Für die Erforschung unserer Ozeane sind Forschungsreisen in teils weit abgelegene Regionen nötig. In der Regel sind derartige Reisen lange, teuer und für die teilnehmenden Forscher:innen mit zahlreichen Risiken verbunden. Abhilfe möchte nun ein neues High-Tech-Schiff namens Mayflower Autononmous Ship 400 schaffen, das von Brett Phaneuf, Co-Founder der Meeresforschungsorganisation ProMare in Zusammenarbeit mit IBM als Technologie-Partner entwickelt wurde. Das autonome und KI-getriebene Schiff soll künftig wichtige Daten über den Zustand der Ozeane sammeln.

Die Jungfernfahrt über den Atlantik erfolgte fast genau 400 Jahre nachdem die Mayflower mit den ersten englischen Siedler:innen an Bord Kurs auf die neue Welt nahm. Mit dem Projekt möchte Brett Phaneuf die Reise von 1620 würdigen und zugleich neue Maßstäbe im Bereich der Klimaforschung setzen. Am 5. Juni ist ihm und seinem Team ein wichtiger Meilenstein geglückt. Das mit Sonnenenergie betriebene Schiff erreichte den Hafen von Halifax in Kanada.

Welche Learnings haben Sie während des Projektes gemacht?

Brett Phaneuf: Wir haben sehr viel gelernt. Am meisten war ich aber über das Ausmaß des Interesses überrascht, das Mayflower Autonomous Ship 400 ausgelöst hat. Dies trifft auch auf das Team zu. Ich war davon beeindruckt, dass so viele Leute, mit denen wir 2016 das Projekt gestartet haben, noch immer an Bord sind. Es ist wirklich keine einfache Aufgabe Leute sechs Jahre lang an der Stange zu halten. Dazu zählt auch IBM, der uns als Partner seit 2017 mit Technologie unterstützt. Zudem kann ich mich noch an den Moment erinnern, als das Schiff nach der Atlantiküberquerung in den Hafen eingelaufen ist und über 50.000 Leute unseren Kamera-Feed verfolgten. Ein unbeschreibliches Gefühl.

Welche Unterstützung habt ihr von IBM erhalten?

Brett Phaneuf: IBM hat uns in vielen Bereichen geholfen. So verschafften sie uns beispielsweise Zugang zu ihren Supercomputer-Ressourcen und einer Vielzahl an Software-Tools. Dazu zählt beispielsweise Maximo Visual Inspection von IBM. Zudem hat sich IBM auch Gedanken darüber gemacht, wie man dem Schiff helfen kann, in komplexen Situationen Entscheidungen zu treffen. Ein Tool war hier ein Operational Decision Manager (ODM), der eigentlich in der Finanzwelt zur Anwendung kommt. So gilt es auf See ein komplexes Set an Regeln zu beachten. Dazu zählen Anti-Kollisionsregeln, rechtliche Vorschriften aber auch das Wetter. Die Liste an Tools lässt sich noch weiterführen. Ingesamt haben sich seit dem Projektstart in Summe vier bis fünfhundert Leute von IBM auf vier Kontinenten freiwillig gemeldet und ihr Fachwissen aus den jeweiligen Bereichen beigesteuert.

Welchen Beitrag kann das Mayflower Autonomous Ship zur Beschaffung von Klimadaten leisten?

Brett Phaneuf: Das wirklich Interessante am Mayflower Autonomous Ship ist für mich, dass wir es geschafft haben, die Kosten für die Beschaffung von Klimadaten zu senken. Dies trifft insbesondere für Regionen unseres Planeten zu, die sehr schwer zugänglich sind. Auf den Ozeanen verkehren kommerzielle Schiffe in der Regel nämlich nur nach bestimmen Routen. Die globale Flotte an Forschungsschiffen, die auch entlegene Teile der Ozeane ansteuert, ist zudem sehr klein. Ein Forschungsschiff kostet in der Regel 50 oder 100 Millionen Euro, damit Wissenschaftler:innen für ein paar Monate in See stechen können. Eine Möglichkeit die Kosten zu senken, sind hier künftig definitiv Schiffe, die autonom verkehren. Somit würden auch kleinere Organisationen die Möglichkeit erhalten, an Forschungsmissionen teilzunehmen.

Technischen Details und Fähigkeiten des Mayflower Autononmous Ship 400 (MAS)

• Das Schiff wiegt rund fünf Tonnen und hat mehr als 30 Sensoren an Bord.

• Die Sensoren liefern Daten durch die der speziell entwickelte „AI Captain“ „sehen“ und „entscheiden“ kann. Zum Einsatz kommt hierfür IBM Maximo Visual Inspection & IBM Operational Decision Manager

• Die Systeme der Mayflower synchronisieren sich mit der IBM Cloud, sobald eine Satellitenverbindung verfügbar ist und rufen kontinuierlich Wetterdaten ab.

• Die Forschungsprojekte an Bord konzentrieren sich auf Meeresqualität und –chemie, z.B. mit Hypertaste – einer neuen von IBM Research entwickelten Technologie für schnelle KI-gestützte chemische Tests.

• Analyse von Mikroplastik-Konzentration, die Untersuchung von Meeresspiegel, Wellenhöhe und das Potenzial für die Energiegewinnung.

• Mit Hilfe von akustischen Sensoren wird ein Unterwasser-Audiostrom gesammelt, der mittels eines Machine-Learning Modells die Geräusche auf Merkmale der Stimmen von Meeressäugern analysiert.

Welche rechtlichen Herausforderungen gab es zu bewältigen?

Brett Phaneuf: Das wirklich komplexe an dem Projekt waren sicherlich auch die rechtlichen Rahmenbedingungen. Wenn wir uns das Gesetz anschauen, dann gibt es ein Seerechtsübereinkommen der Vereinten Nationen, das die Nutzung von Schiffen auf offener See regelt. Gibt es spezifische Regeln für unbemannte Schiffe? Nein, niemand kennt hier genaue Vorschriften. Es gibt aber Antikollision-Regeln, die besagen, dass nach bestem Wissen Ausschau gehalten werden muss. Ob es ein Mensch sein muss, steht nirgendwo geschrieben. Wir sind der Ansicht, dass wir die Regeln erfüllen. Im Gegensatz zu Menschen werden unsere Kamera- oder KI-Systeme nie müde oder langweilen sich.

Inwiefern kann die Technologie skaliert werden und beispielsweise bei Container-Schiffen zum Einsatz kommen?

Brett Phaneuf: Die Technologie finanziell zu skalieren, ist natürlich eine sehr große Herausforderung. In Bezug auf den Containerschiff-Verkehr macht es meiner Meinung nach weniger Sinn. Hier liegen die wirtschaftlichen Einsparpotentiale eher in der Treibstoff-Optimierung und im Routing. Im Zuge des Projekts haben sich aber auch zwei Spin-Offs herausgebildet. Eines von ihnen ist Marine AI, das Software-Komponenten an andere Unternehmen verkauft und mit seiner Technologie beispielsweise hydrografische Vermessungen für Windparks ermöglicht. Aber auch im Bereich von Yachten gibt es neue Anwendungsmöglichkeiten. Der beste Platz auf einer Yacht ist bekanntlich die Brücke ganz oben. Hier werden wir künftig völlig neue Design erleben, davon bin ich überzeugt.