Σύνδεση Μελών

Σύνδεση με προνόμια ΕΛ.Ι.Ν.Τ.

POLARIS, Αυτόματη Πλοήγηση Πλοίου με Χρήση Έμπειρου Συστήματος

Νικήτας Νικητάκος, Καθηγητής
Γεώργιος Φύκαρης, Υποψήφιος Διδάκτωρ

Τμήμα Ναυτιλίας και Επιχειρηματικών Υπηρεσιών, Πανεπιστήμιο Αιγαίου, Χίος

Περίληψη

Στο παρόν παρουσιάζεται μια πιλοτική εφαρμογή του έμπειρου συστήματος διαμόρφωσης πολιτικών POLARIS στο σύστημα πλοήγησης ενός πλοίου και συγκεκριμένα στην πρόταση ενός τρόπου ρύθμισης του αυτόματου πλοηγού έτσι ώστε να εξασφαλίζεται η βέλτιστη απόδοση αυτού με κριτήρια την εξοικονόμηση χρόνου, καυσίμων και τη διατήρηση του απόλυτου ελέγχου σε ολόκληρη τη διάρκεια της διαδικασίας.

 

Στη συνέχεια περιγράφεται το πρόβλημα, επεξηγείται συνοπτικά το έμπειρο σύστημα POLARIS (POlicy Leading ARtificial Intelligence System) και η βασική μεθοδολογία του που είναι η CBR (Case Based Reasoning), παρατίθεται η μεθοδολογία με την οποία λειτουργεί το σύστημα γενικότερα και παρουσιάζεται μια εφαρμογή σε πραγματικές συνθήκες που σκοπό έχει να εξηγήσει στην πράξη τις ωφέλειες από την ύπαρξη του συστήματος.

Το σύστημα POLARIS είναι ένα έμπειρο σύστημα διαμόρφωσης πολιτικών του οποίου οι δυνατότητες εκτείνονται από τις ανάγκες μακροπολιτικής με χρήστες κυβερνήσεις, υπερεθνικούς οργανισμούς ή μεγάλους διαμορφωτές πολιτικών μέχρι ζητήματα μικροπολιτικής και πρακτικών επιχειρήσεων που αφορούν την καθημερινή λειτουργία του πλοίου και του γραφείου. 

1    Εισαγωγή

Η ορθή ρύθμιση του αυτόματου πιλότου ενός πλοίου είναι ένα πρόβλημα που έχει αντιμετωπιστεί με διάφορους τρόπους από την επιστημονική κοινότητα, χωρίς ωστόσο να έχει επιλυθεί οριστικά, αφού κανένα πλοίο δεν μπορεί –και πιθανότατα ποτέ δεν θα μπορέσει- να πλεύσει ακριβώς επάνω στην χαραχθείσα πορεία του και να αποφύγει τις ανεπιθύμητες και δαπανηρές παρεκκλίσεις.

Μεθοδολογίες όπως η ασαφής λογική, τα νευρωνικά δίκτυα, οι γενετικοί αλγόριθμοι κ.α. έχουν επιστρατευτεί για την ανάπτυξη ενός μοντέλου ρύθμισης ενός αυτόματου πλοηγού χωρίς όμως να έχει προκύψει κάποια γενική αρχή που να έχει γίνει αποδεκτό ότι επιλύει οριστικά το πρόβλημα.

Η δυσκολία αυτή οφείλεται σε ορισμένα εγγενή χαρακτηριστικά του προβλήματος τα οποία καθιστούν αρκετά δύσκολη τη συνολική αντιμετώπισή του. Τα βασικότερα από αυτά είναι:

  1. Η συσκευή του αυτόματου πλοηγού κατασκευάζεται και προορίζεται για χρήση σε διαφορετικούς τύπους πλοίων.
  2. Τα πλοία αντιμετωπίζουν διάφορους συνδυασμούς καιρικών συνθηκών, οι οποίοι είναι πρακτικά άπειροι αν συνυπολογιστεί ο άνεμος, το ρεύμα και ο κυματισμός ή η αποθαλασσία.
  3. Τα πλοία βρίσκονται σε διάφορες καταστάσεις φόρτωσης ή ερματισμού και συμπεριφέρονται διαφορετικά σε καθεμία από αυτές.

Με δεδομένα τα παραπάνω είναι αρκετά δύσκολο να αναπτυχθεί κάποιο μοντέλο ή αλγόριθμος που να βελτιστοποιεί την απόδοση του αυτόματου πλοηγού σε κάθε πλοίο, σε οποιαδήποτε κατάσταση καιρού με την ευρεία έννοια και σε κάθε κατάσταση φόρτωσης. Είναι επίσης αναμενόμενο μια ρύθμιση που αποδίδει καλά σε μια κατάσταση θαλάσσης να αποδίδει λιγότερο αν αλλάξει η κατάσταση φόρτωσης ή ερματισμού ή ακόμη και σε περίπτωση αλλαγής πορείας.

Μια ιδανική κατάσταση θα ήταν η ανάπτυξη μιας συσκευής για το συγκεκριμένο τύπο πλοίου, η οποία θα είχε τη δυνατότητα να αντιλαμβάνεται τις υπάρχουσες καιρικές συνθήκες, να έχει επίγνωση της κατάστασης φόρτωσης και να προσαρμόζει ανάλογα με την περίπτωση τις ρυθμίσεις της, βασισμένη σε μετρήσιμα κριτήρια. Ισχυριζόμαστε ότι μια τέτοια διάταξη θα μπορούσε θεωρητικά να αναπτυχθεί με τη βοήθεια του συστήματος POLARIS και της μεθόδου CBR (Case Based Reasoning) στην οποία βασίζεται.

Το σύστημα POLARIS είναι ένα σύστημα υποστήριξης αποφάσεων (DSS) το οποίο βοηθά το χρήστη του να επιλύσει κάποιο πρόβλημα – απόφαση με την επιλογή της βέλτιστης από μια σειρά εναλλακτικών. Η μεθοδολογία που χρησιμοποιεί είναι η CBR, η οποία επιλύει τρέχουσες καταστάσεις – προβλήματα με τη βοήθεια παλαιότερων παρόμοιων περιπτώσεων που είχαν αντιμετωπιστεί με επιτυχία. Οι περιπτώσεις αυτές βρίσκονται αποθηκευμένες σε μια βάση δεδομένων απ’ όπου καλούνται από το σύστημα με τους κατάλληλους δείκτες ώστε να εξαχθεί η εναλλακτική που είχε το καλύτερο αποτέλεσμα και να εφαρμοστεί στην τρέχουσα κατάσταση. Αν απαιτείται, η λύση που προτείνεται μπορεί να τροποποιηθεί ώστε να ταιριάξει καλύτερα στην παρούσα κατάσταση.

Η πρόταση του παρόντος αφορά ανάπτυξη διαγνωστικών τεστ που θα πραγματοποιεί η συσκευή του πλοηγού μετά από επιλογή του χρήστη, σε διαφορετικές καταστάσεις καιρού και φορτώσεως, έτσι ώστε να δημιουργηθεί μια βάση δεδομένων που θα αντιστοιχεί καταστάσεις, αποδόσεις και ρυθμίσεις. Έτσι όταν το πλοίο θα βρίσκεται σε μια κατάσταση καιρού και φόρτωσης, η συσκευή θα ανακαλεί από τη μνήμη τη ρύθμιση που απέδωσε καλύτερα σε μια παρόμοια κατάσταση και θα επιλέγει αυτή για το συγκεκριμένο τμήμα του ταξιδιού. Με τον τρόπο αυτό το σύστημα θα μαθαίνει να αυτορυθμίζεται και δεν θα απαιτείται η επανεκτέλεση του τεστ σε κάθε κατάσταση αφού κατά τη διάρκεια της ζωής ενός πλοίου είναι πιθανό να συναντά συχνά παρόμοιες συνθήκες.

Το πληρες άρθρο είναι διαθέσιμο μόνο για τα μέλη ΕΛ.Ι.Ν.Τ.
Αν είστε μέλος παρακαλούμε συνδεθείτε με τον κωδικό σας.
Για να γίνετε μέλος ΕΛ.Ι.Ν.Τ. ακολουθήστε τις οδηγίες στις Εγγραφές Μελών
Τετάρτη, 24 Απριλίου 2013

TRAINING WORKSHOP, ΠΟΥ ΟΡΓΑΝΩΘΗΚΕ ΑΠΟ «ΕΛΙΝΤ» / «MAR.TEC.M.A.» / «Ε.Ε.Δ.Ε.» ΣΤΙΣ 19 & 20 ΑΠΡΙΛΙΟΥ 2013, ΣΤΑ ΠΛΑΙΣΙΑ ΤΩΝ ΕΚΔΗΛΩΣΕΩΝ:
«ΗΦΑΙΣΤΟΣ 2013» / ΑΘΗΝΑ & «HE.M.E.EXPO. 2013» / ΣΑΓΚΑΗ

Σε συνέχεια της προηγούμενης – ενημερωτικής εσπερίδας που οργανώθηκε

Περισσότερα...
Παρασκευή, 25 Νοεμβρίου 2016

Το καθιερωμένο βραβείο ΕΛ.Ι.Ν.Τ απονεμήθηκε φέτος κατά τη διάρκεια του Επίσημου Δείπνου στο Ναυτικό Όμιλος Ελλάδος στον κ. Αθανάσιο Μαρτίνο για τη μεγάλη του προσφορά στο ναυτιλιακό χώρο αλλά και για το σημαντικό κοινωνικό έργο.

Περισσότερα...
Παρασκευή, 02 Μαΐου 2014

ΗΜΕΡΙΔΑ ΕΠΑΓΓΕΛΜΑΤΙΚΟΥ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΤΩΝ ΜΑΘΗΤΩΝ TOY 9ου ΕΠΑΓΓΕΛΜΑΤΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΕΙΡΑΙΑ – ΝΑΥΤΙΚΗΣ & ΝΑΥΤΙΛΙΑΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

Γίνεται γνωστό ότι την Τρίτη 08/04/2014 με πρωτοβουλία του «Ελληνικού Ινστιτούτου Ναυτικής Τεχνολογίας» πραγματοποιήθηκε

Περισσότερα...
Δευτέρα, 08 Απριλίου 2013

ΕΣΠΕΡΙΔΑ – “HEPHAESTUS 2013” ΤΗΝ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ 29/03/2013

Πραγματοποιήθηκε με πολύ μεγάλη επιτυχία η πρώτη προγραμματισμένη ενημερωτική εκδήλωση του forum «Ήφαιστος 2013» την Παρασκευή 29/03/2013 στις εγκαταστάσεις της «Environmental Protection Engineering» – E.P.E. S.A. Περισσότερα...