Si esperas en el puerto de London Gateway, innumerables barcos pasarán por tu lado, gigantes que gimen bajo su peso mientras atraviesan el agua.
Hace tiempo, esos barcos habrían sido solo una cáscara vacía para el transporte, dependiendo del viento y de las personas a bordo para mantener el barco avanzando. Pero a medida que la tecnología se ha desarrollado, también lo ha hecho la complejidad de los barcos. Si bien aún no está 'sin hombres', la industria marítima se guía por los datos que recopila a bordo y en tierra, y ya no depende únicamente del juicio humano.
A medida que avanzamos hacia una flota globalmente digitalizada, esos barcos necesitarán un sistema complejo de infraestructura digital para mantenerse conectados a tierra, entre sí y para procesar la información a bordo.
Naves digitales
Los barcos son ahora, si no ciudades móviles, ciertamente pequeños pueblos móviles. El crucero de 2022, 'Wonder of the Seas', puede albergar a casi 7.000 personas, todas las cuales esperan conectividad a Internet en todo momento. Pero la cantidad de personas que exigen conectividad ni siquiera comienza a compararse con la cantidad de sensores que recopilan datos, y esos sensores exigen ser escuchados.
Los datos se recopilan constantemente a bordo del barco. Los sensores monitorean el motor, el consumo de combustible, la velocidad del barco, la temperatura y datos externos como patrones climáticos y corrientes.
Según Marine Digital, el barco moderno genera más de 20 gigabytes de datos todos los días (aunque esto, por supuesto, varía enormemente según el tamaño y el propósito del barco). La conclusión importante es que no se trata de una tarea sencilla y no existe un enfoque único para todos.
Para la empresa de gestión de barcos Thome, hay menos TI a bordo que en tierra. “Tratamos a todos los barcos como una pequeña oficina”, dijo Say Toon Foo, vicepresidente de TI de Thome Group. “En la mayoría de nuestros barcos, tenemos al menos un servidor”.
Como empresa de gestión, Thome no es propietario de los barcos con los que trabaja. En lugar de intentar procesar los datos a bordo, Thome procesa la mayoría en tierra y se comunica con las tripulaciones a través de una terminal de muy pequeña (VSAT).
Los VSAT conectan los barcos fijándolos en un satélite geoestacionario y pueden ofrecer tasas de descarga entre 256 kbps y 90 Mbps, y tasas de carga generalmente entre 100 bps y 512 kbps. Esto palidece en comparación con la descarga de 20 Gbps y la carga de 10 Gbps de 5G, pero no hay mástiles 5G en medio del océano.
“Tenemos una buena velocidad [con el VSAT], pero no todo puede ejecutarse desde el satélite, por lo que necesitamos ese servidor. Pero el VSAT significa que si tenemos una complicación, podemos compartirla con el personal en tierra”, explicó Toon Foo.
El bien es, por supuesto, relativo. Pero, por suerte para Thome, la empresa de gestión de envíos no necesita procesar los datos en tiempo real. En cambio, la empresa depende principalmente de las actualizaciones de datos diarias o por horas transmitidas a través del VSAT, que no es del todo confiable, que se procesan en su sala de servidores en el sitio o, en la mayoría de los casos, se envían a la nube.
Como enfoque, el envío de la mayoría de los datos a tierra para ser procesados parece ser la norma.
Columbia Shipmanagement utiliza una sala de control de optimización y rendimiento única (POCR y/o centro de rendimiento) como parte de su oferta. El POCR permite a los clientes optimizar el rendimiento de navegación, operativo y comercial mediante el análisis de los datos recopilados a bordo del barco y en tierra.
“Los barcos están directamente en contacto con el Performance Center”, dijo Pankaj Sharma, director de optimización del rendimiento digital de Columbia Group. “Revisamos proactivamente las rutas antes de la salida, buscando eficiencia, seguridad y protección. Luego, a medida que la embarcación se mueve, el sistema monitorea y crea alertas a las que nuestro equipo reacciona las 24 horas del día, los 7 días de la semana”.
Con más de 300 barcos para administrar, gran parte de esto está automatizado en un sistema de semáforos (verde significa bueno y las alertas solo se encienden cuando cambia el color).
Parte de esto luego se procesa en el sitio, pero la gran mayoría está impulsada por la nube. “En este momento estamos en Azure, pero también hemos usado AWS y tenemos una instancia privada donde tenemos nuestro propio espacio de alojamiento en la nube”, agregó Sharma.
Edge a bordo
Tener poder computacional a bordo del barco es completamente posible, pero tiene desafíos. Hay espacio limitado en un barco, y también hay limitaciones de peso, mientras que los ingenieros o especialistas en TI no son la norma en la tripulación.
El proveedor de sistemas perimetrales Scale Computing diseñó un servidor para solucionar estos problemas, uno que ha sido utilizado por el transporte marítimo de Northern Marine.
“En cuanto a Northern Marine, inicialmente trabajaron con servidores en rack tradicionales de 19 pulgadas a bordo de los barcos: dos servidores HPE y una caja de almacenamiento separada”, dijo Johan Pellicaan, vicepresidente y director general de Scale Computing.
“Hace poco más de un año, comenzaron a utilizar un sistema informático Edge empresarial basado en Intel, el Scale Computing HE150. Esta es una computadora de tamaño nano”.
Las ofertas de Scale se basan en microcomputadoras estrechamente integradas. El HE150 y el HE151 se basan en los sistemas barebone NUC (próxima unidad de computación) de Intel, que ejecutan el software de clúster HC3 de Scale. Usan significativamente menos energía que un servidor tradicional de 19 pulgadas y ocupan una pequeña fracción del espacio.
Los servidores tradicionales “necesitan alrededor de 12 núcleos y de seis a nueve gigabytes de almacenamiento en un clúster de tres nodos como mínimo absoluto. En nuestro caso, necesitamos un máximo de cuatro gigas por servidor y menos de un núcleo”.
Esto significa que el software Scale tiene una sobrecarga menor: "En el mismo tamaño de memoria, podemos ejecutar muchas más máquinas virtuales que otras", afirmó Pellicaan.
El Edge se define realmente por el tipo de trabajo realizado en lugar de la ubicación, por lo que es justo decir que la industria del transporte marítimo está utilizando Edge, ya sea a bordo o en tierra.
Automatización: ¿podríamos tener naves no tripuladas?
En muchas industrias, el próximo paso para la digitalización es la automatización. En el sector marítimo, esto plantea la posibilidad de barcos no tripulados, pero Sharma de Columbia explicó que esto sería complejo de entregar, dada la latencia impuesta por las comunicaciones de barco a tierra.
“Cuando hablamos de salas de control, que tendrían una intervención activa en las operaciones de los buques, la latencia es muy importante”, dijo. “Cuando piensas en vehículos autónomos, la latencia con 5G es lo suficientemente buena para hacerlo. Pero con los barcos, la latencia es mucho peor. Estamos hablando de la comunicación por satélite. Estamos hablando de una Internet muy lenta con pérdida de conexión y puntos ciegos”.
El hecho es que la conectividad satelital simplemente no es lo suficientemente rápida como para permitir que los barcos den el paso hacia el trabajo autónomo y la automatización total.
“Hay suficiente ancho de banda para intercambiar datos de sensores y maquinaria, y eventualmente enviarlos a tierra. Pero la latencia es un gran problema y es una barrera para pasar al envío autónomo o semiautónomo”.
Gran parte de esto hace que parezca que los barcos están en el fin del mundo, en lugar de en el borde. Pero los barcos no viajan a velocidades dramáticamente rápidas como otros vehículos, por lo que la latencia puede ser un problema menor de lo que cabría esperar.
Un buque portacontenedores relativamente rápido podría alcanzar los 20 nudos (37 km por hora), en comparación con un avión que podría alcanzar las 575 mph (925 km/h), lo que significa que la mayoría de las veces, las actualizaciones cada hora serían suficientes, pero no siempre, hay muchos incidentes donde las respuestas rápidas son esenciales, e incluso entonces las cosas pueden salir mal.
Por ejemplo, en un incidente muy reportado en 2021, un buque portacontenedores bloqueó el Canal de Suez durante seis días. Vale la pena explorar el incidente para preguntar si tener más cómputo a bordo (incluso si es solo un servidor) podría haber ayudado a evitar el problema.
¿Podría la TI a bordo haber ayudado a prevenir el bloqueo del Canal de Suez?
En marzo de 2021, el 'Ever Given', un barco propiedad de Shoei Kiden Kaisha, alquilado a Evergreen Marine y administrado por Bernhard Schulte Shipmanagement, encalló en el Canal de Suez en Egipto, con la proa y la popa encajadas en las orillas opuestas del canal de 200 m de ancho.
El bloqueo de la principal ruta comercial impidió el paso de 369 barcos, lo que representa 9.600 millones de dólares en comercio. El accidente se debió a fuertes vientos (alrededor de 74 km por hora) que empujaron el barco de 400 metros fuera de su curso, y las autoridades egipcias especularon que los errores técnicos o humanos pueden haber jugado un papel, aunque esto fue negado por las empresas involucradas.
El clima es algo que no se da por sentado en la industria marítima. “Los datos basados en el clima fueron el primer proyecto de aprendizaje automático que hicimos en el POCR”, dijo Sharma. Si bien esta investigación no se centró en un incidente como el bloqueo del Canal de Suez, Columbia exploró el impacto del viento en la eficiencia.
“El clima es un factor realmente importante”, explicó Sharma. “Un viaje con mal tiempo mal planificado puede aumentar el consumo de combustible entre un 10 y un 15 por ciento, mientras que un viaje bien planificado puede ahorrar un cinco por ciento.
La compañía “realizó un proyecto en el que obtuvimos datos de alta frecuencia de la posición AIS del barco, y cada 15 minutos los superponemos con datos de velocidad, datos de consumo y datos meteorológicos. Luego pusimos esto en un algoritmo de aprendizaje automático y obtuvimos algunos resultados excepcionales”, dijo.
En lugar de poder trabajar a 20 o 30 grados, la empresa pudo operar a 5 grados. “Se convirtió en un mapa de calor en lugar de una fórmula genérica y así pudimos predecir la pérdida de velocidad de manera muy efectiva”, dijo.
Simulando barcos
Evert Lataire, director de la Universidad de Tecnología Marítima de la Universidad de Ghent en Bélgica, realizó un análisis de datos utilizando sitios web de seguimiento de barcos para encontrar lo que sucedió en el incidente del Canal de Suez, atribuyendo gran parte de esto al 'Efecto Banco', un efecto de la hidrodinámica en aguas poco profundas.
DCD contactó a Lataire para averiguar si cree que tener más cómputo a bordo podría prevenir desastres como el bloqueo del Canal de Suez.
La investigación de Lataire no requiere una potencia informática intensiva, el análisis de datos en tiempo real puede tener un gran impacto en el control. Cuando un barco está en el mar, los datos se pueden recopilar en torno a su posición, pero no el impacto de las fuerzas en el barco.
“El agua circundante tiene un enorme impacto en el barco y en su comportamiento. Un barco que navega en aguas poco profundas tendrá un radio de giro totalmente diferente en comparación con aguas profundas, con una magnitud de cinco. Entonces, el diámetro que necesitas para hacer un círculo con tu barco será cinco veces mayor en aguas poco profundas que en aguas profundas”.
Aquí es donde entró en cuenta la hipótesis del banco para el desastre del Canal de Suez. Según Lataire, la tripulación del barco se habrá dado cuenta de que algo andaba mal, pero para entonces ya habría sido demasiado tarde.
“Una vez que estás allí, se pierde. En primer lugar, no debes meterte en esa situación”, dijo Lataire.
La informática Edge a bordo podría ser suficiente para alertar a la tripulación y a la empresa de gestión del barco de que iba a surgir un problema, pero aún no es capaz de predecir ni prevenir el resultado.
La investigación de Lataire genera cálculos que luego se pueden usar para crear simulaciones, pero esto no es posible actualmente en tiempo real en el barco. Lataire cree que los barcos autónomos llegarán a buen término, pero se limitarán a pequeños barcos urbanos, o a viajes simples como los que se realizan en transbordadores, en un futuro próximo. En un futuro lejano, esto podría expandirse aún más.
El barco 'sin hombre' todavía es un trabajo en progreso, pero el barco digitalizado e 'inteligente' se practica ampliamente. Mediante el uso de una combinación de computación Edge a bordo, computación en tierra y en las instalaciones, la nube, junto con VSAT para conectividad y satélites geoestacionarios, los propios barcos y quienes los controlan pueden tomar decisiones basadas en datos.
Hasta que podamos encontrar una solución al problema de la latencia de los barcos, la automatización seguirá siendo un sueño imposible y los marineros conservarán sus trabajos. Pero con los avances tecnológicos, es solo cuestión de tiempo.