Vannjettene skyver oss gjennom vannet. Toppfarten er 30 knop, nå kjører vi kanskje i 5.

Tre ansatte hos Forsvarets  forskningsinstitutt (FFI) står rundt styrekonsollen i en av verdens mest avanserte plastbåter –  Odin – som er på vei inn fjorden mot Horten.

De står helt i ro mens øynene vandrer mellom skjermene og omgivelsene, og rører ingen ting. Nå er det datamaskinen som har kontrollen.

– Vil ikke skremme sivile

Båten er programmert til å kjøre rett frem, såfremt der ikke er hindre i sjøen. Plutselig gjør den en knapp manøver mot høyre.

Radaren og de optiske sensorene på Odin har oppdaget en sivil lystbåt som er på vei ut fjorden, med kryssende kurs.

Så stokker det seg. Mens lystbåten siger sakte fremover, tørner Odin mot venstre igjen, og setter kursen rett mot den.

Sjefsingeniør Jarle Sandrib lener seg sakte fremover og holder hånden over den store, røde knappen. Han avventer situasjonen – ser hva båten gjør. Så trykker han knappen ned.

De to Volvo-motorene dropper i turtall, og Odin legger seg i ro. Lystbåten siger sakte forbi, cirka 40 meter foran baugen, mens kapteinen vinker fra flybridgen.

Sandrib vinker tilbake.

– Det var aldri en farlig situasjon. Men vi vil ikke skremme sivile, sier han, og slår over på fjernstyring av Odin.

Hvorfor skjedde dette?

Vi har nettopp sett oscillasjon i praksis. Det som skjer når en algoritme må velge mellom flere forskjellige handlinger i møte med en situasjon som ikke har én åpenbar løsning.

Nøyaktig hva som skjedde, og hvorfor datamaskinen om bord i Odin valgte å styre mot lystbåten, gjenstår å finne ut av.

Sjefsingeniør Sandrib og kollega Else Line Ruud, som er forsker og har ansvaret for algoritmen, henter ut dataene.

De neste dagene kommer de til å analysere dem på laben, for å finne ut hvorfor algoritmen ikke klarte å bestemme seg.

Prøving og feiling

– Det var egentlig greit at dette skjedde. Det er akkurat sånne erfaringer som er nyttige i denne fasen av utviklingen.

Det sier Morten Nakjem, som er forskningsleder for FFI-prosjektet Odin er en sentral del av.

Hør Nakjem fortelle mer om prosjektet under Sysla Live i Bergen 18. september. Les mer her eller nederst i saken.

Fartøyet Odin. Foto: FFI

Siden 2016 har Forsvaret lært «den autonome hjernen» i plastbåten hvordan den skal håndtere statiske hindre i sjøen, slik som bøyer og skjær. Det klarer den nå med glans.

Hvordan den skal håndtere dynamiske mål, som møtende fartøyer, har de nettopp begynt å teste ut.

– Det vi egentlig gjør nå er å programmere båten for godt sjømannskap, sier forskningsleder Nakjem i FFI.

Skal erstatte minesveiperne

Det egentlige prosjektet er noe helt annet enn å kjøre en ubemannet båt utenfor Horten, som er ett av tre områder i Norge som er klarert for testing av autonome fartøy.

Det arbeidet skal munne ut i, er å erstatte den norske flåten av minesveipere og minejagere.

I dag har det minevåpenet fire slike fartøy, som alle er bemannede.

Målet er at oppgavene de utfører i dag, med å identifisere og uskadeliggjøre miner, skal utføres fra fjernstyrte og autonome fartøy som Odin.

Planen er at fartøyene skal kunne sjøsettes fra større moderfartøyer, og ha med seg verktøy for å utføre sine oppgaver til sjøs.

Slik ser Forsvaret for seg at operasjonen med de nye fartøyene kan foregå. Illustrasjon: FFI

Grunnen til at en helst ikke vil ha folk om bord i et slikt fartøy er innlysende: Det er livsfarlig å holde på med miner.

Derfor bruker Forsvarets forskningsinstitutt 200 millioner kroner over fem år på å utvikle ubemannede systemer, som plasserer mennesker så langt unna de livsfarlige innretningene som mulig.

– Vi har brukt to år på å bygge opp infrastrukturen. Nå begynner båten å bli god. Det er først nå vi begynner å utvikle autonomien. Det skal bli veldig gøy å se hvor raskt dette går, sier Nakjem.

Startet under vann for 20 år siden

Om bord på Odin er mesteparten av utstyret «hyllevare» som hvem som helst kan kjøpe. Noe av det er modifisert av FFI.

Arbeidet med autonomien er imidlertid ikke noe du bare kan kjøpe på nett. Det baserer seg på 20 års erfaring med Hugin, den autonome undervannsfarkosten som er utviklet av Kongsberg og FFI, med støtte fra blant andre det som før het Statoil i den innledende fasen.

Nå brukes Hugin av sivile aktører til undervannsundersøkelser ned til 4500 meters dyp. Den er også fast inventar på mineryddingsfartøyene til Forsvaret.

Hugin på KNM Karmøy. Foto: Sjøforsvaret

– Kan få katastrofale følger

«Hjernen» i Hugin er HAL (Hybrid Autonomy Layer) – et felles autonomirammeverk.

Denne tar beslutninger basert på informasjonen som er tilgjengelig, og er en videreutvikling av algoritmestyringen i Hugin.

FFI har jobbet med Hugin sammen med Kongsberg Maritime i 20 år. Tidligere nevnte HAL er beslutningsmodulen i systemet til undervannsfarkosten Hugin, som gir oppdrag til for eksempel DP-systemet eller fremdriftsmaskineriet på farkosten.

Nå utviles HAL videre for overflatefartøy.

– Det er kjerneteknologien i autonomiprosjektet. Det er veldig viktig at riktig beslutning blir tatt, hvis ikke vil det få katastrofale følger, sier Nakjem.

Strengere krav enn i sivil skipsfart

Og HAL har fortsatt en del å lære.

Det er nemlig en vesentlig forskjell på å operere under overflaten og over: En må forholde seg til andre fartøy.

Da FFI fikk Odin våren 2016, brukte de et halvt års tid på å utstyre den med sensorer og styringssystemer. Innen august det året kunne de fjernstyre den.

Men det er ikke alltid fjernstyring er nok for Forsvaret. En kan tenke seg scenarier hvor en fiende prøver å jamme signalene. Eller at en ikke ønsker å kommunisere med fartøyet, for å unngå at noen oppdager at en er i området i det hele tatt.

– Vi må utvikle autonomien slik at det kan operere uten radioforbindelse. Fordi i en krigssituasjon vil det med all sannsynlighet ikke være mulig å kommunisere med radio hele tiden. Der har vi mye strengere krav enn hva det sivile vil ha, sier Nakjem.

En autonom båt trenger ikke hvile

Et annet sannsynlig scenario i en krigssituasjon er at GPS faller ut, og det blir umulig å bruke det systemet for posisjonering.

– Derfor jobber vi med andre teknikker, som for eksempel å bruke informasjon fra sensorene for å bygge et kart både over og under vann, slik at fartøyet kjenner seg igjen i terrenget.

Der autonomi har økonomiske fordeler i sivil skipsfart, ved at fartøyene kan bli billigere å bygge og ikke trenger mannskap i samme grad, har det helt andre fordeler fra et forsvarsperspektiv:

En kan oppsøke potensielt farlige situasjoner uten å sette menneskeliv i fare. Og utføre oppgaver hvor mennesker i dag er begrensningen, vet at de må hvile, ha mat og har begrenset toleranse når det kommer til ytre forhold som vær og vind.

Autonom farkost detonerer mine under vann. Illustrasjon: FFI

Første skritt mot autonomi

For ganske nøyaktig ett år siden tok Forsvaret det første skrittet mot autonomi på Odin.

Foreløpig er algoritmen som ligger i bunnen for HAL i stand til å planlegge en rute for Odin, identifisere statiske hindringer og unngå disse, samt kartlegge havbunnen.

Neste steg er å unngå lystbåten på en tilfredsstillende måte: Å lære HAL sjøveisreglene – implementere Colregs, som det heter på fagspråket.

Det er ikke gjort i en håndvending. Spesielt fordi de fleste fartøyene Odin møter på sjøen ikke er autonome, og dermed ikke alltid opptrer slik en algoritme ville gjort. Mennesker avviker fra reglene hele tiden. Det er ikke så lett å forholde seg til for en datamaskin.

Utfordrende moral

En menneskelig kaptein kan for eksempel finne på å bryte colregs i en gitt situasjon, for å minimere faren for menneskelige og materielle tap.

Da et bilskip fra Hoegh fikk slagside utenfor Southampton i 2015, rente kapteinen og losen skipet på grunn på en sandbanke for å unngå at fartøyet og besetningen skulle lide en verre skjebne.

De ble hyllet for beslutningen. Hva ville en algoritme ha gjort?

– Det er en av utfordringene vi står overfor på dette feltet. Hva som skal styre beslutningene, og hvordan vi skal definere «moralen» til autonome fartøyer, sier Nakjem.

Samme «hjerne» som Yara Birkeland

Nå vil vi ikke se svære ro-ro-skip med datamaskiner bak roret med det første. Men det er flere som lefler med tanken om sivile skip som kan seile autonomt, i hvert fall i begrensede perioder.

Prosjektet som er kommet lengst er Yaras 80 meter lange kontainerskip, som skal seile helelektrisk og etter hvert autonomt en gang etter 2020.

Fakta

Forsvarets forskningsinstitutt

  • Etablert 1946
  • 702 ansatte
  • Norges viktigste forskningsinstitusjon innen forsvarsrelatert FoU
  • Driftsinntekter 886 mill. kr i 2017

Algoritmen som styrer autonomien om bord på Yara Birkeland vil etter alt å dømme være den samme som på Odin.

FFI har nemlig et tett samarbeid med teknologibedriften Kongsberg, som er dypt involvert i Yara Birkeland.

– Vi regner med stor sannsynlighet med at autonomirammeverket vårt vil bli implementert i dette skipet, sier Nakjem.

Morten Nakjem på Odin. Foto: Gerhard Flaaten

Skal ha autonome minefartøy om 6-7 år

Samarbeidet mellom FFI og Kongsberg er en del av det såkalte trekantsamarbeidet, ifølge Nakjem.

– Vi utvikler i vesentlig grad teknologi for Forsvaret. Vi utvikler demonstratorer som Forsvaret får teste ut. Når de ser at dette fungerer slik de ønsker, kobler vi gjerne industrien inn, slik at de kan utvikle det til produkter.

På den måten støtter FFI norsk forsvarindustri, sier han.

– Hugin er et godt eksempel på det. Så er det ikke slik at vi gir oss idet industrien er koblet inn. Det er et samarbeid som fortsetter kontinuerlig.

Allerede om 6-7 år skal de nye fartøyene til mineryddervåpenet være klare.

– Vi er overbevist om at det vil la seg gjøre. Det er derfor vi satser så tungt på dette.

Bestiller nytt fartøy

Snart bestiller FFI en søsterbåt til Odin, med enda kraftigere motor. Da skal de lære båtene å samarbeide om oppgaver, for eksempel å trekke slep mellom seg gjennom vannet for å detektere miner.

Slik kan to båter samarbeide om oppgaver. Illustrasjon: FFI

– Hva blir de største utfordringene fremover?

– Å få tiltro til systemet, slik at vi blir sikre på at det fungerer hver gang, sier Nakjem.

Morten Nakjem møter du på Sysla Live: Ocean 2018.

I Grieg-hallen i Bergen 18. september får du høre mer om hvordan FFI tenker å lære Odin å unngå lystbåter.

Du får også høre mer om FFIs satsing på ubemannede systemer og hvorfor akkurat minerydding er et velegnet pilotprosjekt for innføringen av denne teknologien i Forsvaret.

Ikke minst forteller Nakjem om hvordan det de utvikler på Odin kan benyttes inn mot sivil skipsfart.

Les mer og meld deg på her.