自律型貨物船

自律型貨物船は、自律型コンテナ船または海洋自律型水上船（MASS ）とも呼ばれ、コンテナまたはばら積み貨物を航行可能な水域でほとんどまたは全く人間の介入なしに輸送する無人船です。近くの有人船や陸上の管制センターからの監視と遠隔制御、または人工知能と機械学習を介して、さまざまな方法とレベルの自律性を実現し、船舶自体が行動方針を決定できます。^{[1] [2]}

2019年時点では、いくつかの自律型貨物船プロジェクトが開発中であり、その中でも特に目立っているのがMV  Yara Birkelandの建造で、当初は2019年に試験運用に入り、2020年に運航開始が予定されていた。 ^[3]ロシアでは、業界団体MARINET傘下の企業グループが自律遠隔航行試験プロジェクトを開始した。プロジェクトの枠組みの中で、既存の船舶3隻に遠隔操作が装備され、実際の商用航海中に遠隔モードで運航できるようになった。五大湖で運航する海運会社も、さまざまな海洋技術企業と提携してこの技術を積極的に推進している。^[4]

2020年現在、日本はIMOに、純自動車運搬船「アイリス・リーダー」による初のMASS試験について報告している。 ^[5]フランスは、トゥーロン港を拠点とし、パリ地域の工科学校から遠隔操作される全長80メートルの商船「VN REBEL」[6]による試験について報告した。中国は、自動航行技術と遠隔操作で操作され、発電所から電力を供給される全長12.9メートルの船「金斗雲0号」[7]による試験について報告^した。^[ 8 ^]

2021年、ロシア企業は28回の商用航海で自律航行システムの試験を実施した。有望な結果が得られたため、ロシアの海事当局は、いくつかの条件の下で、国家実験の一環として、あらゆる海運会社がロシア国旗を掲げる船舶に自律航行システムを搭載し、通常の活動で運用することを許可した。

船舶業界の一部では、船舶の作業を自動化し、乗組員を減らすという一般的な傾向を踏まえ、自律型貨物船は海上輸送における次の論理的ステップとみなされている。2016年、ロールスロイスの海洋イノベーション担当副社長であるオスカー・レヴァンダーは次のように述べている。「これは起こりつつある。起こるかどうかではなく、いつ起こるかだ。遠隔操作の自律型船舶を現実のものにするために必要な技術は存在している...10年後には、遠隔操作の船舶が商業的に利用されるようになるだろう。」^[9]

懐疑的な見方をする人々もいる。例えば、世界最大の海運会社マースクのCEO、ソレン・スコウ氏は、すでに縮小された船員を船から排除するメリットはないと述べ、次のように付け加えた。「全長400メートル、重量20万トンのコンテナ船に人間を乗せずに航行することは許されないだろう。[…] 私の任期中は、それが効率化の原動力になるとは思えない。」^{[10] [11]}規制、安全、法律、セキュリティの課題が、自律型貨物船の実現における最大の障害とみなされている。^[12]

国際海事機関（IMO）の海上安全委員会は、自律船の予備的な定義として海上自律水上船（MASS）を提案しており、これには船舶が人間の介入なしに運航できる自律性の度合いが含まれている。^[13]

• レベル 1: 自動化されたプロセスと意思決定サポートを備えた船舶: 船員は船上のシステムと機能を操作および制御するために乗船します。一部の操作は自動化され、時には監督されない場合もありますが、船員は乗船して制御する準備ができています。
• レベル 2: 船員が搭乗した状態で遠隔操作される船舶: 船舶は別の場所から制御および操作されます。船員は船上に搭乗し、船上のシステムおよび機能を制御および操作します。
• 度合い 3: 船員が乗船していない状態で遠隔操作される船舶: 船舶は別の場所から制御および操作されます。船員は乗船していません。
• レベル 4: 完全自律型船舶: 船舶のオペレーティング システムが自ら判断し、行動を決定することができます。

トロムソ大学の研究者たちは、半自律航行と完全自律航行をどのように組織化できるかについて、さまざまな概念を提案している。^[1]

マスタースレーブシステムでは、有人の「マスター」船 1 隻が、それに続く無人の自律型「スレーブ」船のクラスターを調整および監視するために使用されます。通信障害、火災、捜索救助活動などの突然の出来事に対処するために、従来の海事、エンジニアリング、および ICT のトレーニングを受けた人員が配置されます。キャプテンオン ランドシステムでは、コマンド センターの訓練を受けた陸上の乗組員から監視および操縦できる船が想定されています。オーディオ ビジュアル テクノロジーは、乗組員が周囲の方向を把握するのに役立ちます。これにより、船は交通量の少ないエリアでは完全に自律的になり、スエズ運河やマラッカ海峡などの交通量の多いエリアではコマンド センターから制御されます。完全に自律的な操作により、船は人間の干渉なしに航行し、周囲から情報とデータを収集し、それに基づいて決定を下すことができます。また、空中衝突回避システムと同様に、他の自律船から航行データと位置データを送受信できるため、必要に応じて安全な行動を取ることができます。^[1]

業界団体MARINETは、完全機能等価原則に基づくアプローチを導入しました。この原則は、現在の海事規則で船員に規定されている機能が完全に自動かつ遠隔操作で実行されることを示唆しています。これにより、船舶の段階的な自動化が可能になり、機能を1つずつ完全に自動化することができます。^[14]

自律航行船は、自動運転車や自動操縦装置に見られるのと同様の技術を利用して自律性を実現する。センサーは、赤外線カメラや可視スペクトルカメラの助けを借りてデータを提供し、レーダー、ソナー、ライダー、GPS、AISによって補完され、航行に使用するためのデータを提供する。気象データや陸上からの深海航行および交通システムなどの他のデータは、船舶が安全な航路を計画するのに役立ちます。その後、データは船上または陸上の人工知能システムによって処理され、最適なルートと決定パターンを提案します。^[15]

上記のセンサーからのデータは、自律航法システム、光学監視および分析システム、協調動作制御システム、エンジン制御、技術監視システム、およびヒューマンインターフェース（リモートコントロールステーションおよび機上のインターフェース）などの複数のシステムによって処理されます。

2018年のアリアンツの調査では、海事関連の事故の75％から96％は、従業員の疲労、個人的な判断ミス、過失、不十分な訓練などによる人為的ミスが原因であると推定されています。人為的ミスにより、2018年には2,712人の死傷者が報告され、2011年から2016年にかけて16億ドルの損失が発生しました。貨物船は失われた船舶の56％を占めました。^[16]係留作業中などのデッキでの作業は、陸上での作業よりも5倍から16倍危険であると推定されています。^[17]完全自律および半自律船舶の導入により、乗組員の減少と自律システムが提供するパフォーマンスの向上により、これらの事故の数と重大性が減少すると主張する人もいます。^{[1] [18]}

デンマーク工科大学が実施した調査によると、船員一人当たりの給与、保険、船内備品などのコストは年間約100万デンマーククローネ（約15万ドル）と推定されており、^[15]船員コストは通常​​、貨物船の航海の総コストの約20～30％を占めています。半自律型または完全自律型の船舶は、これらのコストを削減または排除する可能性があり、競争が激化する市場でコスト削減を目指す海運会社にとってのインセンティブとなります。ただし、自律型船舶は、大規模な先行投資や、制御および運用センター、センサー、データサーバー、高帯域幅衛星などの通信資産の維持という形で陸上コストを増加させる可能性があります。^[19]

人間の乗組員を排除することで、ブリッジなどの人間の操作に必要な船舶設備や、寝室、配管、食堂、電気配線などの人間の居住に必要な船舶設備のない船舶の建造が可能になり、重量が軽減され、信頼性が向上します。これにより、自律型船舶はより軽量に建造され、乗組員のために船体サイズが小さくなり、燃料消費量と環境への影響が軽減されます。^[15]

ロールスロイスは、船舶が自律的になれば、船舶とその乗組員を狙った低技術の海賊行為が減少すると主張している。船舶は、貨物へのアクセスや手動制御が不可能なように、乗船が困難なように建造される可能性がある。海賊行為が発生した場合、コントロールセンターは船舶を動けなくしたり、海軍当局が到着するまで特定のコースを航行させたりすることができる。人質や身代金を要求する乗組員がいなければ、貨物船は海賊にとってそれほど価値のある標的ではないと主張されている。^[20]

現在、商用貨物船の乗組員のほとんどは、主に航海士と機関士で構成されており、船の推進機械、補助機械、電力を得るための発電機、分離器、ポンプ、冷却システムを保守しています。これらのシステムは非常に複雑な場合が多く、定期的な保守が必要です。冗長性を高めることが解決策と考えられており、2つのエンジンシステムを使用するか、MV  Yara Birkelandの電気などの可動部品が少ない異なる推進方法を使用します。^[15]

国際規制は、自律船が直面する最大の課題の 1 つとみなされています。海上衝突予防規則(COLREG) の第 5 条では、衝突を避けるために見張りの配置が義務付けられており、海上人命安全条約(SOLAS) では、船舶が難破船の場合に生存者を救助するなど、捜索救助活動に協力できることが義務付けられています。自律船に人間が乗船していないと、これらの規制を遵守することは困難です。IMO は、自律航行に影響を与える条約の部分の見直し作業を開始しましたが^[21]、進歩が見られ、自律船の進水準備がすでに進んでいるため、作業が遅すぎると主張する人もいます^{[誰ですか? ] 。 [22]}

2021年現在、国際海事機関の海上安全委員会、法律委員会、促進委員会、海洋環境保護委員会は、MASSの使用に関する規制スコープの検討を実施した。^[23]

すでにMASSに関する国家規制を策定し、実施している国もある。その中でもロシア連邦は政府法令第2031号「ロシア連邦国旗を掲げる自律航行船舶の試験実施について」^[24] 、 「自律航行船舶に関するCOLREG適用ガイドライン」^[25]を採択し、自律航行船舶の使用から生じる法的関係に関する連邦法を制定した。

海運業ではサイバー攻撃の脅威が増大しており、ハッカーはAISなどのシステムに侵入し、安価な妨害装置を使ってGPS信号を偽装し、コンテナターミナルのサーバーにハッキングして船荷証券を入手している。^[26]海運業界は技術革新に追いつけず、他の業界より10～20年遅れており、コンピュータネットワークが安全でなく、組織犯罪や国家主体による侵入に対して無防備であると批判されている。^[27]

半自律型および完全自律型の船舶における情報通信技術への依存度が高まっているため、サイバーセキュリティは企業が取り組む必要のあるさらに深刻な問題となっている。自律型船舶は監視と制御を可能にするために常時接続を必要とするため、船上の制御とデータが侵害され、サイバー攻撃に対して脆弱になる可能性がある。さまざまなプロバイダーのさまざまなコンポーネントを備えた複雑な船舶設計により、サイバー攻撃の発生を検出して阻止することが困難になる可能性がある。自律型船舶がサイバー攻撃を受けた場合、手動で制御できる乗組員が不足しているため、船舶の制御を取り戻すことが困難になる可能性がある。この問題に対処するために、自律型船舶向けの特定のシステムとリスク評価が提案されている。^[28]

もう一つの問題は、船舶と陸上の指令センター間で送受信されるデータ伝送量の増加により、大量の生データが生成され送信される「データスワンピング」の可能性が高まることです。ストレージと通信容量をより効率的に使用するには、「データスワンピング」の可能性を減らすためのスマートな前処理と圧縮スキームが必要です。^[1]

自律航行船は世界の海運業界で日常的に利用されることが期待されているが、^[29]移行段階では人間による運航と介入が必要となる。現時点では、海洋自律水上船の1、2、3段階^[30]に関わる人間による運航の訓練が不十分であり、安全な運航環境が確保されていない。IMOの主要な規制条約には、「1978年の船員の訓練、資格証明及び当直の基準に関する国際条約」と題する文書が含まれており、人間の運航者に求められる最低限の能力基準を概説している。^[31] STCWコードは2018年に最後に改正されたため^[31] 、かなり時代遅れであり、あらゆるレベルのMASS自律性に関連する訓練基準が欠けている。

自律船の教育が不十分で不適切な場合、船舶衝突の可能性が急速に高まります。現在、有人船と自律船の衝突の主な原因は、経験不足、人員不足、訓練不足、機器への不慣れ、意思決定の誤りに起因しています。^[32]無人船オペレーター、自律船監督、当直士官などの職種は需要が高いですが、標準化されていない訓練手順の問題を解決し、これらの個人が自律システムと非自律システムのすべての機能と限界を深く理解できるようにする必要があります。^[32]

乗組員に対するサイバーセキュリティ研修も、安全環境を不安定にする見落とされがちな研修のひとつである。現在、乗組員に対するサイバーセキュリティ研修は義務付けられていない。^[33]しかし、サイバーインシデントが増加するにつれて、その管理が有人船や自律航行船の健全性に影響を及ぼす可能性がある。^[33]適切なサイバーセキュリティ研修が行われていないと、船舶は個人用デバイスの接続、安全上重要なネットワークの妨害、スピアフィッシング、システムエンジニアリングに対して脆弱になる。^[33]運用用とレクリエーション用の船上ネットワークの違いに関する簡単なサイバー衛生教育は、自律航行船のセキュリティに大きな影響を与える可能性がある。

自律航行船で事故が発生した場合、誰が責任を負うのかは不明である。会社、ソフトウェアプロバイダー、ハードウェアプロバイダー、陸上監視ステーションなど、複数の当事者が責任を負う可能性がある。歴史的に、船長は船の全体的な指揮権を持ち、何かが起こった場合に最初に調査を受ける人物であると考えられている。明確な責任者がいなければ、自律航行船が関与する事故の最終的な責任は誰にあるかを国際規制で決定する必要がある。^[34]

• 無人水上車両
• MV ヤラ ビルケランド