Såkalte autonome systemer og roboter er i vinden. Skipsfart, olje- og energibransjen, fiskeri, havbruk og offshore spør alle etter selvgående systemer.

Autonome systemer er selvgående, ubemannede systemer – som undervannsfarkoster, førerløse skip og biler, eller droner i lufta.

Bestemmer selv

Et autonomt system har evnen til å ta avgjørelser om egne handlinger mens det utfører en operasjon, uten direkte påvirkning fra en operatør. Mange av systemene har ulike nivåer av autonomi som kan variere over tid. I deler av operasjonen fjernstyres systemet, i andre deler tar systemet selv avgjørelser basert på målinger med sensorene sine.

Autonomi trengs i sikkerhetskritiske operasjoner på dypt vann og i arktiske strøk, i kartlegging og overvåking av kystområdene, og til sikker transport på sjøen.

Likevel er autonome systemer i liten grad tatt i bruk i industrien. Hvorfor?

– Grunnene kan være mange. Det kan skyldes dårlig design, mangel på effektiv koordinering eller at det er satt av for lite tid og ressurser fra design til anvendelse, sier Esten Ingar Grøtli ved Sintef.

– Tendensen i dag er ad hoc-læring. Det betyr at man hele tiden må ta skritt tilbake og revurdere et eller annet fordi resultatet blir for dårlig sikkerhetsmessig, økonomisk eller når det gjelder ytelse.

Tar skjeen i egen hånd

Å ta i bruk ny teknologi handler om små utviklingssteg. Men å ta i bruk autonomi krever en fullstendig oppskrift.

– Risikoanalyse og analyse av kostnadseffektivitet er kjent i dag og vurderes også som viktig for autonome operasjoner.  Men meg bekjent finnes det ingen helhetlig metodikk eller oppskrift for hvordan man innfører eller øker graden av autonomi, sier Grøtli.

– Det er mye snakk om droner i dag, supplerer kollega Aksel Transeth.

– Men autonomien er i mange tilfeller på et barnestadium. Hvis vi ser bort ifra militære droner, så er droner i stor grad avhengig av en operatør – enten gjennom styring med fjernkontroll eller at en operatør planlegger ruta til dronen på forhånd.

Nå er de to forskerne på avdeling for Anvendt Kybernetikk på Sintef IKT, i ferd med å bøte på problemet.

Oppskriften

Forskerne vil finne fram til en oppskrift på hvordan det kan utvikles kostnadseffektive autonome systemer som løser ulike utfordringer på en trygg og effektiv måte.

– For å klare dette må man finne fram til et best mulig samarbeid mellom menneske og maskin. Når det snakkes om førerløse biler, er det for eksempel viktig å finne ut hva som er styrken til menneske og hva som er styrken til maskinen, sier Transeth.

Om bilen overtar stadig mer av styringa, ligger det en sikkerhetsmessig fare i at føreren blir passiv og ikke har nok oversikt til å ta over styringa ved en nødsituasjon.

– Dette temaet diskuteres også mye når det gjelder førerløse skip. Her har man innsett at skipet kan seile autonomt ute på åpent hav, men at det vil kreves et menneske bak roret til og fra kai og inne i havnen, opplyser Transeth.

Alle må skjønne hva som skjer

Oppskriften, eller metodikken, som forskerne utvikler, innebærer blant annet en måte å bryte ned arbeidsoperasjonene i et autonomt system på slik at alle involverte skjønner hva som skjer – både i design- og operasjonsfasen.

De involverte skal tvinges til å tenke gjennom alle aspekter av operasjonen, og i hvilken rekkefølge ting bør gjøres.

Helt sentrale spørsmål blir identifisert og satt i system. Slik skal muligheter og begrensninger i en autonom arbeidsoperasjon avdekkes.

Hva er for eksempel begrensningene ved sensorer og kommunikasjon, og hvordan påvirker dette nødvendig autonomi i systemet? Hvilken programvare bør velges? Hvordan skal man gjøre oppdage og håndtere feil, og hvordan skal programvare- og maskinvarekomponenter verifiseres?

Skal simulere

Forskerne har allerede testet ut deler av metodikken sin i industriprosjekter rundt førerløse kjøretøy og anvendelser i olje- og gassindustrien. I løpet av mars skal den også prøves ut på simuleringer som handler om autonom inspeksjon på fiskemerder og utslipp av avløpsvann i Trondheimsfjorden.

– Vi ser at det er et behov for dette. Når vi forklarer for omverdenen hva vi driver med, vil andre gjerne ha oss med som partner i prosjektsøknader.

– Målet vårt er at industrien skal greie å løse oppdragene sine effektivt, sikkert og til riktig pris, sier Grøtli.