Perubahan laut—menetapkan arah baru dalam penelitian kelautan
ProMare dan IBM meluncurkan Mayflower Autonomous Ship

“Tantangan terbesarnya adalah lautan itu sendiri,” ujar Brett Phaneuf, Co-founder ProMare, sebuah organisasi penelitian dan eksplorasi kelautan. “Belum pernah ada kapal yang berhasil lolos dari keganasan samudra.”

Pada 1620, meskipun tantangan yang sangat besar di depan mata, 102 penumpang kapal Mayflower pertama berlayar menerjang bahaya dari Plymouth, Inggris menuju Dunia Baru, termotivasi oleh harapan akan masa depan yang lebih baik. Pada 2016, ketika penduduk Plymouth berkumpul membahas rencana peringatan 400 tahun pelayaran Mayflower, berbagai isu kelautan dan hasrat untuk menciptakan hal baru mendorong Phaneuf melontarkan pertanyaan, “Mengapa tidak menggunakan kesempatan ini untuk melangkah ke masa depan, daripada mengenang masa lalu?”

Beberapa tahun sebelumnya, Phaneuf pindah ke Inggris untuk mendirikan MSubs, perusahaan yang merancang dan membangun kapal selam mini, terutama bagi industri pertahanan dan keamanan. Meskipun telah lama memiliki ketertarikan terhadap sistem otonom, beliau belum pernah membuat kapal otonom yang dioperasikan di permukaan air. Baru saat itulah peluang terbuka.

“Ketika kota Plymouth mempertimbangkan untuk membangun replika kapal Mayflower pertama, saya katakan kepada mereka, ‘Sudah ada satu di Massachusetts, tak jauh dari tempat saya dibesarkan,’” kenang Phaneuf. “Sebaliknya, kita harus meninggalkan warisan bagi industri kelautan 400 tahun ke depan. Mari kita ambil inspirasi dari kisah para Pilgrims dan memulai awal baru.”

Waktunya sangat tepat bagi Phaneuf untuk menyampaikan idenya: sebuah kapal otonom tanpa awak yang akan menyeberangi Atlantik, menelusuri rute kapal Mayflower pertama, dan melakukan penelitian kelautan yang penting selama pelayaran dan untuk masa-masa mendatang. “Saat itulah gagasan Mayflower Autonomous Ship lahir,” kata Phaneuf. “Kami sekarang menyebutnya MAS.”

Visi Phaneuf untuk MAS didasari oleh meningkatnya kebutuhan akan lebih banyak pengetahuan ilmiah tentang lautan. “Meskipun dua pertiga permukaan bumi tertutup air, kita baru menjelajahinya kurang dari 5%,” ungkapnya. “Ketidaktahuan itu seharusnya membuat kita waspada karena lautan mengendalikan seluruh iklim planet kita.”

Otomatisasi Penuh

 

Sensor, perangkat edge, otomatisasi keputusan, dan visi komputer memungkinkan otonomi penuh (tanpa campur tangan manusia)

Status saat ini

 

MAS saat ini sedang menjalani rute pelayaran Transatlantik

Kapal otonom memiliki keunggulan karena dibuat khusus untuk fungsi bawaannya. Alih-alih menjadi hotel terapung, kapal ini adalah mesin. “Jika faktor manusia diabaikan dari kapal, kita akan dapat merombak total desainnya,” kata Phaneuf. “Kita dapat fokus sepenuhnya pada mekanisme dan fungsi kapal.”

Namun, dalam praktiknya, Phaneuf dan ProMare sadar bahwa kunci untuk menempatkan kapal otonom di laut, tanpa manusia sebagai nakhoda, adalah teknologi komputasi yang dapat mendukung pengaplikasian kecerdasan di kapal. Untuk mewujudkan gagasan MAS menjadi kapal yang sesungguhnya, ProMare membutuhkan mitra teknologi dengan keahlian mendalam di bidang AI, komputasi edge, dan penelitian ilmiah, serta pengalaman dalam industri pelayaran global.

Pada akhir 2016, ketika arsitek angkatan laut ProMare mempresentasikan konsep MAS di sebuah konferensi di Swiss, perwakilan IBM yang hadir di antara para audiens menunjukkan ketertarikan mereka terhadap visi Phaneuf.

“Pada masa-masa awal proyek Mayflower, saya minta dibuatkan ‘Kapten Watson’ kepada CTO kami karena sejak dahulu saya telah menyaksikan tim IBM Watson mengembangkan AI yang kian canggih,” ujar Phaneuf. “Itulah yang kami butuhkan untuk mengantarkan kapal kami mengarungi lautan. Kami beruntung dapat bertemu dengan sekumpulan orang-orang baik di IBM yang memiliki kemampuan lebih dan berkenan membantu.”

Dengan memanfaatkan AI dan teknologi baru lainnya serta mengembangkan kapal generasi baru yang efisien, tanpa awak, dan ramah lingkungan, MAS akan memulai era baru eksplorasi laut tepat ketika kita sangat membutuhkannya. Brett Phaneuf Co-founder ProMare dan Direktur Proyek Mayflower Autonomous Ship
Data yang diperlukan untuk samudra dambaan kita

Meliputi 71% permukaan Bumi, lautan menghasilkan lebih dari separuh oksigen dunia, mengendalikan iklim global, dan menjadi penyerap panas guna mengurangi efek pemanasan global. Namun, seberapa pun luasnya, lautan tidak kebal terhadap aktivitas manusia. Saat ini, selain tingkat pencemaran, suhu, dan keasaman yang lebih tinggi, lautan juga lebih sering mengalami badai.

Untuk membantu memulihkan kondisi lautan, Perserikatan Bangsa-Bangsa mendeklarasikan tahun 2021–2030 sebagai Dekade Ilmu Kelautan untuk Pembangunan Berkelanjutan. Inisiatif global ini berupaya meningkatkan pemahaman tentang laut untuk melindungi dan mengelolanya secara lebih berkelanjutan, dan kunci untuk memahami laut dengan lebih baik adalah tersedianya data yang lebih banyak dan lebih baik.

Namun demikian, biaya mengumpulkan data tentang sistem yang luas dan rumit seperti lautan sangatlah mahal. Melakukan penelitian di lingkungan yang tak kenal ampun seperti lautan juga membawa risiko tinggi bagi kapal dan awaknya. Dampak langsung dari biaya dan risiko ini adalah masih banyaknya area permukaan laut yang belum tereksplorasi. Masih ada kesenjangan besar dalam pengetahuan tentang perubahan iklim, polusi plastik, degradasi habitat, konservasi kehidupan laut, dan topik-topik penting lainnya.

“Sebagian besar data lautan yang kami miliki mengarah ke rute pelayaran komersial,” kata Phaneuf. “Untuk mengeksplorasi sisanya, sebagai masyarakat, kita tidak bisa terus-menerus membangun kapal riset raksasa senilai 50 juta hingga 100 juta USD. Sekalipun kita berhasil melakukannya, itu tidak akan pernah cukup. Namun demikian, kita juga tidak bisa mengabaikan kebutuhan akan penelitian kelautan yang terus meningkat.”

Kapal penelitian otonom seperti MAS yang terintegrasi dengan jaringan kapal dan satelit lainnya di daratan dapat mengumpulkan data tentang lautan dalam skala dan keefektifan biaya yang jauh melampaui kinerja kapal-kapal penelitian kecil berawak yang sudah ada. "Itulah alasan ketertarikan saya terhadap penggunaan robotika dan otonomi dalam eksplorasi samudra. Kapal ini menyingkap bagian lautan yang tidak dapat diakses manusia,” kata Phaneuf.

Sesuai visi ProMare dan proyek MAS, masa depan penelitian lautan adalah perpaduan hybrid antara kapal dan perangkat berawak dan tanpa awak, berukuran besar dan kecil, dengan berbagai tingkat otonomi, yang semuanya bekerja sama untuk meningkatkan kuantitas dan kualitas data.

Hingga beberapa waktu lalu, tampaknya mustahil dapat mengumpulkan lebih banyak data kelautan tanpa menambah jumlah pelaut dan ilmuwan yang ikut serta dalam pelayaran berbiaya mahal dan berisiko tinggi. Semuanya tergantung pada satu pertanyaan: Apakah AI, komputasi edge, dan teknologi terkait sudah siap dan cukup tangguh untuk otonomi nyata?

“Sepanjang sejarah, kapal menjadi ujung tombak perkembangan teknologi karena dibutuhkan untuk tujuan komersial dan transportasi bagi manusia,” kata Phaneuf. “Tidak mengherankan bahwa MAS kini menjadi penerusnya. Teknologi perkapalan selalu menjadi yang terdepan.”

Dipimpin oleh Kapten AI

Dengan bentuknya yang ramping dan menyerupai kapal Star Trek, lambung trimaran MAS yang sangat stabil dapat meluncur di permukaan ombak dengan kecepatan lebih dari 10 knot, yang ditenagai oleh sistem propulsi listrik hybrid bertenaga surya. MAS juga dilengkapi dengan navigasi inersia dengan presisi tinggi, pemosisian Global Navigation Satellite System (GNSS), sensor radar, komunikasi satelit, dan instrumentasi meteorologi.

Dibangun di Polandia sesuai spesifikasi ProMare, kapal dengan berat 5 ton dan panjang 15 meter ini dilengkapi berbagai fitur arsitektur kelautan canggih yang semuanya dirancang agar mampu menghadapi tekanan saat berlayar dalam jangka panjang. Namun, di kapal Mayflower ini tidak ada ranjang atau dapur bagi kapten atau awak kapal. Sebaliknya, teknologi komputasi kognitif dari IBM yang sudah terbukti di industri lain bertindak mengemudikan kapal jenis baru ini dan membantu menjaganya tetap seimbang.

“Kami perlu melampaui teknologi yang ada untuk kapal tanpa awak demi menciptakan kapal yang dapat dioperasikan dari jarak jauh, tidak bereaksi terhadap lingkungan, serta dapat belajar dan beradaptasi secara mandiri,” ungkap Don Scott, Direktur Teknik di Submergence Group, afiliasi ProMare. “Ketika merancang kapal ini empat tahun yang lalu, saya tidak yakin kami akan dapat menerapkan sistem seperti ini pada sebuah kapal. Namun, kemajuan terbaru, terutama dalam komputasi edge, menjadikannya mungkin.”

“Otak” kapal yang memberikan otonomi penuh (kemampuan untuk beroperasi tanpa campur tangan manusia) kepada MAS dijuluki “Kapten AI” oleh tim proyek ini. Seperti halnya kapten manusia yang membutuhkan pelatihan bertahun-tahun sebelum dipercayakan menakhodai sebuah kapal, Kapten AI MAS juga menjalani pelatihan selama bertahun-tahun untuk mengasah kemampuannya.

Dengan menggunakan algoritma dan model inferensi yang dihasilkan dari teknologi visi komputer IBM Visual Insights, Kapten AI dilatih dengan lebih dari satu juta gambar bahari sehingga dapat mengenali kapal, puing-puing, jembatan, potongan-potongan daratan, dan bahaya lainnya. Server IBM Power Systems digunakan untuk memenuhi permintaan pemrosesan machine learning yang vital bagi pelatihan Kapten AI. Pemodelan matematika tambahan untuk mendukung pengambilan keputusan disediakan oleh IBM CPLEX Optimizer.

Segera setelah menerima data yang dapat ditindaklanjuti dari kamera, radar, sonar, AIS, dan peralatan lainnya di kapal, Kapten AI akan menggunakan sistem manajemen aturan otomatis IBM, yang disebut IBM Operational Decision Manager (ODM), untuk mematuhi Peraturan Internasional Pencegahan Tubrukan di Laut (COLREG) dan konvensi pelayaran lainnya. Banyak digunakan di industri jasa keuangan untuk menyetujui pinjaman dan mempersonalisasi penawaran kepada pelanggan, ODM menyediakan data transparan tentang proses pengambilan keputusan untuk menghindari skenario “kotak hitam” ketika tidak ada kejelasan tentang alasan diambilnya suatu keputusan tertentu.

Untuk menganalisis lingkungannya dan mengambil keputusan cerdas secara mandiri tanpa harus terhubung ke komputer di darat, MAS memiliki 15 perangkat komputasi edge untuk memproses data di kapal. Logika keputusan, berdasarkan perangkat lunak ODM, juga berjalan sebagai beban kerja edge di kapal.

Semua perangkat edge ditangani dengan aman oleh IBM Edge Application Manager yang menyebarkan perangkat lunak ke sensor-sensor yang diposisikan pada tepi jaringan (edge) kapal. IBM Maximo Application Suite menyediakan manajemen dan pemeliharaan aset yang cerdas. “Saya menjuluki MAS sebagai perangkat edge paripurna,” kata Scott. “Semua kameranya merupakan perangkat edge cerdas. Bahkan, sistem manajemen baterainya juga perangkat edge cerdas.”

Dalam operasinya, Kapten AI MAS mengandalkan rekomendasi ODM dan info terbaru dan perkiraan dari The Weather Company, salah satu Bisnis IBM, untuk terus menganalisis opsi, menghindari bahaya, mengambil keputusan navigasi, dan menjalankan misi penelitian yang diberikan.

Semua data dan aplikasi tetap terintegrasi, aman, dan terhubung dengan lancar dari setiap tepi jaringan MAS berkat IBM Cloud dan IBM Cloud Object Storage yang dirancang untuk mendukung berbagai beban kerja yang krusial di mana pun, bahkan di tengah lautan.

Fungsi Safety Manager, yang berjalan di Red Hat Enterprise Linux (tautan eksternal), juga mendukung keputusan Kapten AI untuk membantu memastikan keselamatan MAS dan kapal-kapal di sekitarnya.

Seiring berlanjutnya pelatihan Kapten AI dengan catatan jam otonomi di laut yang kian bertambah, ProMare sudah memikirkan masa depan teknologi ini, bahkan di luar proyek MAS. “Kabar baiknya, perangkat lunak yang kami kembangkan untuk Kapten AI juga dapat digunakan pada kapal berawak,” kata Phaneuf. “Ini dapat meningkatkan kemampuan pelaksanaan tugas dan membebaskan kreativitas seseorang agar menjadi lebih baik, dan dalam hal ini, menjadi lebih aman.”

Keseimbangan untuk sisi sains dan komersial

Meskipun sempat terhambat pandemi COVID-19 yang berdampak ke seluruh dunia, tonggak penting proyek MAS tercapai pada tahun 2020. Bahkan ketika proses konstruksi kapal masih berlangsung, tim ProMare dan IBM berhasil mengembangkan dan menguji Kapten AI di stasiun litbang di Plymouth. Berposisi menjorok ke pelabuhan utama kota dari ujung dermaga, stasiun litbang ini mengalami semua aksi di anjungan kapal dan berperan vital dalam mengajari Kapten AI cara mengenali dan menavigasi di sekitar kapal, pelampung, dan bahaya lainnya di laut.

Ketika lambung utama dan cadik kapal diangkut dari Polandia ke Inggris untuk perakitan akhir, pekerjaan yang lebih terperinci dimulai untuk mewujudkan tujuan utama MAS: mengumpulkan pengetahuan ilmiah tentang lautan. Desain modular kapal ini mencakup tiga ruang sains di mana peralatan penelitian dapat dimasukkan atau dikeluarkan, tergantung pada topik penelitian. IBM Research telah mengembangkan tiga proyek penelitian awal untuk MAS: mengukur permukaan laut dan ketinggian gelombang, menganalisis komposisi kimiawi air laut, dan mendengarkan nyanyian ikan paus melalui hidrofon.

“Salah satu hal yang menggerakkan antusiasme saya terhadap proyek ini rencana pemanfaatan teknologi yang saya pakai sehari-hari untuk merevolusi cara pengambilan data di lautan,” ujar Rosie Lickorish, seorang peneliti dan insinyur perangkat lunak IBM yang juga memiliki latar belakang penelitian kelautan. “Kami akan menggunakan AI, otonomi, robotika, dan komputasi edge untuk menciptakan sensor dan perangkat baru yang memungkinkan kami meningkatkan skala pengumpulan data dari lautan secara jauh lebih efisien.”

16 September 2020 adalah tanggal bersejarah, saat kapal MAS yang telah selesai dirakit secara resmi diberi nama dan diluncurkan ke Pelabuhan Plymouth. Diluncurkan pula Mas400.com (tautan berada di luar ibm.com), portal live misi ini yang memungkinkan orang dari seluruh dunia memantau kemajuan proyek MAS dan menerima informasi terbaru mengenai pelayarannya.

Setelah MAS berada di air, kapal ini akan menjalani uji coba laut dan misi penelitian selama beberapa bulan, sebelum bertolak untuk pelayaran perdananya dari Inggris Raya ke AS yang dijadwalkan pada bulan April 2021. “Kami akan menggunakan sensor di atas kapal untuk melakukan kalibrasi pembacaan [dari berbagai satelit dan sensor dekat pantai],” kata Lickorish. “Dengan demikian, kami akan mendapatkan informasi berharga untuk hal-hal seperti pelayaran dan pelabuhan.”

Pelajaran yang dipetik dari MAS tidak hanya memiliki nilai ilmiah, melainkan juga akan mendorong pertumbuhan praktis dan berkelanjutan bagi banyak organisasi yang beroperasi di atau sekitar lautan, seperti pelayaran dan logistik, eksplorasi minyak dan gas, serta industri seputar pertahanan dan keamanan.

“Meskipun pasar pelayaran otonom diperkirakan tumbuh dari 90 miliar USD saat ini menjadi lebih dari 130 miliar USD pada tahun 2030, kebanyakan kapal otonom yang beroperasi saat ini hanyalah berupa robot otomatis yang tidak dapat beradaptasi secara dinamis terhadap situasi baru dan sangat bergantung pada kendali dari operator,” ujar Scott. “Dengan menggunakan serangkaian teknologi AI, cloud, dan edge IBM yang terintegrasi, kami ingin memberikan Mayflower kemampuan untuk beroperasi secara mandiri di beberapa situasi yang paling menantang di dunia.”

Sementara hitungan mundur berlanjut hingga awal pelayaran MAS dari Inggris Raya ke AS yang berjarak 3.220 mil pada musim semi 2021, ProMare memiliki rencana untuk melangkah lebih jauh. “Kami berencana mengunjungi Arktika dan sedang mempersiapkan sirkumnavigasi global,” kata Phaneuf. “Kami akan terus menggunakan MAS sebagai platform selama bertahun-tahun ke depan, dan mudah-mudahan MAS juga dapat menjadi inspirasi bagi generasi kapal berikutnya.”

Menjelang April 2021, Phaneuf dan timnya merenungkan tentang pelayaran kapal Mayflower pertama dan merasakan berbagai harapan dan ketakutan yang sama dengan para Pilgrims ketika memulai pelayaran ke tempat yang tak mereka ketahui. “Saya pikir kesamaan kami dengan mereka adalah bahwa kami juga tidak yakin akan berhasil. Namun, kami berani mengambil risiko,” ujar Phaneuf. “Saya fokus untuk mendapatkan sumber daya yang kami butuhkan dengan bantuan tim kami, dan khususnya IBM. Saya tidak akan dapat sepenuhnya tenang sampai MAS berhasil mengarungi lautan dan berlabuh di Plymouth, Massachusetts.”

Logo ProMare
Tentang ProMare

Didirikan pada tahun 2001 untuk memajukan penelitian dan eksplorasi kelautan, ProMare (tautan berada di luar ibm.com) adalah perusahaan nirlaba dan badan amal 501(c)(3) yang berbasis di Chester, Connecticut. Tim arkeolog dan profesional kelautan yang berpengalaman melaksanakan proyek penelitian secara mandiri serta bersama berbagai organisasi akademis, perusahaan, publik, dan pemerintahan untuk memajukan pengetahuan tentang sejarah dan ilmu pengetahuan yang berhubungan dengan kelautan.

Ambil langkah selanjutnya
Lihat lebih banyak studi kasus
Catatan kaki

© Hak Cipta IBM Corporation 2022. IBM Corporation, Hybrid Cloud, New Orchard Road, Armonk, NY 10504

Diproduksi di Amerika Serikat, April 2022.

IBM, logo IBM, ibm.com, IBM Cloud, IBM Research, IBM Watson, CPLEX, Maximo, dan Power merupakan merek dagang milik International Business Machines Corp. yang terdaftar di berbagai yurisdiksi di seluruh dunia. Nama produk dan layanan lain mungkin merupakan merek dagang milik IBM atau perusahaan lain. Daftar merek dagang IBM saat ini tersedia di web di www.ibm.com/id-id/legal/copytrade.

Merek dagang terdaftar Linux digunakan sesuai dengan sublisensi dari Linux® Foundation, pemegang lisensi eksklusif Linus Torvalds, pemilik merek di seluruh dunia.

Red Hat adalah merek dagang terdaftar milik Red Hat, Inc. atau anak perusahaannya di Amerika Serikat dan negara lain.

The Weather Company® adalah merek dagang terdaftar dari TWC Product and Technology, LLC, sebuah Perusahaan IBM.

Dokumen ini adalah yang terbaru pada tanggal awal publikasi dan dapat diubah oleh IBM kapan saja. Tidak semua penawaran tersedia di setiap negara tempat IBM beroperasi.

Data kinerja dan contoh klien yang dikutip disajikan hanya untuk tujuan ilustrasi. Hasil kinerja aktual dapat bervariasi, tergantung pada konfigurasi dan kondisi pengoperasian tertentu. INFORMASI DALAM DOKUMEN INI DISEDIAKAN "SEBAGAIMANA ADANYA" TANPA JAMINAN APA PUN, BAIK TERSURAT MAUPUN TERSIRAT, TERMASUK TANPA JAMINAN UNTUK DAPAT DIPERJUALBELIKAN, KESESUAIAN UNTUK TUJUAN TERTENTU, DAN JAMINAN ATAU KETENTUAN APA PUN YANG TIDAK MELANGGAR. Produk IBM dijamin sesuai dengan syarat dan ketentuan perjanjian yang mengatur penyediaan produk tersebut.

Klien bertanggung jawab untuk memastikan kepatuhan terhadap hukum dan peraturan yang berlaku. IBM tidak memberikan nasihat hukum atau menyatakan atau menjamin bahwa layanan atau produknya akan memastikan bahwa klien mematuhi hukum atau peraturan apa pun.

Pernyataan Praktik Keamanan yang Baik: Keamanan sistem IT mencakup perlindungan sistem dan informasi melalui pencegahan, deteksi, dan respons terhadap akses yang tidak semestinya dari dalam dan luar perusahaan Anda. Akses yang tidak tepat dapat mengakibatkan informasi diubah, dihancurkan, disalahgunakan, atau disalahgunakan, atau dapat mengakibatkan kerusakan atau penyalahgunaan sistem Anda, termasuk untuk digunakan dalam serangan terhadap pihak lain. Tidak ada sistem atau produk IT yang bisa dianggap sepenuhnya aman dan tidak ada satu pun produk, layanan, atau tindakan keamanan yang bisa sepenuhnya efektif dalam mencegah penggunaan atau akses yang tidak semestinya. Sistem, produk, dan layanan IBM dirancang untuk menjadi bagian dari pendekatan keamanan yang sesuai hukum dan komprehensif, yang akan melibatkan prosedur operasional tambahan, dan mungkin memerlukan sistem, produk, atau layanan lain agar lebih efektif. IBM TIDAK MENJAMIN BAHWA SISTEM, PRODUK, ATAU LAYANAN APA PUN KEBAL DARI, ATAU AKAN MEMBUAT PERUSAHAAN ANDA KEBAL DARI, TINDAKAN JAHAT ATAU ILEGAL DARI PIHAK MANA PUN.