Una nave autónoma tiene la ventaja de estar construida específicamente para su función. La nave se convierte en una máquina en lugar de un hotel flotante. "Si eliminas el factor humano de los barcos, puedes reimaginar completamente el diseño", dice Phaneuf. "Puedes concentrarte exclusivamente en la mecánica y la función del barco".

No obstante, en la práctica, Phaneuf y ProMare sabían que la clave para poner una nave autónoma en el mar, sin humanos al timón, era la tecnología informática que pudiera impulsar la inteligencia a bordo. Para que MAS pudiera dar el salto de la visión a la embarcación, ProMare necesitaba un socio tecnológico con amplia experiencia en IA, edge computing e investigación científica, así como experiencia en la industria naviera global.

A finales de 2016, cuando el arquitecto naval de ProMare presentó el concepto MAS en una conferencia en Suiza, había representantes de IBM entre la audiencia y estaban intrigados por la visión de Phaneuf.

"Durante los primeros días del proyecto Mayflower, le dije a mi director de tecnología que lo necesitaba para construirme un "Capitán Watson" porque crecí viendo al equipo de IBM Watson que desarrollaba una IA cada vez más poderosa", dice Phaneuf. "Eso es lo que necesitábamos para llevar nuestro barco por todo el mar. Tuvimos la suerte de conocer a un grupo increíblemente generoso de personas en IBM que tenían aún más capacidad y querían ayudar".

El océano, que cubre el 71% de la superficie de la Tierra, genera más de la mitad del oxígeno del mundo, regula el clima global y proporciona un disipador de calor para reducir los efectos del calentamiento global. Sin embargo, a pesar de la enormidad del océano, no es inmune a la actividad humana. Hoy en día, el océano está más contaminado, más cálido, más ácido y más tormentoso que nunca.

Para ayudar a revertir el declive oceánico, las Naciones Unidas declararon el periodo 2021-2030 como el Decenio de las Ciencias Oceánicas para el Desarrollo Sostenible. Esta iniciativa mundial promoverá un mejor conocimiento del océano para protegerlo y gestionarlo de forma más sostenible. La clave para entender mejor el océano es contar con más y mejores datos.

Sin embargo, recopilar datos sobre un sistema tan vasto y complicado como el océano es enormemente costoso. Realizar investigaciones en un entorno tan implacable como el océano también pone en grave peligro a los buques y las tripulaciones. El impacto práctico de este costo y riesgo es que vastas áreas de la superficie del océano aún permanecen inexploradas. Persisten enormes lagunas de conocimiento sobre el cambio climático, la contaminación por plásticos, la degradación del hábitat, la conservación de la vida marina y otros temas importantes.

“La mayoría de los datos oceánicos que tenemos están sesgados hacia donde están las rutas marítimas comerciales”, dice Phaneuf. “Para explorar el resto no podemos permitirnos, como sociedad, seguir construyendo gigantescos buques de investigación de 50 a 100 millones de dólares. Incluso si lo hiciéramos, nunca tendríamos suficiente. Pero al mismo tiempo, no podemos permitirnos ignorar la creciente necesidad de investigación marítima".

Los buques de investigación autónomos como el MAS, integrados con otras redes costeras de barcos y satélites, pueden recopilar datos sobre el océano a una escala y una rentabilidad mucho mayores de lo que es posible con la relativamente pequeña flota actual de buques de investigación con tripulación. "Por eso me interesaba usar la robótica y la autonomía en la exploración marítima. Abre partes del océano que simplemente no son accesibles para los humanos", dice Phaneuf.

Tal y como lo concibieron ProMare y el proyecto MAS, el futuro de la investigación oceánica es una combinación híbrida de buques y dispositivos con y sin tripulación, grandes y pequeños, con diversos grados de autonomía, todos trabajando juntos para aumentar la cantidad y la calidad de los datos.

Hasta hace poco, el objetivo de recopilar más datos oceánicos sin enviar a más marineros y científicos en viajes costosos y arriesgados parecía inalcanzable. Todo dependía de una pregunta: ¿Están la IA, el edge computing y las tecnologías relacionadas lo suficientemente preparadas y sólidas para una autonomía real?

"A lo largo de la historia, los barcos han estado a la vanguardia del desarrollo tecnológico porque eran necesarios para el comercio y para trasladar a las personas", dice Phaneuf. "Y no es sorprendente que con MAS, eso sucede en los barcos. Siempre han estado a la vanguardia".

Con su elegante forma, que recuerda a Star Trek, el casco trimarán del MAS, de gran estabilidad, puede surcar las olas a más de 10 nudos, impulsado por un sistema de propulsión híbrido-eléctrico alimentado por energía solar. MAS también está equipado con navegación inerte de precisión, posicionamiento del sistema de navegación global por satélite (GNSS), sensores de radar, comunicaciones satelitales e instrumentación meteorológica.

Construido en Polonia según las especificaciones de ProMare, el buque de 5 toneladas y 15 metros de largo tiene muchas características de arquitectura marina avanzada, todas diseñadas para soportar el estrés de viajes prolongados en el mar. Pero en este Mayflower no hay literas ni galeras para el capitán o la tripulación. En cambio, es la tecnología de computación cognitiva de IBM, ya probada en otras industrias, la que pilota este nuevo tipo de barco y ayuda a mantenerlo en equilibrio.

“Necesitábamos ir más allá de la tecnología existente para los buques no tripulados para crear una embarcación que no solo sea operada de forma remota y que no simplemente reaccione al medio ambiente, sino que aprenda y se adapte de forma independiente”, dice Don Scott, Director de Ingeniería del Grupo Submergence, una filial de ProMare. “Cuando concebimos esta nave hace cuatro años, no estaba seguro de que íbamos a ser capaces de albergar un sistema como este en un barco. Pero los avances recientes, especialmente en el edge computing, lo han hecho posible”.

El equipo ha apodado como "Capitán IA" al "cerebro" que está a bordo y que le da a MAS plena autonomía (es decir, la capacidad de operar sin la intervención humana). Al igual que cualquier capitán humano, requiere años de formación antes de que se le confíe una nave, el capitán IA del MAS se sometió a años de entrenamiento para aprenderse las cuerdas.

Utilizando algoritmos y modelos de inferencia generados por la tecnología de visión informática IBM Visual Insights, el capitán IA se capacitó en más de un millón de imágenes náuticas para reconocer barcos, escombros, puentes, piezas de tierra y otros peligros. Los servidores de IBM Power Systems se utilizaron para satisfacer las demandas significativas de procesamiento de aprendizaje automático necesarias para la capacitación del Capitán IA. IBM CPLEX Optimizer proporcionó el modelado matemático adicional para el respaldo de las decisiones.

Tan pronto como el Capitán IA recibe datos procesables de las cámaras de a bordo, radar, sonar, AIS y otros equipamientos, se basa en el sistema automatizado de gestión de reglas de IBM, llamado IBM Operational Decision Manager (ODM) para seguir las Regulaciones Internacionales para la Prevención de Colisiones en el Mar (ColReGS) y otras convenciones de navegación marítima. Utilizado ampliamente en toda la industria de servicios financieros para aprobar préstamos y personalizar las ofertas de los clientes, ODM proporciona un registro transparente de los procesos de toma de decisiones para evitar casos de "caja negra" cuando no está claro por qué se tomó una decisión en particular.

Para detectar su entorno y tomar decisiones inteligentes de forma independiente sin tener que conectarse a una computadora en el extranjero, MAS tiene 15 dispositivos informáticos de borde para procesar datos a bordo. La lógica de decisión, basada en el software ODM, también se ejecuta como una carga de trabajo de borde en el barco.

Todos los dispositivos de borde están orquestados de manera segura por IBM Edge Application Manager, que despliega un software en los sensores ubicados en el borde de la nave. IBM Maximo Application Suite realiza una gestión y un mantenimiento inteligentes de los activos. "He llamado a MAS el dispositivo edge definitivo", dice Scott. "Todas las cámaras son dispositivos edge inteligentes. Incluso el sistema de gestión de baterías es un dispositivo edge inteligente".

Una vez en marcha, el Capitán IA de MAS se basa en las recomendaciones de ODM y las actualizaciones actuales y previstas de The Weather Company, una empresa de IBM, para evaluar continuamente las opciones, mantenerse alejado de los peligros, tomar decisiones de navegación y realizar la misión de investigación en cuestión.

IBM Cloud e IBM Cloud Object Storage, que están diseñados para admitir cargas de trabajo críticas en todas partes, incluso en medio del océano, mantienen todos los datos y aplicaciones perfectamente integrados, seguros y conectados desde todos los bordes de la red de MAS .

Una función de Safety Manager, que se ejecuta en Red Hat Enterprise Linux (enlace externo), también detiene las decisiones del Capitán IA para ayudar a garantizar la seguridad del MAS y los buques cercanos.

A medida que la capacitación del Capitán IA continúa y registra más horas de autonomía en el mar, ProMare ya está pensando en el futuro de esta tecnología, incluso más allá del proyecto MAS. “Lo bueno del software que estamos desarrollando para el Capitán IA es que también se puede desplegar en embarcaciones tripuladas”, dice Phaneuf. “Puede aumentar la capacidad de ejecutar una tarea y liberar la parte creativa de una persona para ser un mejor humano, y en este caso, un ser humano más seguro”.

Fundada en 2001 para promover la investigación y exploración marítimas, ProMare (el enlace se encuentra fuera de ibm.com) es una corporación sin fines de lucro y una organización benéfica 501(c)(3) con sede en Chester, Connecticut. Su equipo de arqueólogos experimentados y profesionales marinos ejecuta proyectos de investigación de forma independiente y con organizaciones académicas, corporativas, públicas y gubernamentales para avanzar en el conocimiento de la historia y la ciencia relacionadas con los océanos.