“自主航运”畅想“无人船”未来
2018-07-26 08:38 | 航运交易公报 船舷内外
不同于以往“远程遥控”的概念,中国无人船行业正在将目光投向“无人自主驾驶”领域,以期通过人工智能技术破解当下无人船技术的现实尴尬。
科技的发展已经将航运业带到了“无人船时代”,业界孜孜不倦探索无人船理念和技术的新突破。基于地图测绘技术和人工智能技术,航运业正在经历着深刻变革,智能辅助驾驶、船舶通讯物联网以及无人自主驾驶等成为行业热点。
7月10日,在上海自贸试验区金桥管理局与上海组合港管委会办公室、上海市浦东新区航运发展促进中心、浦东航运专委会(筹)、上海航运和金融产业基地等部门联合举办的“智能航运”论坛上,一项对无人船技术的新探索刷新了行业认知。
不同于以往“远程遥控”的概念,中国无人船行业正在将目光投向“无人自主驾驶”领域,以期通过人工智能技术破解当下无人船技术的现实尴尬。《航运交易公报》进行了特别追踪,独家专访了该智能航运项目的主要负责人——迈润智能科技(上海)有限公司(迈润智能科技)总经理胡春生和上海航运和金融产业基地执行主席张兵华。
“远程遥控”到“自主航运”
相较传统船舶,无人船能够通过精准、快速的专家决策系统进行自主航行,并在智能化足够的基础上,作出突发应急反应,从而从根本上减少人为因素对船舶航行安全的影响,有效保障人船货的安全。航海生活艰苦枯燥、单调易疲劳、弱光和逆光等各种不利条件,易导致船员对航道风险的忽视和误判,人为安全隐患难以消除。根据相关统计数据,与人为操作相关的安全事故占比达到62%。
张兵华向《航运交易公报》记者表示,船舶一旦遇险,就面临着重大的生命和财产损失,并往往伴随着天文数字的环境污染损失。以“桑吉”轮撞船事故为例,船员死亡32人,货物损失6000万美元,原油泄露污染损失以10亿美元计。无人船理念就是为解决一直困扰航运业的主要痛点:降低船员劳动强度,人工智能辅助决策减少人为失误,并基于此降低航运企业的运营成本。
事实上,在无人船技术领域,相关研究探索已经在进行之中。普遍的技术概念为“远程遥控”,即通过数据通讯和远程遥控系统在操作环境更好的岸上进行辅助操作,罗尔斯罗伊斯公司的无人船研发理念便基于此。在这种技术要求下,无人船需要有基站信号全覆盖,但目前来看,存在一定困难。
对此,张兵华解释称,在船舶远程遥控技术下,实时遥控视频数据传输量非常大,可高达每秒数百兆,但卫星数据传输速率很低,上传速率只有1M/s,而且信号不太稳定;实时视频数据量也是巨大,每天可达5T,而卫星通讯费用每月5G数据量的费用至少上千美元,对处于低迷的航运业而言,这项成本是难以承受的。此外,航运业是全球化的行业,岸基信号基站可满足数据传输速率的要求,但传输距离有限,船舶航行范围受限。船舶通讯物联网成为解决无人遥控船的解决方案,但布网成本高、时间长,信号覆盖率尚难以保证。
据介绍,目前的远程遥控船舶依旧是利用雷达技术,通过电磁波获得信息,再反映到中控系统,人为辅助船舶航行。但电磁波容易受到信号干扰,雷达可感知目标的距离、速度和方向也会相对受限。
为破解这些尴尬,在参考无人车“自主驾驶”技术的基础上,迈润智能科技依靠黑芝麻智能科技在图像和视频信号识别的全球领先技术,探索开发了一套船舶智能感知平台系统。基于该系统,理论上,传统船舶可实现“自主航行”,并可成为名副其实的“无人船”。
视觉感知技术是黑芝麻智能科技核心技术之一,涵盖了光学、传感器控制、图像处理、机器视觉、神经网络算法、神经网络高速计算等。黑芝麻智能科技的灵魂人物单记章早前主创的OminiVison,OminiVison是最早也是最具规模的一家研发手机摄像头技术的企业,至今仍占据市场的主导地位。
智能由“感知”到“认知”
胡春生向《航运交易公报》记者详细阐述了自主研发的船舶智能感知平台系统。简单来看,迈润智能科技是依靠可控光场技术,通过人工智能在目标识别与数据融合方面的应用,为船舶航行提供稳定可靠的感知和认知方案。
船舶航行的外部环境,无异于晴天、风雨、雾天和夜晚这四大天气系统,迈润智能科技的该套船舶智能感知平台系统便是全面考量了上述情况,研发而出的自主驾驶、决策和控制方案。
在技术实践上,胡春生介绍,迈润智能科技的船舶智能感知平台系统、依靠黑芝麻智能科技全球领先的光学摄像技术,进行环境识别,提供超清晰的影像资料;这些影像资料再与关乎船舶航行的多源信息进行融合,输入黑芝麻智能科技研发的船舶专用芯片感知平台,再基于领先的算法,进行数据分析梳理,最后形成准确的信号和指令,实现辅助和操控船舶航行的目的。
据介绍,该套船舶智能感知平台系统目前可感知和识别10~20海里的雷达扫射面积10平方米的目标,并且对船舶周围500米范围内,水面高度0.2米以上的特定事件或特定类型的目标识别率达99.99%,5海里以内多源视觉全景成像系统分辨能力优于3米。而伴随着更多数据收集,该套光学感知系统的技术指标还可以大幅度提升。在乐观情况下,该套系统可最早于2018年年底投入实践应用。
胡春生进一步向《航运交易公报》记者表示,黑芝麻智能科技的视觉感知技术最早是在无人车领域进行的实践,但他认为这项技术在无人船领域更具可实践性。船舶航行的海上环境相对广阔,此外速度较慢,在全方位感知识别并判断周围环境后,虽然船舶操作反应没有汽车灵敏,但即便遇到危险,也有时间进行应急处理,且决策并下达船舶执行命令的操作性更强。此外,与远程遥控的技术应用不同,该套船舶智能感知平台系统使用船舶专用芯片存储和处理数据,可实现数据高度压缩,并通过通讯卫星实现实时监控,在理论上,也具备完全自主驾驶的技术基础。
但胡春生也坦言,当前的无人船技术研究和应用还处在初级阶段,此外在环境法规未完全明确之前,迈润智能科技的船舶智能感知平台系统意在更多关注有人船的辅助驾驶功能。除了减少人为失误外,对于航运企业运营而言,船员的人力成本可达到总运营成本的20%左右。在航运业高速增长不再的当下,应用船舶智能系统最多可减少70%的人力成本,这对于航运企业而言又提供了一个成本节省方案。
此外,在现阶段,船舶智能感知平台系统的相关技术也能为智慧海洋全海域的数字监控提供可能。目前来看,现有的海事监控主要依靠摄像头和AIS,信息均独立显示,并不直观;此外对船舶的航道风险判断需依靠海事监控人员的经验,应对风险还完全依赖现场执法人员。
而迈润智能科技研发的该套系统可以重构720度全海域3D视图,并可任意选择观察点和观察角度,融合AIS、地图、电子海图和摄像数据,实时显示航道状况、船舶影像、货物性质、吨位、吃水、速度、方向等重要数据,呈现对流域内或航道内船舶航行状态的可视化监控,这对于构建数字化的海洋信息系统尤为关键。