海盗克星!深度解读劳斯莱斯无人驾驶船

智能交通正滚滚而来,无人船或将是下一个运输业的拐点所在。完全自动航行的无人远洋货轮,将在10-15年内成为一种常态。

智东西(公众号:zhidxcom)

编 | 元琛

导语:智能交通正滚滚而来,无人船或将是下一个运输业的拐点所在。相较于传统船舶,无人船更安全、更有效率、也更便宜,还能解决困扰远航业已久的人才问题,它正吸引着越来越多的人投入其中。劳斯莱斯预计,第一艘完全无人驾驶船舶将在近年内实现商业运营。而完全自动航行的无人远洋货轮,将在10-15年内成为一种常态。

远程控制船舶和自动驾驶船舶是人工智能、数字通信技术发展的最新受益者。 传感器、通信技术和计算机的不断革新促进了一系列自动驾驶交通工具的兴起,如汽车、飞机、直升机、火车和本文的船舶。 目前,世界各地的公司和研究人员正努力将这些想法变成现实。

1.络绎不绝的探索者们

劳斯莱斯在芬兰建立了一个合作项目,称为“高级自动水运应用”( Advanced Autonomous Waterborne Applications),简称AAWA。该项目参与者希望真正实现船舶的远程控制或完全自动化,并争取十年内在沿海水域成功应用。

与此同时,欧盟开展MUNIN(海上无人驾驶智能网络导航)项目,由位于汉堡的Fraunhofer海运物流和服务中心领导。该项目正从技术、经济和法律三个方面,对在公海内运行一艘无人驾驶商用船舶的可行性进行评估。

此外,国际船舶认证组织DNV GL的研究人员也正在探索使用无人船舶沿挪威海岸线运输货物的可行性。以及,中国海事局和武汉理工大学合作进行“无人多功能海事船舶研究与开发项目”,其目标是研究自动驾驶船舶在商业和军事领域的用途。

2.为何引发全球关注

这很容易解释:自动驾驶船舶更安全、更有效率、运行更便宜,还能解决人才问题。

首先,根据德国慕尼黑的保险公司Allianz在2012年发布一份报告,75%-96%的海上事故是人为错误的结果,并往往是由于过度疲劳。无疑,远程控制和自动驾驶船舶将大幅度避免发生这种错误,并降低船员受伤甚至死亡的风险。当然,它也降低了船舶本身存在的危险。

其次,来自海盗的威胁也大大缩减。因为,自动驾驶船舶的造型使海盗难以在大海上登船。即使他们登上了船,也无法访问操作系统。而船舶的电脑系统可以让船舶随时抛锚停船或原地打转,方便海军舰船赶来救援。当然,这种情况下,重新夺回也更容易,因为没有船员被扣为人质。因此,对于海盗来说抢劫自动驾驶船舶既无法获得高昂的赎金,又存在巨大风险,得不偿失。

再次,远程控制和自动驾驶船舶的另一个优点是,它们拥有更大的货物运载量和更低的风阻。这是因为没有人类船员,所以不需要甲板室、宿舍以及通风、加热、排污系统,这让船舶更轻、更时尚同时减少燃料消耗、减少操作和建设成本,并有利于设计更多的货物空间。

最后,自动驾驶的智能船舶为船舶所有者和运营商提供了福利,它能够帮助解决航海人才越来越短缺的问题。随着船舶结构与设施越来越复杂,对船员的要求也越来越高。与此同时,航海这一职业的吸引力越来越小,发达国家的人们越来越想在家和家人共度时光,而非长久离家。而远程控制和自动驾驶技术,可以重新吸引高素质的年轻人进入海运行业。

3.监管挑战随之而来

实现这种智能船舶的技术条件已经具备。然而,更大的挑战来自于监管机构——是否允许这种船舶出海运营。目前,全球航运规则对自动驾驶船舶还没有清楚的规定,例如是否允许无人船航行、如何保险以及如何判定发生事故时的责任人等等。

与劳斯莱斯的AAWA项目一道,欧洲至少还有两个团体正在研究修改法规以明确这些问题。其中一个是SARUMS(欧洲无人海事系统的安全和规章)小组,由瑞典和其他六个国家共同组成。另一个是英国的海上自治系统监管工作组。他们的目标是确保《国际海上生命安全公约》在下一次修订时,能够体现出新技术的发展。

4.无人船的情境感知

对自动驾驶船舶极为重要的是,它需要感知并传达其周围正在发生的状况,从而可以执行复杂操作、避免沿途的碰撞,顺利导航抵达目的地。

对此,劳斯莱斯正致力于情境感知系统:将来自高清可见光和红外摄像机的图像与激光雷达和雷达测量相结合,提供船舶周围环境的详细图像。然后,这个信息可以传回远程操控中心,交给有经验的船长判断;或者直接由无人船上的计算机进行处理,并决定下一步该干什么。

远程指挥的船长或者无人船的自主导航系统,还能利用其他来源的信息,如卫星导航的修正信息、天气情况、其它船只的位置及身份广播等。如今船员们已经习惯于使用多个来源的数据和电子辅助,来监测船舶主要机械情况,并确保发动机和其他关键机械部件正常运行。

5.数据是无人船的生命线

数据收集与应用方面,在未来人们将能够从嵌在船舶深处的传感器上获得更多数据。而传感器嵌入在系统的各大关键部位——主发动机、起重机和其他甲板机械、螺旋桨和船首推进器、发电机、燃料过滤装置等等。因此,这些信息将有助于确定这些系统是否正常、有效地工作。并且,当关键部件即将发生故障时,可以呼叫下一个港口安排预防性维护,如果需要的话还能派遣人员在航行途中登船维修。

数据传输方面,对于自动驾驶以及远程操控来说,至关重要的是要把通过船体收集到的数据及时送达上岸。所以,这种船舶需要恒定的实时通讯。虽然卫星通信已经在公海上的船舶应用多年,但现在的确越来越好。特别是,AAWA合作伙伴Inmarsat在2015年8月发射了第三颗Global Xpress卫星,未来可以为几乎任何地方的无人船提供来自太空的高速宽带连接。

数据安全方面,防止这些数据流和无人船系统遭遇黑客入侵至关重要。毕竟,谁也不想让麻烦制造者改变船只的航路,或者撞上什么东西。

6.劳斯莱斯的野心

对于无人船项目,劳斯莱斯信心十足。劳斯莱斯预计,第一艘完全无人驾驶船舶将在几年内实现商业运营,初期可能是一艘港口拖船或渡轮,穿梭于河口或者峡湾的口岸执行短距离的汽车运输工作。

为对无人船进行有效监督,需要开发一个可靠的远程控制系统。基于在航空、核能和空间探索以及水手模拟培训系统搭建等工作中获得的经验,劳斯莱斯一直在研究远程控制系统以及配套的远程控制中心,这不仅需要考虑到人体工程学,还要考虑到易用性和实用性。

此前,劳斯莱斯的工程师就设计了Unified Bridge舰桥,这是一种完全颠覆传统船只舰桥样式的设计,可以为船员提供舒适、干净、安全的工作环境。2014年迄今,Unified Bridge已应用于拖船、大型游艇、极地研究船等不同舰种。

目前,劳斯莱斯正在进行第一代高级智能船舶的设计,而要解决的问题还包括经济、社会、法律、监管和技术等多个方面。第一艘投入商业运营的智能船舶,初期可能是一艘港口拖船或渡轮,而且可能仍然载有船员,尽管他们不会插手航行的工作。

结语:浪潮将至

事实上,这种无人船距离投入测试已经为期不远。挪威海事局和挪威海岸管理局签署了一项协议,允许在特隆赫姆峡湾进行相关海试,这是世界上第一个被指定用于测试自主航行船舶的地方。同时,芬兰海洋工业协会、交通和通信部和Tekes(芬兰创新资助局)都已加入劳斯莱斯和其他公司的计划之中,用以推动在波罗的海展开无人海洋运输的探索。

预计到2020年,无人船将正式面世。到2025年,一些有远见的航运公司,将在公海上运营完全无人驾驶的远洋船舶。然后再过五年,无人船将随处可见。

长期来看,航运业正发生根本性的变革,还有更多的新事物正酝酿之中。无疑,从满载船员到远程管理船舶、自动驾驶船舶的转变将彻底改变全球供应链的运作,并创造新的服务。正如同Uber、Spotify和Airbnb对各自领域所做的那样,无人船必将带来整个运输行业的颠覆。

无人船不仅能够乘风破浪,也必然会掀起新的浪潮。

原文来自:IEEE

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