党的十九大以来,我国制定的“海洋强国”“交通强国”等国家重大战略,以及出台的《“十四五”现代综合交通运输体系发展规划》等一系列政策都提出,要大力开展智能船舶研究。同时,人工智能的发展为我国智能船舶研究提供了技术支撑。从全球海事业的发展来看,海上自主水面船舶规则(MASS Code)的快速变化正促使各国加快智能船舶的工业实践步伐,推动船舶智能化水平从辅助决策向高度自主快速演进。
新一代智能船舶将实现人工智能技术与船舶深度融合、从辅助决策走向自主决策控制、基于数据与模型的面向全生命周期的船舶及航运的协同生态。中国工程院院士严新平指出,目前来看,挪威、比利时、俄罗斯、法国、新加坡、日本、韩国等国围绕船岸通信能力、航行视觉增强、远程辅助驾驶等领域,以内河船舶、港区拖船、岛间渡船、沿海船舶等船型为对象开展了技术攻关和试验研究。我国正在加快智能船舶产业化进程,谋划实施沿海、内河、远洋智能船舶的创新工程。总体来看,目前我国智能船舶的发展与欧洲、日本及韩国等国家属于同一阵列。
严新平指出,新一代航运系统包括绿色智能船舶、数字生态设施、可靠岸基支持和韧性运营服务四部分,将形成“岸基驾控为主、船端值守为辅”的船舶运营新模式。在2015年之前,船舶运营主要依靠“船员+设备”,是人的智能;2015~2025年,“智能航行”“智能能效”“智能机舱”等技术先后被研制出来,是“船员+设备+智能辅助系统”的“单体智能”;2030年之后,随着MASS Code的实施、船端船员与智能系统的共融,船舶将实现“船员+设备+智能系统”的船岸云协同航行。
面对航运业新的发展方向和需求,研发新一代智能船舶需要大力发展相关系统和设备,打造自身产业链。严新平认为,船员有船长、大副、二副等等级划分,船舶智能设备与系统也需要进行等级划分。船舶行业应通过研发“航行脑”系统,探索“机器脑”与“人脑”的人机融合,实现船舶的自主感知、认知、决策等功能,使运输船舶具备增强感知、安全预警、航线规划、船岸协同等能力。新一代智能船舶还应具备绿色动力系统,以满足全球海事业绿色低碳的发展要求。
同时,船舶行业要大力研发船舶多模态鸟瞰视角(BEV)驱动的感知融合技术、船舶快速进行(Fast Marching)算法驱动的态势认知技术、船舶自主靠离泊控制技术、船舶自动驾驶测试与评价技术、“船、货、人”全寿命周期运营技术等新一代智能船舶技术。比如,应用了船舶自主靠离泊控制技术的全球首艘自主伴航拖船“津港轮36”号,其航行系统具备核心运动规划与控制算法常态化运行功能。数据表明,该船的平均伴航任务耗时缩短10%,单船单日可增加1次作业,增收10余万元。
随着智能船舶产业的发展,DNV船级社、英国劳氏船级社(LR)、美国船级社(ABS)等纷纷出台了自主和远程控制船舶船级符号。严新平指出,智能设备与系统的技术标准制定对智能船舶的发展具有重要作用,综合考虑MASS CODE及各船级社的分级情况,我国需要在系统控制、营运监视、失效应对、监管地点四个维度上,定义人与系统的分工界面,通过识别系统在船舶各种工况下的自主能力,对智能船舶进行等级划分,而这也是我国新一代智能船舶发展必不可少的一个方面。
作为2025世界人工智能大会唯一面向船海产业的专业性、学术性分论坛,中国船舶集团有限公司主办、世界人工智能大会组委会办公室指导的“AI赋能海洋——智领深蓝 加速未来船舶跨界融合论坛”近期在上海成功举办。
论坛上,中国工程院院士严新平,国际标准化组织船舶与海洋技术委员会(ISO/TC8)主席、中国船舶工业行业协会秘书长李彦庆围绕中国新一代智能船舶产业链发展、航运数字化与自主船舶等主题进行了分享,介绍了智能船舶、自主船舶等最前沿科技发展动态,展望了人工智能(AI)技术在海事业的应用以及未来的发展趋势,对今后我国智能船舶的发展,以及推动AI与船舶工业深度融合具有重要指导作用。