淺析智能航海現狀與趨勢＊

劉江，任席偉

淺析智能航海現狀與趨勢＊

劉江，任席偉

（武漢理工大學 航運學院，湖北 武漢 430063）

人類的航海事業自遠古時期走到今天，從遠古時期的鑿木為舟到揚帆起航，從千帆競發再到蒸汽動力，從蒸汽動力再到船舶的自動化信息化。人類的航海事業又何嘗不像一艘在浩瀚的海洋里乘風破浪的理想之船，只是這片海洋沒有港口，中國的航海事業是不斷向前發展的。繼船舶的自動化信息化后，迎來的是智能化。隨著智能時代的逐漸到來，人工智能取得重大發展突破，大數據科學逐漸發展完善，現代計算機科學技術飛速發展。在前所未有的科技變革中，人類的航海事業也迎來了智能航海大時代。基于智能航海的發展現狀及趨勢，分析智能航海中的相關問題與技術，提出了一些關于智能航海的思考。

智能航海；e-航海；人工智能；船聯網

隨著人工智能、大數據的發展，交通領域正在發生著深刻的技術革命，船舶在實現自動化信息化之后，目前正在向智能化方向發展。雖然仍有著許多技術難題需要突破，但是毫無疑問，無人自主船舶一定會航行在世界上的任何海域。為了實現這個宏偉的目標，國內外相關科研院所、船舶公司、海事政府機構展開了對智能船舶的全方位的研究，只有在船舶全方面實現了真正意義上的智能，船舶才是真正意義上的智能船舶，航海才是真正意義上的智能航海。

1 e-航海

1.1 e-航海的概念

在IMO （International Maritime Organization）海上安全委員會（MSC，Maritime Safety Committee）第81次會議上，提出了e-航海的定義。e-航海是指通過電子的方式，對船上、岸上的海事信息進行協調一致的收集、整合、交換、顯示及分析，以增強船舶泊位到泊位的航行能力及其他相關服務，提高海上安全和安保水平，并保護海洋環境[1]。

e-航海的相關概念是“智能船舶”“智能航海”相關概念的雛形，e-航海是在船舶滿足自動化信息化之后，為進一步提高海上運輸效率、適應智能化時代發展、進一步發展航運事業所做出的深刻技術革命。

正是由于e-航海的提出，無人自主船舶、智能航海才不斷走進人們的視野。e-航海為智能航海打下了基礎，在未來的發展中，e-航海與無人自主船舶、智能航海有著密不可分的聯系。

1.2 e-航海下的無人自主船舶

e-航海條件下的無人自主船舶應該具備怎樣的能力？ e-航海相關技術體系需要解決四大基本問題：感知、數據、標準、傳輸。因此在無人自主船舶的科技突破上，這四大基本問題同樣是關鍵所在，是研究無人自主船舶的重要領域。

2 智能航海的發展

2.1 時間維度上的智能航海

2.1.1 早期智能航海雛形

在1995年，美國曾創建了一個研究小組，該研究小組承擔的是秘密研究“智能艦艇”項目。1996-02，美國海軍將“智能艦艇”項目正式批準為重要的發展計劃。美國構想的這個艦艇，是一艘高度自動化、高效率、計算機化的艦 艇[1]。實際上，在這個研究方向上，已經能夠看到智能船舶的雛形，這里所說的高度自動化，也即高度信息化、無人化。

1996年，挪威國防研究局啟動了“復合船體嵌入傳感器系統”項目；2012年，挪威船級社提出了“航運2020”計劃。

2.1.2 近期智能航海發展

最近幾年，智能船舶飛速發展。挪威船級社在2015年更新了“航運2020”計劃，提出了兩個極為重要的概念，即船舶混合推進和連通性[1]。2017-07，在IMO海上安全委員會（MSC）第98屆會議上，將“Autonomous Ship”列入會議議程。

2018-04-07，挪威航運公司威爾森集團和康士伯建立了全球第一個智能船舶航運公司“MASSTERLY”。同一天，威爾森集團和康士伯將全球第一艘零排放無人駕駛船舶“YARA Birkeland”號投放到挪威南部一條長59.55 km的航線上。“YARA Birkeland”利用安裝的全球定位系統、攝像機、雷達和傳感器等，在航行的過程中自動規避障礙物和其他船舶，最終到達了指定地點。

2018-04-26，丹麥航運巨頭馬士基集團在集裝箱船上安裝了激光雷達、計算機視覺和感知軟件，進行了智能感知等“無人自主船舶”核心技術測試。馬士基集團成為世界首家在集裝箱船上進行態勢感知和人工智能動力感知技術實驗的公司。

2018-11-28，瓦錫蘭在挪威海事局的監督下完成了“Folgefonn”號渡輪自動航行和自動到岸的實驗[2]。

2018-12-03，芬蘭國有渡輪運營商Finferries和Rolls- Royce公司在芬蘭圖爾庫市南部的群島進行了實驗。“Falco”號汽車渡輪載有80名乘客，在羅羅智能船舶的技術下，完成了從芬蘭帕爾加斯到瑙沃之間的無人自主航行，并在遙控操作下完成了返航[2]。

這些還只是近些年智能航海發展的冰山一角，從國內外相關科研院所、船舶公司和海事政府部門的研究來看[3-16]，智能航海已是大勢所趨，是無論如何都不能阻擋的。

對于現在所處的時代而言，科學技術飛速發展，人類正在不斷走向智能化時代。隨著人工智能、云計算、綜合船橋系統和“大數據”等科學技術逐漸發展完善，智能船舶的研究不斷取得突破，因此智能航海絕不是空想，而是正在逐步變為現實。

2.2 科技維度上的智能航海

2.2.1 人工智能與智能航海

人工智能技術是計算機科學技術的分支，通過研究計算機來使機器具備人類的思維或智能行為[17]。近幾年，隨著人工智能技術的復活，交通領域發生深刻變化。無人駕駛汽車已經變成了現實，國際上，有著已經投入市場的具有自動駕駛儀的無人汽車，也有著無方向盤或踏板的全自動化的無人汽車。雖然人工智能技術用于船舶上的發展研究晚于汽車領域，但人工智能技術為實現智能航海提供了重要的技術支撐。隨著研究的不斷推進，人工智能技術已與智能航海有著極其重要的關系。

2.2.2 “大數據”與智能航海

當今，“大數據”已與人們的生活密不可分，通過運用“大數據”技術，解決了許多科學發展上的難題。對于航海領域，通過運用“大數據”技術，已可以在內河水域監控船舶的位置、航行狀態和機艙等主要設備的實時參數[18]。同時，“大數據”對于航線的規劃具有重要意義，未來智能航海需實現自主規劃航線目標，而這需要大量數據的支撐。“大數據”技術的飛速發展，為智能航海的航線自主規劃提供了無限可能。

2.2.3 “船聯網”技術與智能航海

武漢理工大學曾借鑒“物聯網”的框架，提出了構建“船聯網”體系。“船聯網”是以企業、船民、船舶、貨物為對象，融合“物聯網”的核心技術，將數據作為中心，從而實現構建船貨互聯、船船互聯、人船互聯和船岸互聯的內河服務網絡[19]。雖然這個概念具體針對內河航運，所想要實現的是內河方面的服務網絡，但“船聯網”無疑為實現智能航海提供了極其新穎的思路。能夠在內河領域實現相關技術，則一定能在遠洋領域實現該項技術，從而加快智能航海的發展進程。

3 智能航海對航運的影響

智能航海一定會到來，這是不能阻擋的。對于智能航海，不能只停留在對技術的思考上，它涉及面廣，所影響的是整個航運，甚至是整個世界。

當然，現階段的“無人自主船舶”不是指船舶上沒有船員，但船員數量的減少是一定的。如何處理好船員的數量與智能船舶的關系，在短期內使船員與智能船舶達到和諧的狀態，這是在發展智能化船舶時不能回避的問題。

船舶與港口是密不可分的有機整體，過去一直把精力放在了智能船舶的研究發展上，是否忽視了智能港口的發展？希望通過智能化船舶來提高航運的效率，如果實現了船舶的智能化，但是港口卻不能跟上智能船舶的效率，在一定程度上反而會制約智能船舶，降低整體航運效率。所以，在研究發展智能船舶的過程中，同樣需要推進“智能港口”的研究，實現“智能船舶”與“智能港口”的有機智能統一整體。

在航運事業的發展過程中，制定了與航運相關的許多法律法規，在這些法律法規的保障下，航海事業得以有序發展。但是當智能航海時代到來時，之前制定的有關航運的法律法規可能將不再適用，因此需要在智能航海的框架下制訂新的法律法規。不能等到智能船舶全面在海上航行的時候，再去思考制訂適合智能船舶的法律法規，應該使相關法律法規的制訂與智能船舶的研究同步推進協同發展。

4 結論

從目前智能航海的發展現狀來看，智能航海的研究飛速發展，智能航海時代一定會到來。在實現這個過程中會遇到許多的困難，需要進一步解決智能船舶的通信導航技術、信息感知技術、智能航線規劃、狀態監測技術、遇險預警救助技術和自主航行等相關技術[20]。隨著綜合船橋系統、云計算、人工智能和“大數據”等科學技術的不斷突破，一些關鍵技術正在不斷發展完善。未來的航海將是高度信息化的智能航海，智能船舶一定會航行在世界上的任何海域，而離實現這個目標也不會太遙遠。

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劉江，男，武漢理工大學航運學院本科在讀，研究方向為航海技術。任席偉，男，武漢理工大學航運學院本科在讀，研究方向為航海技術。

武漢理工大學自主創新研究基金本科生項目（編號：2019-HY-A1-01）

U665

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.24.030

2095－6835（2019）24－0074－02

〔編輯：嚴麗琴〕