操船の自動化、研究の最前線とは? 日本郵船ほか5社、最新研究の一部を公開

操船の自動化、研究の最前線とは? 日本郵船ほか5社、最新研究の一部を公開

日本海洋科学のシミュレーターで操船指示を出す、日本郵船航海チームチーム長で船長でもある田口稔さん(写真中央)(2017年12月26日、乗りものニュース編集部撮影)。

クルマにおいて昨今、進展の著しい自動運転技術ですが、船における操船の自動化は現状、どのような段階にあるのでしょうか。その最新研究の一部が公開されました。

衝突回避は至上課題

 船の操船の自動化は、どこまで進んでいるのでしょうか。

 国土交通省が進める8つの「先進船舶技術研究開発支援事業」のひとつで、日本郵船ほか5社が取り組む「船舶の衝突リスク判断と自律操船に関する研究」について2017年12月26日(火)、その研究の一部が公開されました。

 外航船(外洋をわたる船)における操船の自動化は2017年12月現在、ECDIS(電子海図情報表示装置)上に設定したコースを自動で航行できるところまでは可能になっています。これはクルマにたとえるなら、ちょうど「レーンキープアシスト」にあたります。また、レーダーやAIS(自動船舶識別装置)などで他船の位置を把握し、そこからどのように動くかという動向予測も可能ですが、一方で他船を自動で回避するようなことはまだ実現できていません。海上は、ある程度どんなふうにも船を走らせることが可能で、陸上(路上)より無秩序である点も実現が難しい理由のひとつだといいます。

 そうしたなか、日本郵船、MTI(東京都千代田区)、日本海洋科学(神奈川県川崎市)、古野電気(兵庫県西宮市)、日本無線(東京都中野区)、東京計器(東京都大田区)の6社は、船舶運航の安全と、乗組員の負荷軽減、およびリソース(乗組員)不足の解消を目的とし、現在「コンピューター映像を利用した公開支援ツールの研究開発」「船舶の衝突リスク判断を容易にする技術」「陸上からの遠隔操船」という3つの柱で研究を進めています。これはそのまま、自律操船に必要な「認知」「予測判断」「操作」という3つの要素の根幹をなすものです。

 日本海洋科学にてこの日公開されたのは、上記の柱のふたつ目、船舶の衝突リスク判断に関する研究課程です。同社の大型操船シミュレーターを用い、大型商船の操船経験を積んだ船長がどのように他船の接近を危険として予測し衝突回避の判断を行うか、という過程をデータ化、集積するというプロセスです。そうして集積したいわばビッグデータから、危険と判断する「基準」を策定し、たとえば他船が接近したときに、それがどの程度危険かをランク付けできるようになるといいます。

船長の判断、どう数値化?

 実際のところ、他船の接近に対し自動で警報を鳴らすことはすでに実現しているのですが、たとえばマラッカ海峡など船が輻輳する(混み合う)ような場所ではあまり役に立たないといいます。近くを並走し安全に航行しているような場合でも、これが安全か否かは自動で判断することができず警報が鳴るとか。つまり現状、それがどの程度危険かという度合いは計ることができないのです。そうなると警報が鳴り響き続け警報が警報の役をなさないような場合もあり、本当に危険な状況を見落とすようなことにもつながりかねません。そこで上述のようなランク付けが実現すれば、こうした事態も回避できるというわけです。

 これに必要となるのが、実際の操船と変わりない環境におけるデータの収集ということで、操船技術の訓練にも使用される日本海洋科学のシミュレーターが活用されています。実際に報道陣も、船長が操船するシミュレーターに同乗したのですが、リアルに再現されたブリッジの周囲360度を円筒型の大型モニタがぐるりと取り囲み、そこへ作り込まれた映像が流れると、実にリアルな体験として認識できるものでした。「作り込まれた」というのは、周囲を航行する船影や天候のみならず、たとえば神戸港や横浜港などの風景も忠実に再現されている点です。これは実際に船を動かす際に、建物や橋りょうなどを目印にしている操船スタッフもいるからだそうです。

 シミュレーターには夜景も再現され、モニターに神戸港沖からの美しい夜の街並みが映し出されましたが、実は船乗りにとってそうした夜景はとても厄介なものといいます。というのも、夜間航行の際、船は目印となる灯火を船体側面に必ず灯すのですが、これが見づらくなるのです。実際にシミュレーターで夜の海を再現すると、先ほどまですぐ隣に巨大な姿を見せていたコンテナ船が、暗闇のなか、小さな灯火しか見えなくなってしまいました。100万ドルの夜景が背景だと、確かに簡単に見落としてしまうでしょう、もちろんレーダーなどで他船の位置を把握しつつ航行を続けるわけですが、目視できないというのは実に心細いものです。実際の海上でこのような航行を続ける操船スタッフの心労たるや、いかばかりのものでしょうか。

 シミューレ―ション終了後には、収集されたデータについて、船長からの聞き取り調査が行われます。このとき、「とある位置にいる他船のとある動き」というデータに対し、船長はどの程度危険とみなしたか、あるいは認識すらしなかったか、といった、いわばタグ付けをしていきます。そうして数値化したデータを蓄積していくことで、先の「とある位置にいる他船のとある動き」がどの程度衝突の危険にあるのか、という度合いが、実際の操船者の肌感覚に近いラインで指標化されていきます。これにより、東京湾などのような輻輳する海域においても、より安全で、かつ操船スタッフの負担を軽減する環境を構築できるというわけです。そして従来、経験をもとに各操船者が予測、判断していた危険回避行動が、将来は経験豊富な操船者の判断基準で予測、判断できるようになるのです。

自律操船にはあと2ステップ?

 今回公開された「船舶の衝突リスク判断を容易にする技術」についてはしかし、自律操船実現のための第一段階といいます。次のステップとして遠隔操船の実験を予定しているとのことですが、現状、通信環境がネックといいます。

 外洋においては衛星通信が利用されますが、その通信環境は現状、最大でも1Mbpsといいます。NTT東日本の「フレッツ光」サービスは最速1Gbpsとのことですが、こちらだとたとえば1秒程度でダウンロードできる15分程度の動画ファイル(125MB)が、1Mbpsの環境だとおよそ16分半かかる計算になります。実際には512kbps程度の衛星通信アンテナを積んでいる船もあり、そしてアンテナ代と通信費で数百万円にもなるといいます。通信環境の改善にはまだ少し時間がかかりそうです。

 通信の速度だけでなく、途絶も問題です。さらに先のステップである自律運航には、通信速度はもちろん、途絶なくつながっていることが前提といいます。

 また、陸上でオペレーションするための施設と体制の整備、オペレーターの確保(教育、育成)、法整備もこれからの課題です。

 さらに、遠隔操船時に必要なものとして、研究のもうひとつの柱である「コンピュータービジョンを利用した航海支援ツールの研究開発」が挙げられています。軍用機のヘッドアップディスプレイのように、可視光カメラの映像上に他船のマーカーを表示するなど、映像処理、認識技術を活用した対象の検出を目指すというものです。クルマでは類似した技術がすでに実用化されていますが、遠隔操船での利用を考えると、それ相応の精度が問われるでしょう。

 このように解決すべき課題はまだ残されていますが、しかし実現すれば、航海当直の体制が見直しできるだけでなく、たとえば船から降りた運航経験者を、オペレーションセンターで雇用できるといったメリットも考えられるといいます。

 遠隔操船の実験は、2019年の開始を予定しているとのことです。

【写真】実際のステアリングギア(舵輪)は?

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