AI stabiliserer, når bølgerne går højt

Stabilisatorer benyttes tit på krydstogtskibe og færger af hensyn til komforten for passagererne. Der findes forskellige typer stabilisatorer, der typisk er en slags faste eller bevægelige finner, der dog alle har den ulempe, at de ‘koster’ ift. energi. Men det vil Dacoma lave om på med deres Airkeel, der desuden skal udstyres med kunstig intelligens.

AI skal kompensere for bølgerne
Dacoma har udviklet en stabilisator, der fungerer med opdrift i stedet for med ballast og dermed også med dynamisk stabilisering – deraf navnet Airkeel. I et innovationsforløb gennem AI Denmark arbejder Alexandra Instituttet og Dacoma på at træne kunstig intelligens, så teknologien kan forudsige bølgebevægelser og kompensere for dem. 

Dacomas Airkeel virker både, når fartøjet ligger stille, og når det bevæger sig. ”Det er ikke alle, der kan det,” siger Arnd Baurichter, CEO og ejer af Dacoma. Fordi Airkeelen ikke tilføjer nogen vægt, undgår den at højne fremdriftsmodstanden, forklarer han. 

Køl med opdrift sparer energi
”Vores Airkeel er luftfyldt, og det betyder, at man kan få fartøjer, der ikke er for lange, og fartøjer, der bevæger sig med høj fart, til at producere mindre bølger,” uddyber Arnd Baurichter. Normalt kræver det stor motorkraft at sejle med semi-planende fart, fordi der tabes meget energi, som man fx kan se på de hækbølger, der skabes af motorbåde.

Ved at løfte båden lidt op af vandet med opdrift, kan Airkeelen reducere en del af fremdriftsmodstanden, understreger han. ”I bedste fald kan man regne med fem til ti procents energibesparelse.”

Inspiration fra tumlinger
”Jeg fik faktisk ideen til systemet, da vores dejlige barnebarn lærte at gå her for cirka et år siden,” fortæller Arnd Baurichter. ”Jeg er jo fysiker, så jeg kom til at tænke over, hvad det egentlig er for en proces, man skal igennem for at kunne gå. Der er organer i det indre ører, der måler balance, og så er der en hulens masse muskler, der skal aktiveres og koordinere – det er da helt vildt fantastisk.”

”Når barnet så kan gå 10 meter, jubler alle og tænker, at det kan gå, men hvis du tager barnet med ud på isen om vinteren, vil du som voksen holde det i hånden også. Og det er i princippet det samme, vi gør med AI: Vi træner barnet til at blive bedre og bedre, men når det kommer ud i nogle ekstreme situationer, skal der være en voksen til stede.”

Er der en voksen til stede?
Parallellerne mellem tumlingen på isen og et skib i høj sø er tydelige: ”Hvordan kan vi garantere, at systemet fungerer, når kontrolsystemet styres af kunstig intelligens?” spørger Arnd Baurichter. ”I ekstreme situationer skal et andet system tage over og bringe skibet tilbage i en sikker situation.” 

Det er nøglen i et patent, Dacoma har, der er mere generisk end patentet på deres Airkeel, siger han. ”I princippet kan man bruge de samme algoritmer til alle stabilisatorer. Fly har det allerede, men skibsfart er måske lidt bagud.” Uanset hvad stilles der meget specielle krav til et kontrolsystem, der skal kunne reagere og indstille sig selv på meget forskellige situationer.

Sammen med Alexandra Instituttet startede Dacoma med at udvikle den dynamiske kontrol, som Arnd Baurichter spøgefuldt betegner som ‘den voksne kontrol’. ”Vi kiggede på forskellige mere matematiske måder at bruge kunstig intelligens på for at tune os ind på den rigtige metode.”

Som at balancere et omvendt pendul
Valget faldt på deep learning inspireret af det omvendte pendul, fortæller han: Ved at bruge en maskinlæringsmodel kan man let træne en såkaldt kartpole, der består af et omvendt pendul, der balancerer på en vogn, der kører på en skinne.

På et omvendt pendul ligger pendulets vægt over dets vippepunkt, så pendulet er ustabilt af natur og har derfor brug for påvirkning af ydre kræfter for at bevare sin stabilitet. Vognen skal således hele tiden køre frem og tilbage på skinnen for at undgå, at det omvendte pendul falder ned. Det kan den bl.a. lære vha. deep learning.  

Det omvendte pendul var den anden inspirationskilde, lyder det fra Arnd Baurichter. ”Princippet er det samme, og det er også den samme fysik, vi har med vores Airkeel.”

Hjælp til innovation
Dacoma får hjælp til innovationen fra flere forskellige aktører. Til udvikling af deres adaptive kontrolsystem har de bl.a. modtaget fondsstøtte fra Innovationsfonden, DigitaliseringsBoost og EUREKA/Eurostars, som har støttet projekterne Amcostar og Macorsat, der er hhv. afsluttet og ongoing, fortæller Arnd Baurichter.

”Alexandra Instituttets arbejde indgår som ét element i hele projektet. Det er meget succesfuldt, og det er fantastisk, hvor det bevæger sig hen lige nu, må jeg sige,” udtaler han tilfreds.