本刊記者 趙蕓

中國船舶集團(tuán)經(jīng)濟(jì)研究中心 苗靜

自2006年國際海事組織（IMO）提出e-Navigation（電子航海）概念以來，歐美日韓等多個國家都開啟了大型計劃以提升船舶智能化水平。目前，隨著人工智能（AI）、數(shù)字孿生等技術(shù)的深化應(yīng)用，船舶智能化已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了最初的“信息化”定義范疇。許多創(chuàng)新的海事技術(shù)提供商利用AI 等先進(jìn)數(shù)字技術(shù)為航運(yùn)業(yè)打造高效的航程優(yōu)化解決方案，支持行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

在AI 的賦能下，船舶開始擁有“料事如神”的超能力，數(shù)字孿生系統(tǒng)、AI 火警系統(tǒng)、AI 減排方案、“AI 船員”等紛紛面世，通過不斷提升在信息融合、態(tài)勢感知、數(shù)字孿生等三方面的智能化水平，AI 技術(shù)讓船舶充滿“智慧”，未來船舶正朝著打造“智能眼、智能耳、智慧腦”的方向發(fā)展。

應(yīng)對未知世界的“先知者”

2023年10月12日，在世界航海裝備大會上，哈爾濱工程大學(xué)展廳中展出的“海豚1”號，受到了眾多參觀者的嘖嘖稱贊。據(jù)了解，“海豚1”號嬌小而普通，僅有25米長，排水量也只有100 噸。它與其他船最大的區(qū)別是，在虛擬世界中有一個能為其預(yù)言的“數(shù)字孿生體”?！昂ｋ?”號不僅具備在2海里內(nèi)精確探測水面上0.5 米高微小目標(biāo)的過人能力，更具備態(tài)勢感知、超前預(yù)判等AI 功能。

“在陸地上，智能網(wǎng)聯(lián)汽車正在改變交通的安全性、能源的利用效率，正朝著智能駕駛，甚至無人駕駛邁進(jìn)。在海洋里，智能船舶的變革也在迎頭趕上?！惫枮I工程大學(xué)數(shù)字與智能技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊負(fù)責(zé)人夏桂華教授說。

夏桂華所在的技術(shù)團(tuán)隊通過收集幾萬張、涵蓋多種場景的實船圖片，最終形成一個數(shù)據(jù)集，用于人工智能的機(jī)器學(xué)習(xí)；在核心模塊的支持下，“海豚1”號能夠以每秒數(shù)百兆的速度實時采集、處理外來的多源信息數(shù)據(jù)……基于此，“海豚1”號能夠?qū)崟r自主繞開障礙、規(guī)劃最優(yōu)航線，成為一個可以應(yīng)對未知世界的“先知者”。

在“海豚1”號實船首航時，航線上出現(xiàn)了成片的浮球，浮球下方是一望無際的海產(chǎn)養(yǎng)殖場。盡管海圖上并沒有標(biāo)注出這里有養(yǎng)殖場，但面對這些定位規(guī)律不明、確切坐標(biāo)未知的浮球，“海豚1”號上裝載的激光雷達(dá)、固態(tài)雷達(dá)、全景紅外視覺系統(tǒng)以及百兆每秒的數(shù)據(jù)處理速度，讓這艘船快速做出了判斷，并在很短時間內(nèi)穿越了這片“暗礁”林立的迷亂之地，巧渡“險灘”。

除“海豚1”號擁有高超決策的能力外，韓國現(xiàn)代三湖重工為韓國船東H-Line Shipping 建造的18 萬噸級液化天然氣（LNG）雙燃料散貨船“HL Nambu 2”號也具備此功能。

2023年8月24日，“HL Nambu 2”號正式交付。據(jù)介紹，該船首次搭載了AI 發(fā)動機(jī)自動化解決方案，能夠在沒有領(lǐng)航員、駕駛員、甲板員等人類船員的情況下獨立航行，扮演“AI 船員”的角色，這在全球大型商船領(lǐng)域尚屬首次，標(biāo)志著全球航運(yùn)業(yè)向“無人船時代”邁出了重要一步。該船還搭載了一個綜合設(shè)備自動化控制系統(tǒng)（HiCBM），這是一個可實時診斷、管理發(fā)動機(jī)、壓縮機(jī)及泵等船舶核心設(shè)備的系統(tǒng)，通過人工智能在航行過程中事先檢測并預(yù)測故障征兆，確保航行的穩(wěn)定性和持續(xù)性。

“HL Nambu 2”號總長292 米，型寬45 米，型深24.8 米，平均航速14.5 節(jié)，可使用液化天然氣（LNG）作為燃料，與傳統(tǒng)的船用燃油相比，硫化物排放量可減少約99%，氮氧化物排放量減少90%，二氧化碳排放量減少30%，同時燃料效率提高30%以上，實現(xiàn)了環(huán)保和高效航行的雙重目標(biāo)。

快速探測火災(zāi)的“決策者”

除了做出智能決策外，AI 火警系統(tǒng)成為未來船舶另一項超能力。

2021年11月，韓國現(xiàn)代重工集團(tuán)舉行了船舶安全管理系統(tǒng)HiCAMS 實證演示會，其自主開發(fā)的基于AI 的船舶安全管理系統(tǒng)HiCAMS 已在一艘18 萬立方米級LNG 船上首次成功應(yīng)用，這在全球造船業(yè)界是首次。

據(jù)了解，HiCAMS 作為以AI監(jiān)控船艙內(nèi)部火災(zāi)的基于圖像識別的安全解決方案，不僅可應(yīng)用于火災(zāi)監(jiān)控領(lǐng)域，還可擴(kuò)大應(yīng)用到油氣系統(tǒng)泄漏和人員事故等安全管理系統(tǒng)，加快建設(shè)安全的作業(yè)場所。

HiCAMS 可通過對設(shè)置在動力艙室等區(qū)域的20 多臺閉路監(jiān)控影像和火災(zāi)大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在火災(zāi)初起階段就捕捉到起火點產(chǎn)生的煙霧等。特別值得一提的是，該系統(tǒng)采用了人工智能自行積累數(shù)據(jù)并進(jìn)行學(xué)習(xí)的深度學(xué)習(xí)技術(shù)，使用普通攝像機(jī)的影像，能從源頭上消除現(xiàn)有的火災(zāi)感知傳感器中頻繁出現(xiàn)的誤報，提高了靈敏度。此外，與現(xiàn)有傳感器識別火災(zāi)需要2 分鐘左右的時間不同，該系統(tǒng)可以立即探測到火災(zāi)征兆，將火災(zāi)損失降至最低。

2023年11月，日本商船三井宣布將在其LNG 動力汽車運(yùn)輸船的貨艙內(nèi)安裝AI 系統(tǒng)，以提供更靈敏的火災(zāi)預(yù)警能力。這些設(shè)備將安裝在其訂購的10 艘船上，共有20.4 萬載重噸、7 萬車位。英國克拉克森研究公司數(shù)據(jù)顯示，2023年以來汽車運(yùn)輸船（PCTC）新船訂單有64 艘，共147.9 萬載重噸、52.13 萬車位，市場呈火熱態(tài)勢。然而，近年來發(fā)生的數(shù)起PCTC 船火災(zāi)引起了廣泛的關(guān)注，中國臺灣長榮海運(yùn)、韓國HMM、日本海洋網(wǎng)聯(lián)船務(wù)（ONE）、集裝箱船東Seaspan 和英國勞氏船級社（LR）表示，正在研究在船舶上檢測火災(zāi)并阻止火災(zāi)蔓延的方法，首要任務(wù)是更早地進(jìn)行火災(zāi)預(yù)警。

商船三井計劃借助AI 系統(tǒng)來預(yù)警火災(zāi)，AI 系統(tǒng)能夠在攝像頭捕捉到異常畫面時向船上的船員和岸上的船舶管理公司發(fā)送警報。AI系統(tǒng)能更快地偵測到煙霧，優(yōu)于已有的火災(zāi)警報器（煙霧探測器）。此外，可以從船上和陸地上查看貨艙的圖像，從而在發(fā)生火災(zāi)時更快地做出反應(yīng)。包含訂單中的10艘在內(nèi)，商船三井的船隊有62 艘PCTC，共113.3 萬載重噸、37.8 萬車位。該公司已經(jīng)在汽車運(yùn)輸船Onyx Ace 上使用貨艙攝像頭進(jìn)行了AI 系統(tǒng)的煙霧檢測能力的示范測試。通過多次測試，該系統(tǒng)的功能得到了進(jìn)一步提升，并且其有效性也得到了驗證。

布置領(lǐng)先算法的“減碳者”

隨著全球航運(yùn)業(yè)的不斷發(fā)展，降低排放、提高燃油效率成為了行業(yè)的重要課題。在此背景下，AI技術(shù)的應(yīng)用顯得尤為關(guān)鍵。多家船東投資人工智能新技術(shù)的研發(fā)，如赫伯羅特在印度金奈新開設(shè)了一個技術(shù)中心，為航運(yùn)業(yè)提供智能軟件解決方案；達(dá)飛集團(tuán)投資AI 研究實驗室，開展多模態(tài)大模型以及新算法研究。

業(yè)內(nèi)人士表示，有潛力降低30%排放的數(shù)字解決方案如今已經(jīng)問世，而替代燃料的開發(fā)還在進(jìn)行當(dāng)中，在數(shù)字化與減碳的雙向軌道中，關(guān)鍵是要確保脫碳成果能給盈虧底線帶來積極的影響。一旦有了合適的優(yōu)化工具，脫碳的同時也可以創(chuàng)造收益——數(shù)據(jù)所反映的重要信息使船東和租船人能夠更高效地運(yùn)營，從而節(jié)省燃料并提高TCE（等價期租租金）或凈利潤，同時最大限度地減少廢氣排放。

近日，AI 應(yīng)用有了新的研究成果，法國一家技術(shù)公司開發(fā)的軟件在船舶運(yùn)營中實現(xiàn)了高達(dá)14%的燃油節(jié)省率，為低碳發(fā)展提供了新的解決方案。其軟件應(yīng)用于船舶“Marfret Niolon”號上，通過實時獲取“精確的天氣和海況數(shù)據(jù)”，模擬出一艘由數(shù)據(jù)和AI 驅(qū)動的“數(shù)字孿生”船舶，并在該船航行過程中為船員提供優(yōu)化建議，包括發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、舵角以及風(fēng)助推進(jìn)設(shè)備的部署，從而實現(xiàn)航行的優(yōu)化。Marfret 航運(yùn)公司對這一成果表示贊許，認(rèn)為燃油節(jié)省成果非常鼓舞人心，AI 技術(shù)在航運(yùn)領(lǐng)域的應(yīng)用對于行業(yè)實現(xiàn)脫碳目標(biāo)具有重要意義。下一步，通過領(lǐng)先的人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，船東和運(yùn)營方能夠在優(yōu)化船隊性能、滿足合規(guī)要求的基礎(chǔ)上，達(dá)成脫碳與盈利的雙贏。

同樣利用數(shù)字化技術(shù)脫碳的，還有新加坡船舶管理公司東太平洋航運(yùn)（EPS）。在2023年第七屆亞太地區(qū)海洋數(shù)字國際會議上，EPS 與HD 現(xiàn)代全球服務(wù)公司（HD Hyundai Global Services）簽署了一份諒解備忘錄（MoU），旨在利用數(shù)字解決方案監(jiān)測碳排放，優(yōu)化船舶運(yùn)營。

根據(jù)協(xié)議，東太平洋航運(yùn)計劃利用基于人工智能的解決方案OceanWise 促進(jìn)海運(yùn)業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。具體而言，通過該平臺，東太平洋航運(yùn)船隊的實時運(yùn)營數(shù)據(jù)將通過其算法進(jìn)行分析，從而實現(xiàn)碳排放監(jiān)測和預(yù)測，而無需安裝額外的設(shè)備或進(jìn)行投資。同時，該平臺還能根據(jù)港口的預(yù)計等待時間和每段航程的最佳速度，推導(dǎo)出船舶的最佳航線，以優(yōu)化碳減排效果。

目前，EPS 管理著220 艘船舶，并有80 艘新船訂單。該公司透露，已在14 個脫碳項目上投資18 億美元，包括雙燃料船、碳捕集、生物燃料以及航程優(yōu)化技術(shù)等。