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专家:从ABC技术角度谈船舶智能化发展方向
作者: CSS海商通 文章来源: 来源:中国船舶报 时间:2018-12-07 09:02:52 访问量:54
专家:从ABC技术角度谈船舶智能化发展方向

11月28日,全球首艘40万吨智能超大型矿砂船(VLOC)“明远”号在上海正式交付船东招商局能源运输股份有限公司,使业内再度刮起一阵有关智能船舶的讨论风潮。

船舶智能化是大势所趋。但是,船舶智能技术到底是什么?究竟是船舶行业独立发展的技术,还是船舶行业本身技术与外部智能技术的融合?如果是技术融合,为了拥抱船舶智能技术,船舶行业要做哪些前期准备工作?为了厘清这些疑问,笔者通过分析ABC三种通用型智能技术的原理和发展状况,结合船舶智能化的发展轨迹,预测未来可能的发展方向,并提出了针对性的应对策略。

智能技术一般指的是ABC技术,A代表人工智能(AI),B代表大数据(Big Data),C代表云计算(Cloud)。

如果把ABC技术作为智能时代的代表技术,那如今很多的产品并不“智能”。于船舶领域而言,开发通用型智能技术并不现实,因此,累积数据,尤其是成体系的数据,是制造业迎接智能时代要做好的一项基础工作。

全球首艘40万吨智能超大型矿砂船(VLOC)“明远”号

ABC技术:智能时代的代表

目前来看,人工智能、大数据、云计算分别代表了计算机的推理能力、数据分析能力和计算能力目前所能达到的最高水准。

人工智能。2016年被称为“人工智能元年”,标志性事件是人工智能算法阿尔法围棋(AlphaGo)与韩国围棋选手李世石对弈获胜。AlphaGo向世界展示了人工智能在智力游戏上对人类思维模式的碾压能力。目前,人工智能技术分为两大派系,一派是以AlphaGo为代表的深度学习技术,其底层是结合脑科学技术模仿人脑思维结构而生成的“人工神经网络”;另一派是不主张构建“大脑”而主张“习得”智能的机器学习技术。两派学者因对人工智能的理解有着本质的区别而被业内人士分别称为“结构派”和“功能派”。

大数据。简而言之,大数据就是人类因互联网和物联网而产生并记录下来的海量数据。IDC数字宇宙的报告显示,到2020年,全球人均将生产5000 GB的新数据,但这些数据的分布十分不均匀,互联网和物联网越发达的地区产生的数据量越大,中美就有可能垄断世界数据的半壁江山。数据多的好处在于当数据量超过一定程度,它为人类呈现的就是世界的另一种面貌,有了更多数据,人来就能看到之前看不到的信息。但大数据还有一个特点,即难以处理。当数据大到超出一台计算机的存储和处理能力时,就需要依靠分布式计算等技术,至此数据分析就需要大数据技术。

云计算。云计算解决的是未来社会各个行业甚至是每个人巨大的计算需求。与其说云计算平台是一种新技术,不如说是一种新的基础设施。云计算是多种传统技术的深度融合,比如分布式计算、并行计算、效用计算、网格储存、虚拟化、负载均衡、热备冗余等。这些传统技术共同作用,以类似公司运营的方法管理计算问题,让计算从手工作坊的劳作升级为流水线的生产,计算的成本可大大降低。

智能船舶路线图各具特色

自从智能(自主/无人)船舶的概念被提出后,各国均展开研究与探索,各主要研究机构也相继发布智能船舶发展路线图。其中,国际海事组织(IMO)的路线图侧重技术,英国劳氏船级社(LR)的路线图重在分析人与船舶的关系,中国船级社(CCS)则是从船舶自主化角度出发,罗尔斯-罗伊斯的路线图描述的则是不同阶段的实现形式。

资料图,来自rolls-royce.com

以罗尔斯-罗伊斯给出的无人船路线图为例。罗尔斯-罗伊斯的无人船路线图分为4个阶段,第一阶段要求配备少量船员的远程控制船舶,第二阶段要求能够远程控制无人近海船舶,第三阶段要求能够远程控制无人远洋船舶,第四阶段要求能够自主航行无人远洋船舶。

第一阶段,无人船要对船舶运行时的直接人为操作减少到0,这样就要求第一代智能船舶本身具有高度的可靠性和大量可供远程操作的通信接口,很难想象一艘系统复杂的柴油动力船舶能够胜任这一“角色”。而在电力驱动的柴电混合动力船舶中,内燃机作为小型电站,唯一需要做的就是稳定地输出电流,这将大大提高系统的可靠性,直流电网搭配数字化的控制系统为远程遥控提供了接口。

第二阶段,在第一代智能船舶使遥控成为可能的基础上,需进一步探索船舶安全性。遥控的数据量依然很大,卫星通讯尚不能胜任,因此还需借助4G网络,所以需要建设岸基的通讯基站,通讯覆盖的范围也只能达到近海和内河,但此时大量数据可以被积累,大数据技术得以施展拳脚。

第三阶段,在大量分析了第二代智能船舶航行过程中的各种参数后,设计人员将去除不必要的传感器、增设更新的设备。要么此时岸基通讯技术有了长足进步,要么在近海或者海底的通讯基础设施已经取得了初步进展,远程的通讯将成为可能,此时将会尝试使用卫星通讯和通用型的人工智能系统,更多的数据会被上传至云端。

第四阶段,在第三代智能船舶的基础上,船载人工智能在大数据的哺育下迅速成长,无需人类介入船舶的控制,因此也无需通过卫星传输大量数据,远洋船舶可以依据各种气象信息、水温信息并综合供应链需求和船舶自身能力设计最优航线和最佳航行方式。

由此来看,智能船舶的诞生需要至少三大先决因素,即混合电力系统、直流电网和数字化的控制系统;岸船中继站或水下通信网络或大带宽高质量卫星通讯系统;通过低级智能形式积累的大量实际运行数据,如水文、气象、船舶设备、航运等数据。

将智能技术融入船舶行业

随着电气化、数字化和网络化程度的不断加深,智能技术的逐渐介入,船舶从不智能逐渐发展到弱智能,最后成为无人操作、自动运行的无人智能船,这将是一个多系统、成体系的建设工程。当前,船舶行业的重点应当是思考如何使用智能技术,借助智能技术的力量。

具体来讲,船舶行业首先应当将智能理念纳入到未来船舶的设计中,并给予重要的地位,并将设计院所的业务延伸到智能系统和智能设备的设计生产上,让船舶在设计的源头上拥有智能的基因。其次,提高船舶电气化和数字化水平。通过一套船舶电力系统管理全船的各个子系统,位于舰桥的终端能够实时地与所有子系统建立通讯,保证控制链条的通畅,同时通过分布不同位置的传感器获取表征船舶各种特征的参数指标,积累用于后续分析的原始数据。

此外,船舶行业应当鼓励开展合作,建设航运网络、挖掘数据价值。在船舶行业外,也有很多的单位在积极尝试岸船通讯和云服务技术,船舶的智能化是航运智能化的一部分,更是交通和供应链智能化的分支,解决这么大的问题应该让多个行业的巨头联手合作,各自发挥其领导作用,包括大型的港口、航运公司、互联网企业和政府机构。(中船集团第七○八研究所 王宥臻)

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