英國東英吉利大學(xué)近日表示，該校團(tuán)隊正與一家公司合作研發(fā)一種能在南極海域嚴(yán)酷環(huán)境下使用的無人駕駛船，這有助為科學(xué)家分析海平面上升原因并獲取更多重要數(shù)據(jù)。因?yàn)槭褂铆h(huán)境特殊，該無人駕駛船引發(fā)社會廣泛關(guān)注。
中國船舶工業(yè)集團(tuán)有限公司上海船舶研究設(shè)計院創(chuàng)新中心智能船部主任李鑫6日在接受科技日報記者采訪時表示，即使無人駕駛船已被用于南極環(huán)境，但要讓以遠(yuǎn)洋運(yùn)輸貨船為代表的大型商船真正走向無人化，還得等幾十年。
極地海域，飛濺的海水易在船面結(jié)冰
記者搜尋發(fā)現(xiàn)，在第34次南極科考中，珠海云洲智能科技有限公司的4艘無人船，在南極自然條件最惡劣的區(qū)域之一——恩科斯堡島周邊海域，完成了5平方公里海域多波束全覆蓋海底地形測量，為船舶航行和中國第5個南極科考站建設(shè)提供了基礎(chǔ)空間地理信息數(shù)據(jù)支撐。
在李鑫看來，用于極地海域的無人船，面臨的一大挑戰(zhàn)是船舶如何承受嚴(yán)寒環(huán)境考驗(yàn)。在氣溫低于零下50攝氏度的環(huán)境中，飛濺的海水會在船體表面結(jié)冰。由于船上無人值守，不能進(jìn)行除冰作業(yè)，大量的結(jié)冰會讓船上設(shè)備及系統(tǒng)無法工作，并影響船舶穩(wěn)性，因此需要大范圍采用防凍化設(shè)計。
報道稱，為解決這些問題，英國的研究團(tuán)隊正在篩選一系列涂層材料，以便讓船體表面“不粘”，飛濺的海水或雪花會從船體表面直接滑落而不造成影響。團(tuán)隊已在一個大型倉庫中模擬南極環(huán)境測試這些材料。
其實(shí)不僅是科考船，運(yùn)輸船方面的無人探索也已開始。
曾引起媒體高度關(guān)注的挪威“YARA Birkeland”號，被認(rèn)為是“海上特斯拉”。37英里航線的起始點(diǎn)為一處肥料生產(chǎn)工廠，終點(diǎn)為拉維克港口。如果依靠路面貨物運(yùn)輸，需要汽車運(yùn)輸4000車次，顯然在人力成本高的北歐，這并不經(jīng)濟(jì)。借助自身安裝的GPS、雷達(dá)、攝像頭和傳感器，“YARA Birkeland”號可自動穿梭于其他船只之間，還能在到達(dá)終點(diǎn)時實(shí)現(xiàn)自行?？?。
同樣在芬蘭，一艘渡船也在進(jìn)行無人化改造，原因是兩名老船員退休，年輕人又不會駕駛這艘船。無人化改造成為必由之路。
李鑫曾參加過國際海事組織有關(guān)無人船的幾次討論。他告訴記者，目前無人船或者無人艇并沒有嚴(yán)格定義，多是用功能性的描述字眼“遠(yuǎn)程控制、自主航行、自主決策”來形容。“好比籃球、足球會有不同的功能，但對球本身的材質(zhì)、壓力并不會有嚴(yán)格界定。”
雖然界定不清，但不可忽視的現(xiàn)實(shí)是，繼無人機(jī)、無人駕駛汽車后，無人航運(yùn)成為全球關(guān)注的熱點(diǎn)。此前有專家預(yù)測，未來全球無人航運(yùn)市場規(guī)模將達(dá)到萬億美元級別。
自主航行，相關(guān)人工智能尚弱
放眼全球，目前很多國家都已開展與無人船相關(guān)的研究工作，其目標(biāo)大體一致，都是為最終實(shí)現(xiàn)無人駕駛船舶做準(zhǔn)備，但研究著眼點(diǎn)略有差異。
早在上世紀(jì)80年代，日本就開始了船舶無人航行的研究，但受限于當(dāng)時的網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)，沒有真正實(shí)現(xiàn)船舶智能化，也沒有開展類似的針對智能船整體解決方案的研究，而只是開發(fā)出一些智能系統(tǒng)和智能相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
韓國的智能船舶主要是由造船廠主導(dǎo)，研究重點(diǎn)在于利用岸基資源，對船上的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析和評估。
歐洲的智能船研究聯(lián)合了多家單位，其思路是圍繞智能船舶的遠(yuǎn)程控制技術(shù)和無人自主航行的可行性開展研究工作。
李鑫告訴記者，在業(yè)內(nèi)探討中，無人船被分為兩個層面，一是遠(yuǎn)程遙控，另一個更高層面是無人自主，換言之不需要人的干預(yù)。“無論是科考船還是運(yùn)輸船，要實(shí)現(xiàn)對船只的遠(yuǎn)程遙控并非難事。從技術(shù)上來說，最核心的是要解決網(wǎng)絡(luò)安全和基于控制的船岸協(xié)同問題。”在李鑫看來，要實(shí)現(xiàn)更高層面的完全無人自主，還有更長的路要走。
航行中的船舶受力復(fù)雜，涉及前后左右上下六個維度的運(yùn)動。但與無人自主直接相關(guān)的人工智能，當(dāng)下尚處于弱智能階段，要落地還有很遠(yuǎn)。李鑫舉例說，“YARA Birkeland”號下水后第一年，仍需要有人駕駛，與其他船只不同的是，通過嵌在船舶里的機(jī)器模型，機(jī)器會通過自我學(xué)習(xí)的方式獲取駕駛技能，預(yù)計到2020年才能執(zhí)行完全自主操作。
與國外相比，我國的智能船舶的研究起步雖晚，但也取得了一定的成績。中國船舶工業(yè)集團(tuán)之前啟動的黎明工程項目計劃，以上海船舶研究設(shè)計院設(shè)計的綠色海豚系列3.88萬噸系列散貨船為基礎(chǔ)，由上海船舶研究設(shè)計院牽頭，多家單位參與，旨在國內(nèi)率先研發(fā)、建造一型具有國際先進(jìn)水平的智能示范船舶。
該項目首次嘗試將“智能”概念應(yīng)用于船舶領(lǐng)域，是我國對智能船舶關(guān)鍵技術(shù)研究的初步探索。該型船“大智”號成為全球首艘獲得船級社智能符號的船舶。
在此基礎(chǔ)上，2016年12月，工業(yè)和信息化部正式批復(fù)了高技術(shù)船舶科研項目——智能船舶1.0研發(fā)專項。預(yù)計11月底，專項的第一艘示范船——招商40萬噸礦砂船將被交付，該船通過多種智能系統(tǒng)和應(yīng)用，為船舶營運(yùn)提供更為安全、經(jīng)濟(jì)和高效的方案，在現(xiàn)階段，這也被認(rèn)為是對大型商船有效的輔助方式。
大型商船，無人化面臨技術(shù)和法規(guī)制約
除了科考，在李鑫看來，小型無人船有著廣闊的應(yīng)用場景。
比如在我國200海里專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)，每年禁漁期，海事部門要專門開出巡邏船，一走就是好幾個月。如果在某些固定點(diǎn)布設(shè)無人小船巡邏，進(jìn)行遠(yuǎn)程執(zhí)法取證，可以大大降低執(zhí)法成本。
在海洋環(huán)境監(jiān)測、海上搜救、防災(zāi)減災(zāi)等領(lǐng)域，已經(jīng)研制出了多型無人船試驗(yàn)樣機(jī)。
雖然前景被看好，但李鑫說，要對大型商船實(shí)現(xiàn)無人化，在技術(shù)和實(shí)用上還存在問題。
與無人駕駛汽車相比，無人船在技術(shù)上與之有相通之處，但由于航行方式和運(yùn)行環(huán)境的不同，在技術(shù)上也有其獨(dú)特之處。
無人駕駛船舶要進(jìn)入航運(yùn)，面臨諸多海事法規(guī)的限制。比如按照國際海事組織規(guī)定，海上航行船舶要遵循《海上航行避碰規(guī)則》，為此需要進(jìn)行可靠性測試。
國際海事組織之前表示，預(yù)計在2020年前，法規(guī)不會允許無人駕駛船只被投放下水航行，也不會出臺無人船立法。
業(yè)內(nèi)專家解釋說，船在開闊水域行駛，可以不需要人真正操作，但進(jìn)入繁忙水道，必須有人介入。按照國際勞工組織要求，需要有足夠人力來保障船只航行安全。真正的無人船首先涉及到減員問題，而要修改該法律條款，首先要證明不需要這么多人。此外，現(xiàn)行法律對必須有多少相關(guān)設(shè)備才能滿足航行要求做出了明確規(guī)定，真正的無人船在船載設(shè)備方面會有變動，可靠性如何，應(yīng)急情況下怎么辦，這些必須經(jīng)過驗(yàn)證后才會被允許航行，而到目前為止還沒有真正的相關(guān)驗(yàn)證。
