Een jaar geleden was het Offshore Basin van het Maritiem Onderzoeksinstituut Nederland (MARIN) het toneel van zeilende kinderen, een beeld dat de uitdagende vraag opriep voor het ‘AI Sail’ team: Is het mogelijk om een computer, met behulp van enkel kunstmatige intelligentie, te leren zeilen zoals een kind dat doet in een Optimist zeilbootje? De proef op de som werd vorige week genomen.
Een video legde het enthousiasme van het team vast, met beelden van echte Optimisten die zich behendig door het Offshore Basin van MARIN bewogen, aangestuurd door diverse RL-agenten die fungeerden als ‘digitale kinderen’.
Dit ambitieuze project had als doelstelling om de rol van AI en Machine Learning in het bevorderen van een schonere, intelligentere en veiligere maritieme sector te verkennen.
Traditioneel steunen maritieme voorspellingstechnieken op een model-gebaseerde aanpak, waarbij fysieke modellen worden geïntegreerd in computationele modellen en vervolgens worden gevalideerd door modeltests en praktijktoepassingen. Het ‘AI Sail’ initiatief streefde ernaar de kracht van datagedreven methodes te onthullen en te demonstreren.
Team van specialisten en innovatieve technologiën
Het ‘AI Sail’-initiatief is een creatie van een team bij MARIN, gespecialiseerd in AI/Machine Learning, Digital twinning / Time domain simulations, zeil- en windondersteuningstechnieken, en modeltesten, is opgezet als een project van open innovatie.
Digital Twinning uitgelegd:
‘Digital twinning’ verwijst naar het creëren van een digitale replica van een fysiek object, systeem of proces. Deze digitale tweelingen zijn dynamische softwaremodellen die een real-time digitale tegenhanger vormen van fysieke objecten of processen. Ze worden gebruikt om inzichten te verkrijgen en te voorspellen hoe een product of proces zich zal gedragen.
Time Domain Simulations uitgelegd:
‘Time domain simulations’ verwijzen naar de simulatie van fysieke systemen waarbij de veranderingen over tijd worden geanalyseerd. Deze simulaties zijn belangrijk voor het begrijpen van hoe systemen zich zullen gedragen onder verschillende omstandigheden.
Interactieve workshops met maritieme professionals en studenten van TU Delft
In het kader van dit project werden interactieve workshops georganiseerd voor zowel maritieme professionals als studenten van de TU Delft. Deze workshops boden de deelnemers de mogelijkheid om hun eigen AI-zeilagenten, ook wel ‘digitale kinderen’ genoemd, te ontwerpen en te ontwikkelen. Deze agenten, die gebruikmaakten van de principes van ‘Reinforcement Learning’ (RL) en geïntegreerd waren met digitale modellen van de Optimist-zeilboot en het Offshore Basin, ondergingen uitgebreide tests binnen het geavanceerde ‘Time domain simulations framework’ XMF.
Parallel hieraan werkten de ingenieurs van het modeltestteam aan de aanpassing van de Optimist-zeilboot, uitgerust met geavanceerde, computergestuurde systemen voor de besturing van het roer, het zeil en het gewicht. Zij zorgden ook voor de essentiële communicatieverbindingen binnen het Offshore Bekken, wat cruciaal was voor het succes van het project.
De eerste AI-bestuurde Optimist: een spannend succes
De kernvraag binnen het ‘AI Sail’-project was of de zorgvuldig getrainde RL-agenten in staat zouden zijn om zelfstandig een echte Optimist te zeilen in het Offshore Bekken van MARIN. Deze vraag werd met een overtuigend positief antwoord beantwoord!
Toch was deze baanbrekende prestatie niet zonder zijn uitdagingen. De agenten moesten soms extra manoeuvres uitvoeren, en bij momenten viel de Optimist stil, met de boeg recht in de wind. Desondanks, door bekwaam gebruik van het roer en het aanpassen van het gewicht, slaagden verschillende agenten erin om opnieuw wind in de zeilen te krijgen en zo effectief hun koers te vervolgen.
