Buque de carga autónomo

Los buques de carga autónomos , también conocidos como buques portacontenedores autónomos o buques de superficie marítimos autónomos ( MASS ), son embarcaciones sin tripulación que transportan contenedores o carga a granel por aguas navegables con poca o ninguna interacción humana. Se pueden lograr diferentes métodos y niveles de autonomía mediante la monitorización y el control remoto desde un buque tripulado cercano, un centro de control en tierra o mediante inteligencia artificial y aprendizaje automático , permitiendo que la propia embarcación decida el curso de acción. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

En 2019, varios proyectos de buques de carga autónomos estaban en desarrollo, siendo uno de los más destacados la construcción del MV  Yara Birkeland , que inicialmente estaba previsto que comenzara sus pruebas en 2019 y sus operaciones en 2020. ^{[ 3 ]} En Rusia, un grupo de empresas bajo el paraguas de la Asociación Industrial MARINET inició el Proyecto de Prueba de Navegación Autónoma y Remota . En el marco del proyecto, tres buques existentes fueron equipados para ser controlados remotamente y capaces de operar en modo remoto durante sus viajes comerciales. Las empresas navieras que operan en los Grandes Lagos también están desarrollando activamente esta tecnología en colaboración con diversas empresas de tecnología marina . ^{[ 4 ]}

En 2020, Japón informó a la OMI sobre la primera prueba MASS con el Iris Leader, un transportador de camiones y automóviles. ^{[ 5 ]} Francia informó sobre las pruebas con el "VN REBEL", ^{[ 6 ]} el buque mercante de 80 metros de eslora con base en el puerto de Toulon, que era controlado remotamente desde la Escuela Politécnica en la región de París. China informó sobre las pruebas realizadas con el buque Jin Dou Yun 0 Hao , ^{[ 7 ]} el buque de 12,9 m operado por tecnología de navegación automática y control remoto, y alimentado por una planta eléctrica. ^{[ 8 ]}

En 2021, las empresas rusas realizaron pruebas de sistemas de navegación autónoma durante 28 viajes comerciales. Debido a los prometedores resultados obtenidos, las autoridades marítimas rusas autorizaron a cualquier naviera a equipar sus buques con bandera rusa con sistemas de navegación autónoma y a utilizarlos en sus actividades habituales como parte del experimento nacional, sujeto a ciertas condiciones.

Algunos en la industria naviera consideran que los buques de carga autónomos representan el siguiente paso lógico en el transporte marítimo , dada la tendencia general a automatizar tareas y reducir las tripulaciones. En 2016, Oskar Levander, vicepresidente de Innovación Marina de Rolls-Royce , afirmó: «Esto está sucediendo. No es cuestión de si ocurrirá, sino de cuándo. Las tecnologías necesarias para que los buques autónomos y controlados a distancia sean una realidad existen... Veremos un buque controlado a distancia en uso comercial para finales de la década». ^{[ 9 ]}

Otros se han mantenido más escépticos, como el director ejecutivo de la mayor compañía naviera del mundo, Søren Skou de Maersk , quien comentó que no ve las ventajas de eliminar las tripulaciones, ya reducidas, de los buques, y añadió: «No creo que se nos permita navegar con buques portacontenedores de 400 metros de eslora y 200 000 toneladas de peso sin ningún ser humano a bordo […] No creo que sea un motor de eficiencia, no en mi época». ^{[ 10 ] [ 11 ]} Los desafíos regulatorios, de seguridad, legales y de protección se consideran los mayores obstáculos para hacer realidad los buques de carga autónomos. ^{[ 12 ]}

El Comité de Seguridad Marítima de la Organización Marítima Internacional (OMI) ha propuesto una definición preliminar de buques autónomos como Buques de Superficie Marítimos Autónomos (MASS) que incluye los grados de autonomía con los que un buque puede operar independientemente de la interacción humana: ^{[ 13 ]}

• Nivel uno: Buque con procesos automatizados y apoyo a la toma de decisiones: Los marineros están a bordo para operar y controlar los sistemas y funciones del buque. Algunas operaciones pueden estar automatizadas y, en ocasiones, no ser supervisadas, pero con marineros a bordo listos para tomar el control.
• Segundo grado: Buque controlado remotamente con tripulación a bordo: El buque se controla y opera desde otra ubicación. Hay tripulación a bordo para tomar el control y operar los sistemas y funciones del buque.
• Tercer grado: Buque controlado a distancia sin tripulación a bordo: El buque se controla y opera desde otra ubicación. No hay tripulación a bordo.
• Cuarto grado: Buque totalmente autónomo: El sistema operativo del buque es capaz de tomar decisiones y determinar acciones por sí mismo.

Investigadores de la Universidad de Tromsø han propuesto diferentes conceptos sobre cómo podría organizarse la navegación semiautónoma y totalmente autónoma. ^{[ 1 ]}

El sistema maestro-esclavo prevé que un único buque tripulado, denominado "maestro", coordine y supervise un grupo de buques autónomos no tripulados, denominados "esclavos", que lo siguen. Personal con formación marítima, de ingeniería y en TIC estará presente para hacer frente a situaciones imprevistas como fallos en las comunicaciones, incendios o operaciones de búsqueda y rescate. El sistema capitán en tierra prevé buques que pueden ser monitorizados y navegados desde un centro de mando con personal capacitado en tierra. La tecnología audiovisual ayudaría a la tripulación a orientarse en su entorno. Esto permitiría que el buque fuera completamente autónomo en zonas de poco tráfico, pero controlado desde el centro de mando en zonas de mucho tráfico, como el Canal de Suez o el Estrecho de Malaca . Las operaciones totalmente autónomas permitirían que el buque navegara sin intervención humana, recopilando información y datos de su entorno y tomando decisiones en función de ellos. También puede enviar y recibir datos de navegación y posición de otros buques autónomos, de forma similar a un sistema aéreo de prevención de colisiones , lo que le permite actuar con seguridad si es necesario. ^{[ 1 ]}

La asociación industrial MARINET introdujo un enfoque basado en el principio de Equivalencia Funcional Completa . Este principio sugiere que las funciones prescritas para la tripulación a bordo por la normativa marítima vigente se realicen de forma totalmente automática y mediante control remoto. Permite la automatización gradual del buque, automatizando las funciones una a una y en su totalidad. ^{[ 14 ]}

Los buques autónomos logran la autonomía mediante el uso de tecnologías similares a las que se encuentran en los automóviles autónomos y los pilotos automáticos . Los sensores proporcionan datos con la ayuda de cámaras de espectro infrarrojo y visible, complementadas con radar , sonar , lidar , GPS y AIS, que podrán suministrar datos para uso de navegación. Otros datos, como datos meteorológicos y sistemas de navegación y tráfico de aguas profundas desde ubicaciones en tierra, ayudarán al buque a trazar un rumbo seguro. Los datos serían procesados ​​por sistemas de inteligencia artificial, ya sea a bordo del propio buque o en una ubicación en tierra, proponiendo una ruta óptima y un patrón de decisión. ^{[ 15 ]}

Los datos de los sensores mencionados anteriormente son procesados ​​por varios sistemas, a saber: sistema de navegación autónoma, sistema de vigilancia y análisis óptico, sistema de control de movimiento coordinado, controles del motor, sistemas de monitorización técnica e interfaces humanas (estación de control remoto e interfaces a bordo).

Un estudio de Allianz de 2018 estimó que entre el 75 % y el 96 % de los accidentes marítimos son causados ​​por errores humanos, debido a la fatiga de los empleados, errores de juicio personal, negligencia y/o capacitación inadecuada. El error humano causó 2712 víctimas mortales en 2018 y pérdidas por valor de 1600 millones de dólares entre 2011 y 2016; los buques de carga representaron el 56 % de todos los buques perdidos. ^{[ 16 ]} Se estima que trabajar en cubierta, por ejemplo, durante las operaciones de amarre, es entre 5 y 16 veces más peligroso que los trabajos en tierra. ^{[ 17 ]} Varios argumentan que la introducción de buques totalmente autónomos y semiautónomos reducirá el número y la gravedad de estos accidentes debido tanto a la falta de tripulación a bordo como al mejor rendimiento que ofrecen los sistemas autónomos. ^{[ 1 ] [ 18 ]}

Según un estudio realizado por la Universidad Técnica de Dinamarca , se estima que un miembro de la tripulación a bordo cuesta alrededor de 1 millón de DKK o 150 000 USD anuales en concepto de salarios, seguros y provisiones a bordo, ^{[ 15 ]} y los costes de la tripulación suelen representar entre el 20 % y el 30 % del coste total del viaje de un buque de carga. Los buques semiautónomos o totalmente autónomos pueden reducir e incluso eliminar estos costes, lo que supone un incentivo para las compañías navieras que buscan reducir costes en un mercado cada vez más competitivo. Sin embargo, los buques autónomos pueden aumentar los costes en tierra debido a las grandes inversiones iniciales y al mantenimiento de los centros de control y operaciones, sensores, servidores de datos y activos de comunicación, como satélites de alto ancho de banda. ^{[ 19 ]}

La eliminación de las tripulaciones humanas permitiría la construcción de buques sin las instalaciones necesarias para la operación humana, como el puente de mando, ni para la habitabilidad humana, como los camarotes, la fontanería, el comedor y el cableado eléctrico , lo que reduciría el peso y aumentaría la fiabilidad. Esto permitiría construir buques autónomos más ligeros y utilizar menos espacio para la tripulación, reduciendo así el consumo de combustible y el impacto ambiental. ^{[ 15 ]}

Rolls-Royce ha argumentado que las actividades de piratería de baja tecnología dirigidas a buques y sus tripulaciones disminuirán como resultado de la autonomía de los buques. Estos pueden construirse de manera que resulte difícil abordarlos, impidiendo el acceso a la carga y el uso de controles manuales. En caso de un ataque pirata, los centros de control pueden inmovilizar el buque o hacer que navegue en una ruta específica hasta que las autoridades navales puedan llegar hasta él. Sin la presencia de una tripulación a la que tomar como rehén y exigir rescate, se argumenta que los buques de carga son objetivos menos valiosos para los piratas. ^{[ 20 ]}

Actualmente, la mayoría de las tripulaciones a bordo de buques de carga comerciales están compuestas principalmente por oficiales de navegación y personal de máquinas que se encargan del mantenimiento de la maquinaria de propulsión, la maquinaria auxiliar, los generadores eléctricos, los separadores, las bombas y el sistema de refrigeración del buque. Estos sistemas suelen ser bastante complejos y requieren mantenimiento regular. Aumentar la redundancia se considera la solución, ya sea mediante la instalación de dos sistemas de motores o mediante el uso de diferentes métodos de propulsión con menos piezas móviles, como la electricidad en el MV  Yara Birkeland . ^{[ 15 ]}

La regulación internacional se considera uno de los mayores desafíos para los buques autónomos. La Regla 5 del Reglamento Internacional para Prevenir Abordajes en el Mar (COLREG) exige la presencia de un vigía para evitar colisiones, y el Convenio Internacional para la Seguridad de la Vida Humana en el Mar (SOLAS) exige que los buques puedan colaborar en operaciones de búsqueda y rescate, como el rescate de supervivientes en caso de naufragio. Sin tripulación a bordo, el cumplimiento de estas regulaciones será una tarea difícil. La OMI ha comenzado a revisar las partes de los tratados que afectan al transporte marítimo autónomo, ^{[ 21 ]} aunque algunos argumentan que el proceso avanza con demasiada lentitud, dado que se están logrando avances y ya se están preparando buques autónomos para su botadura. ^{[ 22 ]}

A partir de 2021, el Comité de Seguridad Marítima, el Comité Jurídico, el Comité de Facilitación y el Comité de Protección del Medio Marino de la Organización Marítima Internacional llevaron a cabo un ejercicio de alcance regulatorio para el uso de MASS. ^{[ 23 ]}

Hay estados que ya han desarrollado e implementado su regulación nacional sobre MASS. Entre ellos, la Federación de Rusia adoptó el Decreto Gubernamental N° 2031, “Sobre la realización de pruebas de buques autónomos que enarbolan la bandera estatal de la Federación de Rusia”, ^{[ 24 ]} “Directrices sobre la aplicación del COLREG a MASS”, ^{[ 25 ]} y desarrolló la Ley Federal sobre la relación jurídica derivada del uso de buques autónomos.

Los ciberataques se han convertido en una amenaza cada vez mayor en el transporte marítimo, donde los piratas informáticos han logrado comprometer sistemas como el AIS, utilizando inhibidores baratos para falsificar señales GPS y pirateando los servidores de las terminales de contenedores para obtener manifiestos de envío. ^{[ 26 ]} La industria marítima ha sido criticada por no poder mantenerse al día con la innovación tecnológica, quedando rezagada entre 10 y 20 años con respecto a otras industrias y dejando las redes informáticas inseguras y expuestas a intrusiones por parte del crimen organizado y actores estatales. ^{[ 27 ]}

Debido a la creciente dependencia de las tecnologías de la información y la comunicación en los buques semiautónomos y totalmente autónomos, la ciberseguridad se convierte en un problema aún más grave que las empresas deben abordar. Los controles y datos a bordo podrían verse comprometidos y ser vulnerables a ciberataques, ya que los buques autónomos requieren una conexión constante para permitir la monitorización y el control. La complejidad del diseño de un buque, con diversos componentes de diferentes proveedores, puede dificultar la detección y la prevención de ciberataques. Si un buque autónomo sufriera un ciberataque, recuperar el control podría resultar difícil debido a la falta de tripulación a bordo capaz de tomar el control manualmente. Se proponen sistemas específicos y evaluaciones de riesgos para buques autónomos con el fin de abordar este problema. ^{[ 28 ]}

Otro problema es que, debido al aumento en la transmisión de datos que se debe enviar y recibir entre los buques y los centros de mando en tierra, aumentan las posibilidades de "saturación de datos", donde se generarán y transmitirán enormes cantidades de datos sin procesar. Para lograr un uso más eficiente de la capacidad de almacenamiento y comunicación, se necesitan esquemas inteligentes de preprocesamiento y compresión para reducir las posibilidades de "saturación de datos". ^{[ 1 ]}

Si bien se espera que los buques autónomos sean una parte rutinaria de la industria naviera mundial, ^{[ 29 ]} la fase de transición requerirá operación e intervención humana. En la actualidad, existe una capacitación insuficiente para las operaciones humanas involucradas en los grados uno, dos y tres ^{[ 30 ]} de los buques de superficie marítimos autónomos, lo que crea un entorno operativo inseguro. El principal convenio reglamentario de la OMI incluye un instrumento titulado “Convenio Internacional sobre Normas de Formación, Titulación y Guardia para la Gente de Mar de 1978” que describe las normas mínimas de competencia requeridas para los operadores humanos. ^{[ 31 ]} El Código STCW fue enmendado por última vez en 2018, ^{[ 31 ]} por lo tanto, está bastante desactualizado y carece de normas de capacitación relacionadas con cualquier nivel de autonomía MASS.

La formación insuficiente e inadecuada de los buques autónomos aumenta rápidamente las probabilidades de colisión . Actualmente, las principales causas de colisiones entre buques tripulados y autónomos se derivan de la inexperiencia, la escasa dotación de personal, la formación deficiente, el desconocimiento del equipo y la mala toma de decisiones. ^{[ 32 ]} Puestos como operadores de buques no tripulados, supervisores de buques autónomos y oficiales de guardia tienen una gran demanda; sin embargo, es necesario resolver el problema de la falta de estandarización de los procedimientos de formación para garantizar que estas personas comprendan a fondo todas las capacidades, así como las limitaciones, de los sistemas autónomos y no autónomos. ^{[ 32 ]}

La capacitación en ciberseguridad para la tripulación es otra capacitación que se pasa por alto y que crea entornos de seguridad inestables. Actualmente, la capacitación en ciberseguridad para la tripulación no es obligatoria. ^{[ 33 ]} Sin embargo, a medida que aumenta el volumen de incidentes cibernéticos, su gestión puede afectar la aptitud de los buques tripulados y autónomos. ^{[ 33 ]} La falta de una capacitación adecuada en ciberseguridad hace que el buque sea vulnerable a la conexión de dispositivos personales, la interferencia de redes críticas para la seguridad, el spear-phishing y la ingeniería de sistemas. ^{[ 33 ]} Una educación básica sobre higiene cibernética respecto a la diferencia entre las redes a bordo para uso operativo y recreativo puede tener una influencia considerable en la seguridad de los buques autónomos.

No está claro quién sería responsable en caso de accidente con un buque autónomo: varias partes, como la empresa, el proveedor de software, el proveedor de hardware o las estaciones de monitoreo en tierra, podrían ser culpables. Históricamente, se asume que los capitanes tienen el mando absoluto de sus buques y son los primeros en ser investigados si ocurre algún incidente. Sin un líder claro al mando, la regulación internacional debe determinar quién es el responsable último de cualquier incidente que involucre buques autónomos. ^{[ 34 ]}

• Vehículo de superficie no tripulado
• MV Yara Birkeland