無人駕駛船:高科技“幽靈船”借力AI,沒有水手亦可起航

無人駕駛船:高科技“幽靈船”借力AI,沒有水手亦可起航

藝術家描繪的五月花號,在海上自主航行的船隻

沒有水手的船隻可以使人類免受傷害,而這種可能性並不是它們唯一的潛在優勢。沒有船員,託運人可以節省通常用於工資的開銷,讓船隻遠離海岸的時間更長,在不浪費住宿空間的情況下,嘗試更有效的設計,汙染排放也會更少。到2030年,自主航運市場預計將從目前的900億美元增長到1300多億美元。但這項技術仍處於早期階段,特別是針對面向公海的大型船舶,這意味著測試仍然至關重要。今年,兩個截然不同的項目將押注於海上自動化航行

總部位於德克薩斯州奧斯汀的海洋無限公司(Ocean Infinity)是一家從事海底勘探的公司。英國法瑞姆市率先使用了大型的無人勘測船,他們稱之為無敵艦隊(Armada)。到2020年底,該公司的15艘全長69至120英尺的全尺寸商船將開始繪製海底地形圖,並檢查水下基礎設施,如電信和風力發電場電纜,以及油氣管道。與此同時,總部位於康涅狄格州切斯特(Chester)的非營利性海洋研究與探索組織ProMare和科技公司IBM正在合作,將於9月份送一艘49英尺長的完全自主三體船(一艘只有一個主船體和兩個較小外伸船體的船)橫渡大西洋。這艘被稱為“五月花”的自主船隻(Mayflower),將大致追溯1620年“五月花”號從英格蘭普利茅斯到馬薩諸塞州普利茅斯的航行。

這是一趟讓一艘無人駕駛的船隻與潛在的風暴之海進行較量的旅程。

這兩個測試代表了不同類型的自動化。在無敵艦隊中,每艘船仍然需要人類留在其中。而在五月花計劃中,人們將不再被需要。

遠程機器人

近岸海洋調查和檢查工作目前由船員船隻進行,小到小船,大到250英尺以上的船隻。他們通過在身後拖拽雷達、聲納和光學傳感器或在水下部署遠程操作車輛(ROVs)來收集數據。調查船通常以一種被稱為“移動草坪”的模式在一個特定的區域內來回拖網,以建立一幅海床或海浪下基礎設施的圖片。海洋無限公司希望以同樣的方式掃描這些區域——但不需要船員。此外,它還計劃僱傭成雙或成組的無敵艦隊船隻,而不是像一般的船員測量船那樣單槍匹馬。“海洋無限”項目總經理丹•胡克(Dan Hook)表示,通過這種方式,“我們可以更快地覆蓋該地區,並進入下一個區域。”為了進行這些掃描,無敵艦隊的船隻可以部署各種各樣的有效載荷,包括能夠收集水下2萬英尺深的聲音和視覺數據的水下機器人。

船隊不會完全獨立地執行這些任務。在陸地上的控制站(無論是在英格蘭的漢普郡還是在奧斯汀)的專業水手將24/7全天候地監督這些船隻,使它們更像遠程駕駛的無人駕駛飛行器,而不是真正的自動駕駛船隻——但仍然比完全載人的船隻參與人數少得多。該系統將依靠衛星通信、數據鏈路和機載攝像機,以及預先編制的任務計劃。

今年晚些時候,聯合國國際海事組織(International Maritime Organization)也在就未來的自主航運開展自己的實踐活動。該組織認為,該艦隊的船舶是“受監督的自動化”船舶,而不是完全獨立的船舶。除了海上監管之外,Ocean Infinity預計,當艦隊返回海岸時,這些船隻還將被要求船上的人類駕駛員駕駛它們進出港口。

胡克說,該系統將進行初步試驗,首批10艘無敵艦隊艦艇定於今年晚些時候開始訪問歐洲和西非的幾個港口。海洋無限公司的試航將”擴大該項目在北美和其他地區的航程,同時也給了海洋無限公司一個評估其艦隊需要何種安全級別的機會。胡克說,為了保護通訊聯繫,該公司投資了標準的海上網絡安全,以及用於監控網絡入侵的額外探測系統。儘管海盜在歐洲海域並不常見,“無限海洋”還是在船隻安全方面做了鞏固。這些船有可鎖定的艙口和傾斜的船舷,使得甲板難以接近。一種被稱為“艦船自我意識”的自動化系統可以使艦隊艦船避開未知的船隻。“我們有一種模式,船隻將遠離任何物體,”胡克解釋說。“因此,這艘船可以通過編程避開海盜活動。”

獨自在海上

今年9月,一艘由太陽能、柴油和帆船聯合驅動的無人駕駛船舶“MAS”號將離開英國前往馬薩諸塞州。IBM Edge Computing的首席技術官羅布•海伊(Rob High)表示,這種遠洋船舶自動化未來的設想並不依賴於人類控制器。MAS將通過一個IBM開發的名為AI Captain的人工智能系統自主導航,獨立於人類操作,可以做出自己的決定。雖然這艘船在大部分航程中都將有衛星連接,允許人們監督檢查,但當它通過沒有通信連接的區域時,它將完全依靠人工智能船長。該系統採用機載傳感器,包括雷達、激光雷達和照相機,以及一個基於衛星的海洋定位跟蹤程序。“人工智能船長”使用這個輸入來獲取周圍環境,並將其與一個包含100多萬張航海圖像的數據庫進行比較。它依靠這些信息,以及標準的海事規則和海況,來生成一個風險地圖。這個工具可以讓機器人船長決定應對障礙、天氣和通行的最佳方式。必要時,它可以使船改變航向、速度或功率。

儘管MAS背後有先進的技術,但在它兩到三週的航程中,仍面臨許多障礙,包括缺乏像無敵艦隊船隻那樣的人力監督。法諾夫承認,這艘船不能保證百分之百成功。不過,當400年前探險者們離開普利茅斯時,他們也不確定自己能不能成功。


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