2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of AI for autonomous ship handling to accelerate ocean-bottom exploration, and its demonstration at actual sea
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20H00284
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
橋本 博公 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30397731)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
青木 尊之 東京工業大学, 学術国際情報センター, 教授 (00184036)
松田 秋彦 国立研究開発法人水産研究・教育機構, 水産技術研究所(神栖), 主幹研究員 (10344334)
島 伸和 神戸大学, 理学研究科, 教授 (30270862)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 深層強化学習 / 自律操船 / AI / 測線トラッキング / 定点保持 / 実船実験 / マンマシンインターフェース / 海洋底探査 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，気象海象が複雑に変化する状況下において，海洋底探査に課せられた高度ミッションを達成するための自律操船AIの開発を行っている。今年度の研究実績の概要は以下の通り。
①深層強化学習により，海洋調査に用いられる測線トラッキング用の自律操船AIの開発を行った。風，波，潮流が混在する中での直線航路のトラッキングに加えて，測線の終了点から次の測線の始点を直線で繋いだ不連続な航路に対しても最小の偏差で追従可能とするために，測線と自船の位置関係をニューラルネットワークへの入力としている。開発したAIの評価のため，水産研究・教育機構の漁業調査船「たか丸」を使用して，AIの舵角指示をディスプレイに表示し，船員（人間）がそれに応じて操舵する半自動操船システムを構築した。そのうえで，複数回の実船実験を通じて，船内情報収集システムの検証やAIのトラッキング精度について検証を行った。本システムはAIの判断を効果的に伝達するインターフェースが重要であるため，複数の船員に操船してもらい改善すべき事項についてフィードバックコメントを収集した。
②風，波，潮流という外乱作用下での定点保持操船の自動化のために、舵角だけでなく，CPPのプロペラ翼角とバウスラスターのオンオフを行動に含めたプロトタイプのAIを開発し，「たか丸」で検証実験を実施した。
③水産技術研究所の海洋工学総合実験棟において，次年度に実施を予定しているAIによる定点保持操船の模型実験に向けた予備的実験を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
今年度は測線を自動でトラッキングする自律操船AIを開発し，実海域において実船を用いた検証実験を実施することができた。現時点でも人間と同程度の精度で操船ができており，AIの指示を受けて人間が操船をする半自動操船システムの要となるインターフェースの開発を進めている。一方，定点保持用の自律操船AIは当初予定よりも開発が遅れており，集中的に研究と検証を進める必要がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度は，自然外乱が存在する環境下での測線トラッキングおよび定点保持を行うAIを開発し，自走式模型船を用いた水槽試験により，シミュレーション環境で開発したAIを用いてどの程度の性能が得られるかを確認する。あわせて，半自動操船システムを用いた実船実験を実施し，模型船と実船での操船結果の差異を明らかにしつつ，実用化に向けてマンマシンインターフェースの改善を進めていく。
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