“Maritime Autonomous Surface Ship (MASS)” Tàu tự hành xu hướng tất yếu của ngành Hàng hải

“Maritime Autonomous Surface Ship (MASS)” Tàu tự hành xu hướng tất yếu của ngành Hàng hải.

Vận tải bằng đường biển có vai trò cực kỳ quan trọng, nó là xương sống của nền kinh tế toàn cầu, hơn 80% khối lượng hàng hóa thương mại quốc tế được vận chuyển bằng đường biển, chủ yếu là do vận chuyển bằng đường biển rẻ hơn rất nhiều so với việc vận chuyển hàng hóa bằng đường bộ hoặc đường hàng không.

Ảnh hiển thị hoạt động của hơn 62000 tàu hàng và tàu dầu ở các khu vực trên Thế giới tháng 6 năm 2023

Tuy nhiên, hiện nay ngành vận tải biển đang hoạt động không hiệu quả do phải đối diện với rất nhiều khó khăn như phải đáp ứng các qui định, tiêu chuẩn mới của IMO về môi trường, giá nhiên vật liệu, chi phí lương thuyền viên tăng cao, thiếu hụt nguồn nhân lực đi biển và đặc biệt là tai nạn hàng hải đang có xu hướng tăng cao. Mặc dù các sự cố hàng hải lớn không phải là phổ biến nhưng vụ tàu mắc cạn và va chạm giữa các tàu hoặc tàu và các vật thể cố định, chẳng hạn như giàn khoan dầu và cầu tàu, xảy ra thường xuyên. Theo thống kê ở Nhật Bản có trung bình 286 vụ va chạm tàu mỗi năm. Ngoài việc gây thiệt hại về tiền bạc và trong một số trường hợp là tính mạng con người, những tai nạn này còn có thể hủy hoại môi trường. Theo thống kê có 62% các vụ tràn dầu xảy ra từ năm 1970 đến năm 2021 là do tàu chở dầu va chạm hoặc bị mắc cạn. Theo điều tra của ủy ban an toàn hàng hải của Tổ chức hàng hải Thế giới (IMO), nguyên nhân của các vụ tai nạn hàng hải đến hơn 80% là do lỗi của con người.

Nhằm giải quyết các vấn đề trong ngành vận tải biển toàn cầu, giảm thiểu các lỗi của con người, các ý tưởng tàu hoạt động ở mức độ tự động cao nhất (tàu tự hành) đã được một số Quốc gia đưa ra nghiên cứu. Với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học, sự ra đời của các công nghệ đột phá như Trí tuệ nhân tạo (AI), thực tế ảo, học máy (Machine learning), điện toán đám mây và thực tế tăng cường đã biến ý tưởng về tàu tự hành dần thành hiện thực.

Những tàu này được gọi là “Maritime Autonomous Surface Ships” (MASS) và vào tháng 6 năm 2019, Tổ chức Hàng hải Quốc tế (IMO) cơ quan của Liên Hợp Quốc quản lý hoạt động vận chuyển đường biển đã phê duyệt hướng dẫn cho các thử nghiệm MASS.

Ba tháng sau, công ty vận tải biển Nhật Bản NYK Line đã tiến hành thử nghiệm MASS đầu tiên trên thế giới theo những hướng dẫn đó, cho phép hệ thống định vị tự động điều khiển một con tàu lớn thực hiện hành trình kéo dài hai ngày từ Trung Quốc đến Nhật Bản thành công. Việc thử nghiệm này đã được thực hiện từ ngày 14-17 tháng 9 từ Xinsha của Trung Quốc đến Nagoya của Nhật Bản, sau đó từ Nagoya đến Yokohama từ ngày 19-20 tháng 9 năm 2019.

Công ty NYK của Nhật Bản đã hoàn thành cuộc thử nghiệm trên con tàu tự hành đầu tiên trên thế giới, tàu chở ô tô tải thuần túy (PCTC) Iris Leader trọng tải 70.826 tấn, đi từ Trung Quốc đến Nhật Bản.

Một số thử nghiệm MASS khác đã diễn ra kể từ đó, và Avikus – một công ty con của Hyundai Heavy Industries, công ty đóng tàu lớn nhất thế giới đã tiến hành thử nghiệm lần đầu tiên cho tàu “Prism Courage”, đây là một con tàu lớn sử dụng hệ thống định vị tự động trong hành trình xuyên đại dương.

Tàu Prism Courage đã rời cảng ở Vịnh Mexico vào ngày 01 tháng 5 năm 2022, đi qua Kênh đào Panama và đến cảng ở Hàn Quốc 33 ngày sau đó

Avikus tuyên bố họ đã hoàn thành thử nghiệm thành công chuyến đi tự hành đầu tiên trên thế giới của một con tàu lớn băng qua đại dương (Mặc dù đó không phải là một chuyến đi hoàn toàn không có người lái, tàu có sự điều khiển của con người trong nửa chuyến đi). Tàu Prism Courage là tàu thương mại chở khí tự nhiên hóa lỏng có trọng tải 134.000 tấn rời Freeport, Texas vào ngày 01/5/2022, sau đó đi qua kênh đào Panama và vượt Thái Bình Dương để đến Cảng LNG Boryeong ở tỉnh Nam Chungcheong, Hàn Quốc, sau hành trình kéo dài 33 ngày.

Tàu LNG, được thiết kế để vận chuyển khí tự nhiên hóa lỏng, đã di chuyển quãng đường khoảng 12.427 hải lý. Để đạt được thành tích này, Avikus đã hợp tác với các chuyên gia về dẫn đường tự động SK Shipping và trang bị cho con tàu dài 980 foot ( 298 mét) một hệ thống hỗ trợ AI có tên HiNAS 2.0.

Trong khoảng nửa hành trình, con tàu được điều khiển bởi hệ thống định vị tự động có tên HiNAS 2.0 – AI đã đánh giá thời tiết, sóng và phần còn lại của môi trường xung quanh tàu để xác định tuyến đường lý tưởng trong thời gian thực, sau đó ra lệnh cho hệ thống lái của tàu tự động điều khiển tàu.

HiNAS của Avikus trang bị trên tàu Prism Courage

Theo Avikus, khả năng nhận biết các tàu khác trong vùng lân cận của Prism Courage trong chuyến đi của HiNAS 2.0 cho phép nó tránh va chạm hơn 100 lần. Các lựa chọn lộ trình của AI cũng tăng hiệu suất sử dụng nhiên liệu lên khoảng 7% và giảm lượng khí thải carbon khoảng 5%.

Tổ chức đăng kiểm Hoa Kỳ (ABS) và tổ chức đăng kiểm Hàn Quốc (KR) đều theo dõi hành trình của Prism Courage trong thời gian thực.

Young-hoon Koh, thuyền trưởng của Prism Courage cho biết: “Công nghệ tàu hành hải tự động của Avikus rất hữu ích trong cuộc thử nghiệm vượt đại dương này, đặc biệt là trong việc duy trì các tuyến đường hàng hải, tự động thay đổi hướng và tránh các tàu gần đó”.

Việc tàu tự hành vượt biển được tổ chức đăng kiểm Hoa Kỳ (ABS) và Cơ quan Đăng kiểm Hàn Quốc giám sát nhằm đánh giá hiệu suất và tính ổn định của công nghệ. Avikus có kế hoạch thương mại hóa HiNAS 2.0 trong tương lai gần sau khi nhận được chứng nhận từ ABS.

Thuyền trưởng và một vài thuyền viên tàu Prism Courage đang kiểm tra HiNAS 2.0 trong hành trình thử nghiệm

Căn cứ kết quả thử nghiệm các tàu tự hành, phân tích khi các hệ thống hỗ trợ từ bờ cho con tàu được hoàn thiện, các chuyên gia đã đưa ra các lợi ích thu được nếu các tàu này được đưa vào khai thác sử dụng như sau:

1.An toàn của tàu được nâng cao do giảm lỗi của con người.

2.Hiệu quả cao do tuyến đường được lập tối ưu.

3.Giảm mức tiêu thụ nhiên liệu và khí thải.

4.Chi phí vận hành con tàu thấp.

5.Nâng cao khả năng thu thập và phân tích dữ liệu.

6.Tiềm năng hoạt động liên tục 24/7.

7.Linh hoạt hơn về mặt thủy thủ đoàn, vì tàu tự hành không yêu cầu phải có đầy đủ thành viên thủy thủ đoàn.

8.Khả năng hoạt động ở những địa điểm khó khăn hoặc xa xôi, vì tàu tự hành có thể được điều khiển hoặc vận hành từ xa bởi nhóm thủy thủ đoàn nhỏ trên tàu.

9.Tăng cường an ninh, vì tàu tự hành có thể được trang bị hệ thống cảm biến tiên tiến và các công nghệ khác để phát hiện và ứng phó với các mối đe dọa tiềm ẩn.

10.Tăng khả năng dự đoán và độ tin cậy vì tàu tự hành có thể đi theo các tuyến đường và lịch trình định sẵn một cách nhất quán hơn so với các tàu có thủy thủ đoàn.

11.Tiềm năng tăng cường đổi mới vì tàu tự hành có thể được sử dụng để thử nghiệm và triển khai các công nghệ cũng như phương pháp vận hành mới.

12.Cải thiện việc giao nhận và xếp hàng hóa vì tàu tự hành có thể được trang bị hệ thống giao nhận hàng hóa tiên tiến có thể giảm thời gian và công sức cần thiết để xếp và dỡ hàng lên tàu.

13.Nâng cao khả năng hành hải và nhận thức tình huống, vì tàu tự hành có thể được trang bị các cảm biến tiên tiến và các công nghệ khác giúp cung cấp bức tranh đầy đủ hơn về môi trường xung quanh tàu.

14.Tăng khả năng cạnh tranh trong ngành vận tải biển vì tàu tự hành có thể mang lại chi phí vận hành thấp hơn và cải thiện hiệu quả so với tàu truyền thống.

15.Tăng cường tính bền vững về môi trường, vì tàu tự hành có thể được thiết kế và vận hành theo cách giảm tác động của chúng đến môi trường.

16.Cải thiện điều kiện làm việc cho thuyền viên, vì tàu tự hành có thể đảm nhận nhiều nhiệm vụ tẻ nhạt hoặc nguy hiểm hơn mà thuyền viên thường thực hiện, cho phép họ tập trung vào các hoạt động có giá trị cao hơn.

17.Tăng khả năng vận chuyển hàng hóa và hành khách vì tàu tự hành có thể được thiết kế mà không cần chỗ ở cho đầy đủ thuyền viên.

18.Nâng cao khả năng đáp ứng với các điều kiện thị trường và nhu cầu thay đổi của khách hàng, vì các tàu tự hành có thể được tái triển khai hoặc tái sử dụng dễ dàng hơn để đáp ứng các nhu cầu thay đổi.

19.Cải thiện khả năng bảo trì và sửa chữa vì tàu tự hành có thể được trang bị hệ thống giám sát và chẩn đoán tiên tiến có thể xác định và giải quyết các vấn đề trước khi chúng trở thành vấn đề lớn.

20.Nâng cao khả năng hoạt động trong môi trường khắc nghiệt hoặc nguy hiểm, vì tàu tự hành có thể được điều khiển hoặc vận hành từ xa bởi một thủy thủ đoàn nhỏ trên tàu, giúp giảm thiểu rủi ro đối với tính mạng con người.

21.Cải thiện việc thu thập và phân tích dữ liệu vì tàu tự hành có thể được trang bị cảm biến tiên tiến và các công nghệ khác có thể thu thập và truyền lượng lớn dữ liệu trong thời gian thực.

22.Khả năng hoạt động ở những khu vực mà khả năng tiếp cận của con người có thể bị hạn chế, chẳng hạn như ở các vùng cực hoặc vùng chiến sự.

23.Tăng cường an ninh chống cướp biển vì tàu tự hành có thể được trang bị hệ thống an ninh tiên tiến và có thể được giám sát và điều khiển từ xa.

24.Khả năng hoạt động trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt, vì tàu tự hành có thể được thiết kế để chịu được biển động lớn và các điều kiện môi trường đầy thách thức khác.

25.Tăng khả năng dự đoán và độ tin cậy của các tuyến đường và lịch trình vận chuyển vì tàu tự hành có thể đi theo các tuyến đường và lịch trình định trước một cách nhất quán hơn so với các tàu có thủy thủ đoàn.

26.Nâng cao khả năng thực hiện các nhiệm vụ như tìm kiếm và cứu hộ, vì tàu tự hành có thể được trang bị các cảm biến tiên tiến và các công nghệ khác có thể hỗ trợ xác định và ứng phó với các tình huống khẩn cấp.

27.Cải thiện khả năng liên lạc và phối hợp giữa các tàu vì tàu tự hành có thể được trang bị hệ thống mạng và liên lạc tiên tiến cho phép chúng chia sẻ dữ liệu và điều phối chuyển động của chúng.

Đặc biệt do tàu tự hành được trang bị cảm biến tiên tiến và các công nghệ khác nên:

28.Nâng cao khả năng tiến hành nghiên cứu và khám phá khoa học do có thể thu thập dữ liệu về môi trường đại dương và hỗ trợ nghiên cứu sinh vật biển.

29.Cải thiện khả năng giám sát và thực thi các quy định về môi trường do có thể phát hiện và báo cáo các vi phạm môi trường.

30.Nâng cao khả năng thực hiện các nhiệm vụ như biện pháp đối phó với mìn do có thể phát hiện và ứng phó với mìn cũng như các mối đe dọa dưới nước khác.

31.Nâng cao khả năng thực hiện các nhiệm vụ như khảo sát thủy văn do có thể thu thập dữ liệu phục vụ việc đánh giá, dự báo thủy văn

32.Cải thiện khả năng giám sát và bảo vệ hệ sinh thái biển do có thể phát hiện và báo cáo về tác động môi trường.

33.Nâng cao khả năng thực hiện các nhiệm vụ như ứng phó và dọn dẹp sự cố tràn dầu do có thể phát hiện và ứng phó với sự cố tràn dầu cũng như các trường hợp khẩn cấp khác về môi trường.

34.Cải thiện khả năng giám sát và thực thi các quy định đánh bắt cá do có thể phát hiện và báo cáo về các hoạt động đánh bắt cá bất hợp pháp

35.Nâng cao khả năng thực hiện các nhiệm vụ như lập bản đồ và biểu đồ đại dương do có thể thu thập dữ liệu về môi trường đại dương và hỗ trợ tạo bản đồ chi tiết về đáy biển.

36.Cải thiện khả năng giám sát và thực thi các quy định giao thông hàng hải tàu có thể phát hiện và báo cáo về các tàu hoạt động vi phạm luật lệ giao thông.

37.Nâng cao khả năng thực hiện các nhiệm vụ như an ninh và giám sát cảng do có thể phát hiện và ứng phó với các mối đe dọa tiềm ẩn.

38.Cải thiện khả năng giám sát và thực thi các quy định về môi trường liên quan đến vận tải biển do có thể phát hiện và báo cáo các vi phạm môi trường.

39.Nâng cao khả năng thực hiện các nhiệm vụ như giám sát và kiểm tra chất lượng nước, tàu có thể thu thập dữ liệu về chất lượng nước và hỗ trợ nghiên cứu hệ sinh thái biển.

40.Cải thiện khả năng giám sát và thực thi các quy định an toàn hàng hải do có thể phát hiện và báo cáo về các tàu hoạt động vi phạm các quy tắc an toàn.

41.Nâng cao khả năng thực hiện các nhiệm vụ như giám sát và dự báo đại dương do có thể thu thập dữ liệu về môi trường đại dương và hỗ trợ tạo ra các dự báo chi tiết về điều kiện thời tiết và biển.

Với việc thử nghiệm thành công MASS và các lợi ích như đề cập ở trên, chuyên gia của ngành hàng hải cho rằng tương lai tàu tự hành làm cho vùng biển an toàn hơn, đồng thời giúp việc vận chuyển sạch hơn và hiệu quả hơn. Giờ đây, chuyến đi xuyên đại dương được hỗ trợ bởi AI sẽ đưa ngành hàng hải tiến một bước gần hơn đến việc hiện thực hóa tầm nhìn về tương lai.

Tàu tự hành là tương lai của giao thông hàng hải hiện đại.

Capt. Nguyễn Đức Minh-DPA I Tập hợp các báo điện tử nước ngoài