По дну Балтийского моря проходят сотни километров жизненно важной инфраструктуры – от электрических и коммуникационных кабелей до газопроводов. Подводная инфраструктура имеет критическое значение как для повседневной жизни, так и с точки зрения безопасности.

Объем такой инфраструктуры быстро растет. Например, только в Европе в ближайшие годы будут построены десятки новых морских ветропарков. Если раньше подводная инфраструктура была в основном незаметной, то недавние инциденты с "Северным потоком", газопроводом Balticconnector и различными кабелями связи показали, что безопасность подводной инфраструктуры требует повышенного внимания.

Полностью защитить инфраструктуру от природных или умышленно или случайно причиненных человеком повреждений было бы либо очень дорого, либо невозможно. Решением является постоянный мониторинг инфраструктуры. Однако очевидно, что без помощи современной технологии человек эту инфраструктуру контролировать бы не смог. В принципе, остается четыре варианта, которые при необходимости могли бы дополнять друг друга.

1. Подводная сенсорика: "уши" под водой

Сенсоры на дне моря, на объектах подводной инфраструктуры или вблизи нее могли бы обнаруживать аномальную активность и нарушения. Такие датчики передавали бы информацию в режиме реального времени, обеспечивая непрерывные сведения об изменениях в подводной среде.

Как и любое другое решение, это имеет свои сложности. Сильные штормы и постоянные изменения морского дна могут приводить к ложным тревогам или повреждению датчиков. Питание подводных датчиков и сбор данных – сложная и дорогостоящая задача. Создание такой системы мониторинга даже для относительно небольшой инфраструктуры, по всей видимости, исчислялось бы миллионами евро. Плюс текущие расходы.

2. Подводные беспилотники: шпионы подводного мира

Подводные беспилотники – небольшие, но мощные, они оснащены сонарами, камерами и различными датчиками. Их гибкость позволяет им быстро реагировать и общаться с подводным миром.

Однако отсутствие радиосвязи на глубине может вызвать проблемы с управлением, когда дрон находится далеко от своей базовой станции. Кроме того, высокая стоимость таких беспилотников делает их потерю особенно болезненной.

3. Автономные роботизированные суда: роботы, патрулирующие на море

Способность роботизированных судов работать круглосуточно делает их идеальными охранниками. Например, можно представить, как автономное судно при помощи сонара ежедневно проверяет кабели Estlink между Финляндией и Эстонией, обнаруживая изменения и фиксируя подозрительные подводные шумы. Помимо сбора данных, частый мониторинг имел бы и сдерживающий эффект.

Роботизированное судно не ведает скуки, не устает и не совершает навигационных ошибок, свойственных человеку. Роботизированные суда относительно дешевы, имеют небольшой экологический след и низкие эксплуатационные расходы.

4. Мониторинг морского трафика: глаза и уши над водой

Одной из набирающих силу тенденций в области безопасности морской инфраструктуры является интеграция искусственного интеллекта, радаров, спутниковых снимков и усовершенствованных систем связи для мониторинга морского трафика в реальном времени.

Эти технологии позволяют создавать динамичную и детальную картину деятельности на поверхности моря, выявляя отклонения от нормального режима движения. Объединив эти системы с центральным координирующим центром управления, можно практически сразу засечь, что судно остановилось в подозрительной близости от критически важной инфраструктуры.

При обнаружении искусственным интеллектом такого отклонения центр управления может вмешаться, связавшись непосредственно с судном или направив на место патруль. Кроме того, система помогла бы сократить число человеческих ошибок, в то же время обеспечивая более быстрое и эффективное реагирование, что, в свою очередь, повысило бы безопасность всего Балтийского моря.

Шанс Эстонии

Для мониторинга подводной инфраструктуры, помимо точно и автономно навигируемого роботизированного судна, необходима также обработка изображений с сонара или камеры на основе машинного обучения, позволяющая выявлять изменения по сравнению с предыдущими замерами.

Такие алгоритмы обнаруживают подозрительные объекты и фиксируют изменения либо в самой инфраструктуре, либо на морском дне вблизи нее. Интерпретация обнаруженных аномалий, по крайней мере в первое время была бы задачей оператора роботизированного суда, а при необходимости аномалию могли бы ближе изучить подводные роботы или водолазы. При необходимости информация сонара могла бы дополняться подводной акустикой для обнаружения подозрительных звуков и движения других беспилотников.

В техническом плане решение мониторинга на базе автономных систем объединяет ряд быстро развивающихся дисциплин: от искусственного интеллекта, машинного обучения и кибербезопасности до спутниковой высокоточной навигации.

Эстония – компактная страна с длинной береговой линией, которая уже окружена или будет окружена с нескольких сторон различными имеющими критическое значение подводными коммуникациями. Местная техническая экспертиза с активной морской промышленностью и компетенциями в области морских технологий обеспечили бы нам необходимую базу для разработки подходящего автономного решения.

Спин-офф-компания Таллиннского технического университета – MindChip – уже разрабатывает решения, основывающиеся на автономных роботизированных судах, которые могут быть адаптированы для мониторинга подводной инфраструктуры. В Эстонии также есть научные учреждения и предприятия, занимающиеся морской робототехникой, подводным роботами и подводными датчики. Такие научная деятельность и разработки были бы быть не просто решением конкретной задачи мониторинга, а помогли бы нам двигаться в одном направлении с быстро развивающейся морской и голубой экономикой.

Решения для мониторинга безопасности морской инфраструктуры могут также использоваться индивидуально для более широкого изучения морской среды и для обслуживания морской ветроэнергетики и аквакультуры. Все более совершенствуемый искусственный интеллект может открыть в море такие области применения, которые мы пока не можем предвидеть,

В ближайшие годы морская деятельность в Балтийском море будет интенсифицироваться, что будет означать для инженеров все новые вызовы. Непосредственно решая эти задачи с помощью новых технологий, мы будем способствовать развитию растущих отраслей и формированию важнейших компетенций прямо здесь, в Эстонии.