En su apuesta por la innovación tecnológica aplicada al sector marítimo, Seaplace avanza un paso más allá con el desarrollo del sistema norAI, una solución de atraque automático basada en Inteligencia Artificial (IA). Este proyecto se enmarca en el programa de ayudas para la implementación de casos de uso de inteligencia artificial en la industria, impulsado por la Conserjería de Digitalización de la Comunidad de Madrid, en el contexto del Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia, financiado por la Unión Europea a través de los fondos NextGenerationEU.
El sistema norAI busca revolucionar las operaciones de aproximación, atraque y abarloado de buques a infraestructuras o muelles, optimizando la seguridad, eficiencia y precisión en maniobras que, hasta ahora, dependían en gran medida de la experiencia humana y estaban expuestas a condiciones ambientales cambiantes.
Este proyecto nace junto con SEANAV DP (impulsado por el mismo programa de ayudas de la Comunidad de Madrid) que se centra en el control del posicionamiento dinámico del buque, optimizando el uso de los propulsores mediante un algoritmo Deep Reinforcement Learning (DRL) entrenado en un simulador. Por su parte, norAI se enfoca en la capacidad del sistema para ver y comprender el entorno físico inmediato, con el fin de identificar de forma automática si existe espacio suficiente para realizar una maniobra de atraque segura.
Para ello, el sistema utiliza un conjunto de cámaras embarcadas que alimentan el modelo de visión artificial, el cual analiza en tiempo real la escena de atraque. Este modelo, entrenado con técnicas de Deep Learning, es capaz de detectar huecos disponibles, obstáculos y condiciones de contorno, evaluando si el espacio disponible y la ruta preestablecida cumplen con los requisitos de seguridad y maniobrabilidad para ejecutar la operación.
Una vez identificada la viabilidad del atraque, norAI activa su sistema de control autónomo, basado en técnicas de aprendizaje por refuerzo profundo (como SAC (Soft Actor-Critic), previamente utilizado en SEANAV DP), para llevar a cabo la aproximación y atraque del buque. El sistema calcula continuamente la mejor trayectoria y estrategia de empuje, ajustando las acciones en tiempo real según la evolución del entorno. Además, el sistema considera factores operativos como la velocidad del buque, condiciones meteorológicas, presencia de otras embarcaciones y geometría del entorno, lo que permite una toma de decisiones mucho más robusta y flexible que en los sistemas tradicionales basados en reglas fijas.
norAI también incorpora modelos predictivos que, a partir del historial de datos meteorológicos y operacionales, anticipan cambios súbitos en las condiciones del mar o el viento. Esta capacidad permite planificar maniobras de forma preventiva, evitando intentos de atraque fallidos que podrían poner en riesgo la seguridad del buque y su tripulación.
Funcionamiento y comportamiento del sistema
A continuación, se detallan las funcionalidades que componen el sistema de atraque inteligente. Cada una de estas funcionalidades se implementa como un módulo independiente que, sin embargo, mantiene comunicación con el resto del sistema mediante una infraestructura de paso de mensajes y control de estados.
- Módulo de selección manual de punto de atraque: es la primera interacción entre el operador humano y el sistema de automatización. Permite definir manualmente el punto de atraque.
- Módulo de evaluación de viabilidad de atraque mediante red neuronal: evalúa mediante una red neuronal la viabilidad operativa del atraque antes de que se planifique la ruta y se inicie la maniobra.
- Módulo de generación de ruta hacia el punto clave de atraque: el objetivo es calcular una ruta factible, segura y optimizada desde la posición actual hasta el punto de atraque.
- Módulo de maniobra de atraque y orientación del buque: realiza el control automático del buque durante la fase de aproximación final, desde el punto de inicio hasta que el buque queda posicionado correctamente y listo para ser amarrado. Tiene diferentes fases de aproximación con diferentes velocidades de aproximación.
- Módulo de aproximación final y confirmación de amarre: es el encargado de ejecutar y supervisar la última fase crítica del atraque, en la que el buque se sitúa a escasos metros del muelle y se debe asegurar que quede perfectamente alineado, inmóvil u preparado para el amarre por parte de los operarios portuarios.
- Módulo de desactivación de propulsores: representa el componente final del proceso de atraque inteligente. Una vez que el buque ha sido posicionado correctamente y el amarre ha sido confirmado, se garantiza la desactivación ordenada, segura y eficiente de los sistemas de propulsión.
El sistema norAI opera bajo un esquema de control en lazo cerrado, en el que se combina la percepción del entorno, el análisis mediante modelos matemáticos y la acción sobre los sistemas del buque. El flujo de trabajo sigue los siguientes pasos:
1- Recepción de datos: el buque envía continuamente información sobre su posición actual, velocidad, y condiciones ambientales (viento, oleaje, corriente y proximidad de obstáculos) al modelo matemático del sistema.
2- Análisis y decisión: este modelo, alimentado por algoritmos de inteligencia artificial, evalúa los datos en tiempo real y determina si existen las condiciones necesarias para llevar a cabo una maniobra de atraque segura. En caso contrario, puede recomendar el abandono o aplazamiento de la operación.
3-Comunicación de decisiones: el resultado del análisis se transmite simultáneamente a:
- La interfaz gráfica de usuario, para que el operador supervise el proceso y reciba instrucciones o advertencias claras.
- Los actuadores del buque, como los propulsores y timones, para ejecutar la maniobra planificada.
4-Retroalimentación continua: el sistema recibe nuevas lecturas a medida que avanza la operación, cerrando el ciclo de control y ajustando las acciones en tiempo real según las condiciones cambiantes del entorno.
Este enfoque permite que norAI funcione como un sistema autónomo pero supervisado, capaz de tomar decisiones informadas y adaptativas, garantizando tanto la seguridad de la operación como la eficiencia en la ejecución.
La interfaz gráfica de usuario desempeña un papel fundamental en sistemas como norAI, actuando como puente entre el modelo de atraque inteligente y las personas encargadas de supervisar o intervenir en la maniobra. La interfaz ha sido desarrollada siguiendo criterios de claridad, seguridad operativa, eficiencia y facilidad de uso, con el objetivo de ofrecer al operador una comprensión clara y constante del estado del sistema durante todo el proceso de atraque.
Entre sus funciones principales se encuentran:
- Visualizar el estado del buque y sus parámetros clave en tiempo real.
- Permitir acciones manuales o supervisadas en situaciones críticas.
- Guiar al operador a lo largo del proceso de atraque, con instrucciones contextuales.
- Proveer confirmaciones explícitas en fases clave del proceso.
- Registrar todas las interacciones con el operador para trazabilidad.
Esta interfaz garantiza que, pese al alto grado de autonomía del sistema, el factor humano permanezca siempre presente como elemento supervisor y de respaldo ante cualquier situación imprevista.
El sistema norAI representa un paso significativo hacia la automatización avanzada en el sector marítimo y demuestra cómo la inteligencia artificial puede transformar operaciones como el atraque, haciéndolas más seguras, eficientes y precisas. Su combinación de autonomía y supervisión humana marca un avance clave hacia operaciones portuarias más inteligentes y fiables.
