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无人驾驶船:高科技“幽灵船”借力AI,没有水手亦可起航

 西当源 2020-04-05

没有水手的船只可以使人类免受伤害,而这种可能性并不是它们唯一的潜在优势。没有船员,托运人可以节省通常用于工资的开销,让船只远离海岸的时间更长,在不浪费住宿空间的情况下,尝试更有效的设计,污染排放也会更少。到2030年,自主航运市场预计将从目前的900亿美元增长到1300多亿美元。但这项技术仍处于早期阶段,特别是针对面向公海的大型船舶,这意味着测试仍然至关重要。今年,两个截然不同的项目将押注于海上自动化航行

总部位于德克萨斯州奥斯汀的海洋无限公司(Ocean Infinity)是一家从事海底勘探的公司。英国法瑞姆市率先使用了大型的无人勘测船,他们称之为无敌舰队(Armada)。到2020年底,该公司的15艘全长69120英尺的全尺寸商船将开始绘制海底地形图,并检查水下基础设施,如电信和风力发电场电缆,以及油气管道。与此同时,总部位于康涅狄格州切斯特(Chester)的非营利性海洋研究与探索组织ProMare和科技公司IBM正在合作,将于9月份送一艘49英尺长的完全自主三体船(一艘只有一个主船体和两个较小外伸船体的船)横渡大西洋。这艘被称为“五月花”的自主船只(Mayflower),将大致追溯1620年“五月花”号从英格兰普利茅斯到马萨诸塞州普利茅斯的航行。这是一趟让一艘无人驾驶的船只与潜在的风暴之海进行较量的旅程。

这两个测试代表了不同类型的自动化。在无敌舰队中,每艘船仍然需要人类留在其中。而在五月花计划中,人们将不再被需要。

远程机器人

近岸海洋调查和检查工作目前由船员船只进行,小到小船,大到250英尺以上的船只。他们通过在身后拖拽雷达、声纳和光学传感器或在水下部署远程操作车辆(ROVs)来收集数据。调查船通常以一种被称为“移动草坪”的模式在一个特定的区域内来回拖网,以建立一幅海床或海浪下基础设施的图片。海洋无限公司希望以同样的方式扫描这些区域——但不需要船员。此外,它还计划雇佣成双或成组的无敌舰队船只,而不是像一般的船员测量船那样单枪匹马。“海洋无限”项目总经理丹·胡克(Dan Hook)表示,通过这种方式,“我们可以更快地覆盖该地区,并进入下一个区域。”为了进行这些扫描,无敌舰队的船只可以部署各种各样的有效载荷,包括能够收集水下2万英尺深的声音和视觉数据的水下机器人。

船队不会完全独立地执行这些任务。在陆地上的控制站(无论是在英格兰的汉普郡还是在奥斯汀)的专业水手将24/7全天候地监督这些船只,使它们更像远程驾驶的无人驾驶飞行器,而不是真正的自动驾驶船只——但仍然比完全载人的船只参与人数少得多。该系统将依靠卫星通信、数据链路和机载摄像机,以及预先编制的任务计划。

今年晚些时候,联合国国际海事组织(International Maritime Organization)也在就未来的自主航运开展自己的实践活动。该组织认为,该舰队的船舶是“受监督的自动化”船舶,而不是完全独立的船舶。除了海上监管之外,Ocean Infinity预计,当舰队返回海岸时,这些船只还将被要求船上的人类驾驶员驾驶它们进出港口。

胡克说,该系统将进行初步试验,首批10艘无敌舰队舰艇定于今年晚些时候开始访问欧洲和西非的几个港口。海洋无限公司的试航将”扩大该项目在北美和其他地区的航程,同时也给了海洋无限公司一个评估其舰队需要何种安全级别的机会。胡克说,为了保护通讯联系,该公司投资了标准的海上网络安全,以及用于监控网络入侵的额外探测系统。尽管海盗在欧洲海域并不常见,“无限海洋”还是在船只安全方面做了巩固。这些船有可锁定的舱口和倾斜的船舷,使得甲板难以接近。一种被称为“舰船自我意识”的自动化系统可以使舰队舰船避开未知的船只。“我们有一种模式,船只将远离任何物体,”胡克解释说。“因此,这艘船可以通过编程避开海盗活动。”

独自在海上

今年9月,一艘由太阳能、柴油和帆船联合驱动的无人驾驶船舶MAS号将离开英国前往马萨诸塞州。IBM Edge Computing的首席技术官罗布·海伊(Rob High)表示,这种远洋船舶自动化未来的设想并不依赖于人类控制器MAS将通过一个IBM开发的名为AI Captain的人工智能系统自主导航,独立于人类操作,可以做出自己的决定。虽然这艘船在大部分航程中都将有卫星连接,允许人们监督检查,但当它通过没有通信连接的区域时,它将完全依靠人工智能船长。该系统采用机载传感器,包括雷达、激光雷达和照相机,以及一个基于卫星的海洋定位跟踪程序。人工智能船长使用这个输入来获取周围环境,并将其与一个包含100多万张航海图像的数据库进行比较。它依靠这些信息,以及标准的海事规则和海况,来生成一个风险地图。这个工具可以让机器人船长决定应对障碍、天气和通行的最佳方式。必要时,它可以使船改变航向、速度或功率。

尽管MAS背后有先进的技术,但在它两到三周的航程中,仍面临许多障碍,包括缺乏像无敌舰队船只那样的人力监督。法诺夫承认,这艘船不能保证百分之百成功。不过,400年前探险者们离开普利茅斯时,他们也不确定自己能不能成功。

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