов задают рамки профессиональной дискуссии и инициируют творческий потенциал остальных участников сессии, среди которых были студенты Санкт-Петербургского государственного морского технического университета и Петровского колледжа, курсанты Государственного университета морского и речного флота им. Адмирала С.О. Макарова и молодые специалисты АО «СПМБМ «Малахит».
Форсайт-сессия проводилась в формате «World café». Суть метода заключается в том, что группы участников после каждого раунда обсуждений меняются столами. За каждым столом закреплен эксперт и одна из трех тем: облик судов, двигатели и навигация. Фокус дискуссии направлен на применение искусственного интеллекта в судостроении. Приступая к новой теме, ребята валидируют идеи предшественников и дополняют их своими.  

Программа форсайт сессии "НЕВА 2023"

В первом раунде отраслевые эксперты выступают в роли сторонних наблюдателей и не вмешиваются в дискуссию. Такая позиция дает максимальную свободу воображения остальной группе. Целью первого раунда является изобретение как можно большего числа идей. Участники должны придумывать идеи, избегая шаблонного мышления, стереотипов и экспертной «замыленности» взгляда.

После того, как группы меняются столами, перед участниками встает следующая задача. Во втором раунде им следует выбрать из всех фантастических идей самые устойчивые и непротиворечивые. Образ будущего должен быть функциональным, а предлагаемые решения работоспособными. На этом этапе эксперты вовлекаются в дискуссию наравне со всеми, их миссия состоит в том, чтобы помогать молодым участникам отбраковывать нереализуемые идеи.

В третьем раунде участники проверяют свои идеи на эффективность. Задача группового обсуждения найти решения с добавленной стоимостью. Внимание участников сосредоточено на поиске полезных идей, внедрение которых имеет дополнительную ценность.

Эксперты на этом этапе выступают в качестве оракулов. Участники обращаются к их экспертизе, чтобы найти в своих идеях коммерческий потенциал.

В завершающем четвертом раунде команды вместе со своим лидером выбирают предложения, прошедшие проверку на оригинальность, реалистичность, функциональность и продуктивность. Лучшие образы будущего лидеры публично защищают в конце форсайта.

Тренды из прогноза «Форсайт гражданского судостроения 2030», разработанного экспертами ИСИЭЗ НИУ ВШЭ.

1. Цифровая трансформация (умные порты и умная навигация)
2. Трансформация цепей поставок: изменение маршрутов и транспортных коридоров
3. Трансформация цепей добавленной стоимости: формирование новых центров компетенций
4. Трансформация рынка труда: серебряная экономика, удаленная работа и  роботизация  рутинных процессов
5. Трансформация климатических зон
6. ESG-трансформация

Облик и новые материалы в области судостроения

По мнению участников первой команды, основные усилия судостроителей будут направлены на создание новых композитных материалов, отвечающих принципу 3R (Reduce, Reuse, Recycle). Это приведет к постепенному сокращению использования материалов, получаемых из невозобновляемых и неперерабатываемых ресурсов. Ребята предположили, что на судах будущего будут активно использоваться солнечные батареи. В качестве обшивки будет использоваться материал, не подверженный коррозии и обрастанию, и способный аккумулировать солнечную энергию или преобразовать в электричество энергию волн и ветра. Трендом станет использование биомиметических материалов и форм, воспроизводящих структурные особенности природных тканей и объектов. Защитная обшивка в форме чешуи или акульей кожи станет обычным делом как для военных, так и для гражданских судов, а при проектировании корпусов  корабелы будут вдохновляться формами дельфинов и китов.

Дроны-чистильщики будут обслуживать суда на ходу и без захода в порт, а технологии искусственного интеллекта помогут оптимизировать режимы работы двигателей с учетом изменчивых погодных условий и подводных течений. Внедрение роботов, экзоскелетов и технологий беспилотного управления решит проблему дефицита рабочего персонала для управления и обслуживания судов, уверены прогнозисты.

Не обойдется будущее и без барьеров. Тормозить внедрение искусственного интеллекта будут психологическая неготовность человека делегировать искусственному интеллекту права на управление, общественные страхи перед новыми технологиями, высокие издержки на разработку и внедрение, недостаток финансирования и киберуязвимость систем с ИИ.

Дополнительное недоверие к ИИ у выступающих было вызвано опасением, что при обретении искусственным интеллектом разума, хотя бы на уровне мышиного, ИИ совершит побег от своих создателей , как это сделала бы самая обычная лабораторная мышь, воспользовавшись удобным моментом.

Двигатели и энергетические установки

Участников второй группы захватили две идеи, связанные с передачей энергии: плавучие водородные АЗС вдоль основных транспортных коридоров и системы беспроводной передачи энергии с лазерным пучком. По мнению лидера команды Михаила Корсунова, приемные устройства энергии, передаваемой по воздуху, будут установлены на мачтах судов, а ретрансляторы и усилители лазерного луча разнообразят пустынный океанский пейзаж.  Возможность электроподзарядки в открытом море позволит перевести суда на электрические двигатели и увеличить грузоподъемность за счет отказа от баков с топливом. Распределённые по океану водородные АЗС являются более дерзким технологическим вызовом. Для  реализации этой идеи потребуются усилия всех стран. Ребята предложили создать сеть плавучих мусороперерабатывающих заводов в районе большого тихоокеанского мусорного пятна. За счет вырабатываемой от ресайклинга энергии плавучие заводы будут производить и накапливать водород,  специальные танкеры доставлять его на плавучие АЗС, расположенные на самых оживленных маршрутах и перекрестках международного судоходства. Подобное решение приблизит переход к использованию экологически чистого топлива в судоходстве и решит проблему утилизации антропогенного мусора в океане. Координировать и управлять сложным процессом сбора и переработки мусора, генерации энергии, производства, хранения и транспортировки в открытом океане водорода должны рекомендательные и управляющие системы с искусственным интеллектом.

Среди других интересных идей были изобретение подводных турбин, использование суперконденсаторов для пучковой передачи энергии, создание необычных  разновидностей парусов из новых материалов и оптимальное управление ими с помощью ИИ. Главными барьерами при реализации этих прорывных идей авторы назвали политическую неопределенность, отсутствие нормативной базы и дороговизну технологий.

Приборостроение и навигационное оборудование

Участники третьей группы сконцентрировались на создании умной навигационной среды. По их мнению, чипирование рыб позволит собирать большое количество данных о рельефе океанского дна, подводных течениях, водных ресурсах и погодных аномалиях. После обработки собранной информации методами машинного обучения можно будет в режиме онлайн обновлять навигационные карты для корректировки транспортных маршрутов.  Использование морских животных для картирования станет новым трендом в формировании транспортных коридоров будущего. Также активно будут применяться двухсредные дроны, способные перемещаться по воздуху и под водой. С помощью собираемых и обработанных ими данных можно будет в режиме реального времени осуществлять быструю проводку судов в портах и проливах. К 2040 году грузовое судоходство станет автономным, уверены молодые эксперты. Капитан будет следить за движением нескольких судов с помощью технологии VR, с комфортом расположившись в офисе на берегу. Рекомендательные системы и системы помощи при принятии решений станут главными помощниками будущих капитанов. А самыми востребованными специальностями в отрасли будут специалисты по работе с дронами и биоинженеры с навыками работы с искусственным интеллектом.

Барьерами для реализации такого будущего могут стать растущая научная дезинтеграция и технологическая деградация как отдельных стран, так и всего человечества, политическая неопределенность и неготовность международного сообщества к осуществлению совместных глобальных проектов по преобразованию окружающей среды.

Лидеры групп успешно защитили свои  образы будущего, а организаторы конференции «НЕВА 2023» наградили участников дипломами.

И хотя большинство образов будущего оказались, как и следовало, слишком фантастическими, все же некоторые идеи понравились отраслевым экспертам и были взяты ими на заметку.