Garantindo Rotas Marítimas por Meio do Uso de Inteligência Artificial (IA)

A Inteligência Artificial, ou IA, continua a conquistar o mundo. No entanto, seu impacto não se limita apenas a conversas por meio de chatbots e assistentes virtuais. Ela está sendo usada em várias indústrias para reduzir custos e chances de erro humano, melhorar a eficiência, trazer mais sustentabilidade e introduzir melhores precauções de segurança.

O setor marítimo é uma dessas indústrias onde a IA demonstra um enorme potencial e está revolucionando sua forma de operar, o que tem grande importância, pois a indústria marítima é responsável pelo transporte de mais de 90% do comércio mundial.

Dada a importância do setor marítimo no comércio global e o esforço das empresas em permanecer competitivas, a utilização de algoritmos de aprendizado de máquina nas operações de transporte é crucial. Com a economia global sendo um ambiente complexo e desafiador, até mesmo pequenas melhorias podem gerar benefícios substanciais.

Clique aqui para aprender tudo sobre investir em inteligência artificial.

O Alcance da IA na Indústria de Transporte Marítimo

Como sabemos, as rotas marítimas têm enorme importância na economia global por serem econômicas e ecologicamente corretas. Isso exige meios de transporte seguros e eficientes para mover mercadorias entre países ao redor do mundo. Portanto, torna-se vital usar IA para proteger essas rotas.

Neste contexto, tecnologias avançadas são aproveitadas para coletar, analisar, monitorar e responder a diversos desafios que as linhas de navegação enfrentam. Por exemplo, sistemas alimentados por IA fornecem dados em tempo real para rotas de navios e aprimoram a navegação, enquanto a vigilância constante por sensores impede ameaças de segurança. Além disso, algoritmos de IA analisam dados para prever necessidades de manutenção, reduzindo o tempo de inatividade e garantindo que os navios operem em desempenho máximo.

Como a NauticExpo estimou há alguns anos, a receita do transporte marítimo de carga global pode ultrapassar US$ 200 bilhões até 2023, mas, para que isso aconteça, a indústria “precisará adicionar IA ao seu arsenal de tecnologias digitais”.

Na indústria de transporte marítimo, a IA pode ajudar as empresas de navegação a automatizar tarefas, melhorar o planejamento, otimizar operações, tomar decisões mais acertadas e aumentar a segurança. Ela ainda auxilia no planejamento de distribuição, na otimização de carregamento e descarregamento, no agendamento inteligente e na adaptação às mudanças do mercado e à demanda. Além disso, o uso de IA pode ser de grande ajuda nos controles de navegação, na segurança dos sistemas de comunicação e na melhoria da resposta a emergências, contribuindo para a segurança geral do transporte marítimo.

Uma pesquisa da Navis constatou que um grande número de participantes concorda que a IA poderia ser envolvida na automação de processos, principalmente na atribuição de equipamentos de manuseio de contêineres e sistemas de convés. Outros participantes também veem o uso da IA em ações recomendadas e na previsão de volumes de portões, bem como no estocamento de embarcações. No entanto, a falta de tecnologia e expertise é o maior desafio com a IA, o que é compreensível, já que a tecnologia ainda é nova.

Para ajudar nisso, as empresas já começaram a tomar medidas. Por exemplo, a Orient Overseas Container Line (OOCL) colaborou com o braço de pesquisa da Microsoft na Ásia para melhorar as operações da rede de transporte marítimo por meio da IA. Como parte da parceria, a ideia foi treinar desenvolvedores de IA através de aprendizado de máquina e sessões intensivas de treinamento.

Utilizando Dados para Segurança

É importante notar que uma IA eficaz depende de dados — tudo, desde aprendizado até previsão, a IA necessita de conjuntos de dados diversificados e massivos para funcionar bem. Assim, à medida que a indústria marítima melhora seu trabalho com conjuntos de dados complexos e volumosos, pode construir novos sistemas de IA para ajudar os humanos a operar embarcações de maneira muito mais eficiente e segura.

Mais recentemente, cientistas da Universidade de Victoria e do Instituto Niels Bohr da Universidade de Copenhague usaram IA para prever a ocorrência de grandes ondas anômalas que danificam não apenas navios, mas também plataformas de petróleo. Os pesquisadores utilizaram enormes quantidades de big data, 700 anos de dados sobre movimentos oceânicos, para descobrir um modelo matemático que pode prever a probabilidade de tais ondas.

“No estudo, mapeamos as variáveis causais que criam ondas anômalas e usamos inteligência artificial para reuni-las em um modelo”, disse Dion Häfner, ex‑doutorando do Instituto Niels Bohr e autor do estudo científico, “que pode calcular a probabilidade de formação de ondas anômalas”.

Para isso, os dados foram coletados de boias em mais de 150 locais diferentes ao redor das costas dos EUA e territórios ultramarinos, 24 horas por dia. O estudo registrou 100.000 ondas como ondas anômalas. Usando aprendizado de máquina, os pesquisadores transformaram tudo em um algoritmo. O estudo constatou que essa onda anômala ocorre devido ao fator conhecido como “superposição linear”, algo que existe há 300 anos, mas agora é suportado por dados.

O que isso significa para a indústria marítima é que as empresas de navios de carga podem usar esse algoritmo para prever quando o risco de uma onda perigosa ocorre e, assim, planejar suas rotas com antecedência.

Além disso, organizações como a Singapore Management University (SMU), a Fujitsu e o Instituto de Computação de Alto Desempenho (IHPC) da A*STAR também vêm trabalhando há algum tempo no desenvolvimento de tecnologias de big data e IA para a gestão do tráfego de embarcações no porto de Cingapura, bem como nas rotas marítimas mais movimentadas do mundo, os Estreitos de Cingapura e Malaca.

Essas organizações têm desenvolvido tecnologias que utilizam dados do mundo real para melhorar a previsão de congestionamento e identificar possíveis colisões. A ideia é ter uma tecnologia de coordenação de tráfego marítimo de próxima geração, semelhante ao controle de tráfego aéreo.

Com esse avanço dos navios autônomos, segundo o professor Lau Hoong Chuin, Diretor de Laboratório da SMU e Investigador Principal do Urban Computing and Engineering Centre of Excellence (UCE CoE):

“A tecnologia pode potencialmente transformar a gestão do tráfego de embarcações, reduzindo erros humanos e melhorando a segurança da navegação.”

Enquanto isso, o Porto de Tuas, em Cingapura, pretende ser o maior porto totalmente automatizado do mundo até 2040, utilizando o Sistema de Gestão de Tráfego de Embarcações de Próxima Geração (NGVTMS) desenvolvido pela Autoridade Portuária Marítima de Cingapura.

Automatizando a Indústria de Transporte Marítimo

Já se passaram mais de uma década desde que o aprendizado de máquina e a IA vêm moldando o cenário marítimo, e isso continua crescendo. Uma das áreas em que o desenvolvimento tem ocorrido é a navegação não tripulada para certas tarefas, como navios autônomos cruzando rotas marítimas movimentadas com segurança ou navegando por canais de transporte complexos.

De acordo com um relatório conjunto de 2023 da Lloyd’s Register e Thetius, consultoria de inovação marítima, os mercados de autonomia de embarcações e sistemas impulsionados por IA valerão, combinados, US$ 5 bilhões em cinco anos.

Com o aumento do número e tamanho dos navios, houve um crescimento nas colisões potenciais. Segundo a Agência Europeia de Segurança Marítima, 4.000 colisões e incidentes foram relatados anualmente entre 2014 e 2019, com a grande maioria deles (até 96%) atribuída a erro humano.

Como resultado, navios autônomos e controlados remotamente estão sendo testados com sensores, utilizando radar, LIDAR (Detecção e Medição por Luz), sonar, GPS e AIS, que fornecem dados para auxiliar na navegação.

Em 2018, a Sea Machines Robotics e a dinamarquesa A.P. Moller-Maersk colaboraram para testar um sistema alimentado por IA em um navio porta-contêineres, sendo a primeira vez que a indústria marítima viu a instalação de visão computacional juntamente com LiDAR e software de percepção a bordo para melhorar e aprimorar as operações de trânsito.

Para isso, a Sea Machines adotou uma solução baseada em IA, semelhante aos sistemas de assistência orientados por dados encontrados em carros, para melhorar a consciência situacional no mar, bem como a identificação e rastreamento de objetos. A solução utiliza sensores avançados para coletar um fluxo contínuo de informações do ambiente ao redor da embarcação, que são usadas para identificar e rastrear conflitos potenciais e, então, exibidas de forma eficiente para facilitar operações marítimas mais seguras e eficientes.

A automação da indústria de transporte marítimo está ganhando tração significativa. A empresa japonesa de navegação Mitsui OSK Lines (MOL) e a empresa chinesa de tecnologia SenseTime, conhecida por sua colaboração com a Honda em carros autônomos, estão agora conduzindo pesquisas para aproveitar a IA em sistemas de reconhecimento de imagens de navios.

Nesse contexto, o sistema da SenseTime utiliza câmeras de ultra-alta resolução e uma GPU para identificar automaticamente embarcações na área circundante, a fim de ajudar a impedir colisões de grandes navios com menores e melhorar a segurança.

Essa tecnologia de reconhecimento de imagens, desenvolvida combinando IA de aprendizado profundo com a vasta experiência marítima da MOL, também pode ser usada para monitorar rotas marítimas.

Recentemente, em novembro, a Michigan Central, braço de inovação em mobilidade da Ford e hub tecnológico Newlab, lançou um projeto piloto para automatizar a indústria de transporte marítimo. Durante esse projeto de oito semanas, os parceiros testaram uma embarcação autônoma da Mythos AI que mapeia digitalmente o cenário subaquático no Porto de Monroe, em Detroit, e nas vias navegáveis dos Grandes Lagos circundantes.

Ao criar um gêmeo digital da área, a embarcação pretende fornecer às navios de carga insights maiores para melhorar seus processos. Os dados coletados serão usados para criar rotas de transporte totalmente autônomas, treinar embarcações autônomas no futuro e implantar barcos autônomos de baixa emissão. Geoff Douglass, CEO da Mythos AI:

“A tecnologia de embarcações autônomas remodelará a logística marítima. Escalar essa inovação para outros portos transformará sistemas antiquados, reduzirá emissões e impulsionará o crescimento econômico em escala global.”

Empresas que Utilizam IA para Garantir Rotas Marítimas

Uma pesquisa global de IA da McKinsey de 2019 encontrou um aumento de quase 25% ano a ano (YoY) no uso de IA em processos empresariais padrão em várias áreas de negócios. A logística, em particular, é uma indústria impulsionada por IA graças ao grande potencial da tecnologia para melhorar a indústria marítima ao eliminar tarefas rotineiras.

Mas isso não é tudo. O estudo transversal de diferentes indústrias da McKinsey sobre adoção de IA constatou que os primeiros adotantes com uma estratégia proativa no setor de logística desfrutaram de margens de lucro superiores a 5%.

A IA pode claramente proporcionar benefícios consideráveis às operações de navegação, e aqueles que realmente tomam medidas e começam a incorporar IA em seus negócios podem construir redes mais eficientes, ter vantagem sobre a concorrência e estar melhor preparados para o futuro.

Hoje, há várias empresas que estão explorando e implementando IA para rotas marítimas seguras.

1. Rolls Royce

A Rolls-Royce é uma dessas empresas que tem trabalhado em navegação autônoma e no uso de IA para aprimorar a navegação e a segurança nas operações marítimas. Ao longo dos últimos anos, a empresa revelou várias soluções para mitigar riscos de segurança, incluindo o sistema Intelligent Awareness (IA) e embarcações comerciais totalmente autônomas. Por seus esforços, a Rolls-Royce fez parceria com a Intel e o Google.

Em 2022, a Rolls-Royce experimentou uma notável melhora financeira, com sua receita subindo para £12,691 bilhões, um aumento substancial em relação aos £10,947 bilhões do ano anterior. A empresa também reportou um aumento significativo no lucro operacional subjacente, atingindo £652 milhões, marcando uma melhoria de £238 milhões comparado ao ano anterior.

2. Wärtsilä

A empresa de tecnologia Wärtsilä é outra envolvida no desenvolvimento de tecnologias de navegação inteligente, incluindo o uso de IA para navegação e segurança. A companhia tem construído soluções de porto inteligente, comunicações de dados seguras entre navio e terra, e interoperabilidade na e-navegação.

A empresa reportou um aumento de 6% na captação de pedidos, atingindo EUR 6.074 milhões, acima dos EUR 5.735 milhões do ano anterior. Também observou um aumento significativo de 22% nas vendas líquidas, totalizando EUR 5.842 milhões, comparado aos EUR 4.778 milhões em 2021, com 48% dessas vendas atribuídas a serviços.

3. Nippon Yusen Kabushiki Kaisha

Nippon Yusen Kabushiki Kaisha (NYK), uma importante empresa japonesa de navegação, demonstrou seu sistema de prevenção de colisões em 2021. O Orca AI, que utiliza sensores de visão e câmeras térmicas além de algoritmos alimentados por IA, foi projetado para que as embarcações tenham um novo sistema de apoio de vigia que lhes oferece visibilidade aprimorada, especialmente em condições difíceis, evitando assim erros humanos.

No exercício fiscal de 2022, a Nippon Yusen Kabushiki Kaisha (NYK) possuía liquidez substancial, com caixa e depósitos de aproximadamente US$ 1,9 bilhão. Também reportou um montante considerável de contas a receber, incluindo ativos comerciais e contratuais, em quase US$ 2,9 bilhões, com seus ativos de estoque em torno de US$ 466 milhões.

Principais Players

A.P. Moller-Maersk, uma das maiores empresas de navegação do mundo, tem utilizado ativamente tecnologias digitais e IA para otimizar as operações de transporte e melhorar a segurança.

Enquanto isso, a Sea Machines Robotics, empresa baseada em Boston, desenvolve sistemas de controle de embarcações autônomas que incorporam IA para aumentar a segurança e a eficiência nas operações marítimas. A empresa é creditada por ter pioneirado o primeiro sistema de controle de grau industrial projetado para permitir a operação autônoma e remota de embarcações comerciais, incluindo barcos de trabalho. Também está desenvolvendo tecnologia avançada de percepção para diferentes tipos de embarcações, juntamente com tecnologia de assistência à navegação.

Em seguida, há o gigante da navegação MSC, que se orgulha de lançar a coleta de contêineres baseada em ID, uma primeira na indústria. Em vez de usar um código PIN para liberar contêineres e transportá-los, a tecnologia basicamente utiliza ID e dados biométricos, tornando o processo mais eficiente e seguro.

A Kongsberg Gruppen, com sede na Noruega, também tem participado do desenvolvimento de soluções autônomas e impulsionadas por IA para a indústria, com outros participantes sendo Bedrock Ocean Exploration, Ladar, Soshianest, i4 Insight, Buffalo Automation, Arinto Maritime GmbH, Vake e Massterly.

Conclusão

Como vimos, a IA tem sido amplamente implementada e traz benefícios na indústria de transporte marítimo em termos de agendamento e manutenção preditiva, navios autônomos, previsão de rotas, organização da posição de contêineres, otimização do consumo de combustível, redução de emissões, simplificação das operações de back‑office, previsões de demanda e precificação dinâmica.

Claro, a IA não está isenta de problemas, com obstáculos principais em sua adoção generalizada sendo a escassez de habilidades específicas, baixa qualidade dos dados, falta de estratégia clara e questões de confiança. Sem mencionar que a grande maioria das grandes embarcações realmente não possui a capacidade de comunicação adequada. Além disso, há barreiras regulatórias à ampla adoção da IA.

Apesar de tudo isso, o potencial da IA é simplesmente difícil de ignorar, com sua implementação recebendo apoio crescente. Com o tempo, à medida que a tecnologia avança e o uso da IA cresce no setor, estamos destinados a testemunhar uma grande transformação na indústria de transporte marítimo.

Clique aqui para aprender sobre inteligência geral artificial.