空無一人的“幽靈船”在海上飄蕩,這曾是船員們的噩夢,因為那些船只遇到了海難;而在未來,完全自動駕駛的“新幽靈船”或成為主流。目前多家公司正在挪威進行技術測試,數年內航運業可能發生翻天覆地的巨變。
夜半時分,北大西洋上,一艘巨型集裝箱貨輪收到了最新的氣象報告。前方正醞釀著一場可怕的風暴。船只靜悄悄地改變了航線和速度,以便躲過危險,及時到達目的地。船只所屬公司和下一個港口的港務長也收到了航線更改通知。當它逐漸靠岸之時,再次調整航線,這次是為了躲開右方一艘漁船。
聽上去這只是一次普通跨大西洋航行中普通的一天。事實并非如此。因為船上一個人也沒有,掌控它的是位于世界另一端的指揮中心,那里的技術人員通過衛星數據,監管著眾多船只。
空無一人的“幽靈船”在海上行進,過去曾是船員們的噩夢,因為那些船只遇到了海難;而在未來,完全自動駕駛的“新幽靈船”或成為主流。目前相關的技術已經具備,何時變成現實只是時間問題。
無人駕駛船舶的應用將給航運業帶來一系列改變。
在無人駕駛航運時代,陸上控制中心的設置極為重要。
好處不止一個
電子傳感器、遠程通訊和計算機技術的進步已經刺激了一系列自動化交通工具的發展,如汽車、飛機、火車,現在輪到了船舶。許多企業和研究機構正努力把它變成現實。勞斯萊斯在芬蘭上馬了“高級自動水運應用”(簡稱A A M A )的合作項目,希望能在十年內開發出在沿海區域航行的遙控船或全自動船;歐盟的“網絡智能水運項目”(M U N IN )由設在漢堡的弗朗霍夫水運物流和服務中心領導,正在評估無人駕駛商船遠洋航行在技術、經濟和法律上的可行性;權威國際船舶認證組織D N V G L在研究利用無人電動船沿著挪威海岸線運貨的可行性。除此之外,中國、韓國等也在進行相關研究。
事實上,幾個世紀以來,船上人員的數目一直在下降。人們對無人駕駛船只感興趣,原因很簡單:這樣的船更安全,更高效,運行成本更低。總部位于慕尼黑的A llianz保險公司2012年公布報告說,75%到96%的海上事故是人類失誤導致,而失誤往往是因為疲勞。遙控和自動駕駛可以減少這樣的失誤,降低傷亡和損失。此外,海盜對船只和海員的威脅也將減弱。無人駕駛船可以通過設計,讓海盜難以上船;哪怕是已經登船,也極難對控制室進行操作。事實上,在需要時,控制室的電腦可讓船只停止工作或者原地打轉,方便海軍艦船前往現場處理;而索回船只也更加容易,因為沒有船員被扣為人質。
遙控船和自動船的另一個好處是可以設計出更大的載貨量、更低的風阻。沒有船員在上面吃喝拉撒,船只現在必須包含的一些功能就可以取消,比如艙面室、船員宿舍,還有一些通風、加熱和下水系統。船只因此變得更加輕便,線條更加流暢,從而降低燃料消耗,減少操作和建造成本,并讓出更多載貨空間。
最后,智能船將更好地適應一個現實:擁有必備航海技能的人力資源日益稀缺。伴隨越來越多機械和電子設備的出現,船舶變得越來越復雜,操作它們需要精通專業的技術人員。但與此同時,航海作為一項職業,吸引力卻越來越差,尤其來自發達國家的人員,越來越不愿意一次離家數周甚至數月,在茫茫大海上度過。遠程控制和自動駕駛方便航海職位向著陸上呼叫和操作中心轉移,對年輕人更有吸引力。
波士頓S ea Machines公司制造的V 2無人駕駛船相對“嬌小”,時速約20節,可載貨3噸。
法規需要“升級換代”
建造和控制“新幽靈船”的技術已經有了,更有挑戰性的其實是監管問題。目前,對于這樣的船只是否允許出海、如何進行保險、出現事故時由誰來負責,全球航運管理規定并不清晰。
除了A A WA項目成員國,歐洲至少還有兩個組織正在探索如何改變法規,明確這些問題。其一是歐洲無人駕駛水運系統安全和管理組織(SA R U M S),由瑞典牽頭,另有六個國家參與;在英國,自動水運系統管理工作組(M A SR W )也在進行類似努力。它們的目標是當《國際海上生命安全公約》下次修訂時能有實質性的“升級換代”。
技術核心是“感知”和通訊
而監管者在進行關于法規的討論時,會很想知道無人駕駛船舶安全性到底如何,所以工程師面對的挑戰就是將既有技術綜合利用,達到最佳效果。
當新幽靈船時代真的到來,其控制中心可能會類似勞斯萊斯的U nifiedBridge艦橋。其橋樓可以提供全景式視野,配有操作方便的電腦化控制和監測系統,具有良好的情境感知能力。
事實上,對遙控和自動駕駛船來說,最關鍵的就是它對周圍環境的感知能力及通訊能力,這樣才能平安駛向目的地,途中避免碰撞,并完成復雜的操作,比如靠岸。勞斯萊斯正在研究情景感知系統,它將高清可視光和紅外成像技術與光達、雷達測定技術結合起來,就船只周圍環境提供詳細圖像資料,這些信息可被傳回遠程操作中心,或提供給船上電腦使用,作為船舶下一步行動的依據。
船舶遠程指揮或自動航行系統也將利用其他很多數據來源:比如衛星定位系統的修正信息、天氣預報、其他船只關于自身位置和身份的廣播,等等。其實,作為日常操作的一部分,如今海員已經在使用多樣化的數據信息及電子輔助系統,標記其他船只、輔助導航、監控船上主要機器以保證發動機及其他關鍵機械部件運行的系統也已存在。而在未來,更多數據將來自嵌在船舶重要系統內部的傳感器。這些系統包括發動機、吊機和其他甲板機械,還有螺旋槳、艏推進器、發電機、油濾裝置,等等。這些數據將幫助了解系統是否正常,是否達到最高效狀態。如有關鍵部件發生故障,可以預定在下一個港口進行預防性維修;如有需要,當船只還在海上航行時,就派人登船維修。
當然,當船只自動駕駛或受遠程控制時,及時將數據傳輸到岸上極為重要,它們需要不間斷的實時通訊。雖然衛星通訊多年前就已應用于遠洋船舶,但現在服務質量提升很多。特別是2015年8月,A A W A的 合 作 伙 伴InM arsat發射了第三顆G lobalX press衛星,有能力在幾乎世界任何地方支持寬帶通訊。
當然,保護這些數據以及與船舶通訊系統不被黑客侵入,也是至關重要的。你當然不希望那些好事者通過自己的路由,就讓船只偏航,或者更糟,讓它們跟什么撞到一起。提供數據連接可能是小菜一碟,但安全保護是大事。
人類仍然是中心
哪怕船只可以自主航行,陸地上仍然必須有人,好在出現異常時接管控制權。不同的船只需要雇傭不同數量的監控和操作人員。遠洋貨輪一般無需太多人力監控,一名“船長”可以同時監控多艘船只。而在擁擠的航線上行進的輪船,或者離海岸近的,以及進港或出港的時候,可能需要多名專業人員更多的關注。因此,遠程控制或自動駕駛船舶所有相關技術里,一個重要部分就是遠程控制系統和控制中心的設置。研究人員根據航空、核能源、太空探索,還有制造海員訓練模擬器的經驗,琢磨如何設計這樣的中心,其裝配不僅要考慮到人機工程學,還要考慮操作便利性和實用性。前面提到的勞斯萊斯U nifiedB ridge艦橋可以說是“先鋒”,相對傳統船舶艦橋,它進行了徹底的重新設計。2014年8月,其第一代產品裝在鉆井平臺船S trilLuna上出海,此后該系統引入了拖船、超大型游艇、極地研究船,甚至一種新型的郵輪上。
數年內見分曉
在建造和操作無人駕駛船舶方面,肯定不只有一種方式。有的可能不需要任何員工,看上去跟現有船只設計截然不同;有的則是自動駕駛和遠程控制混合操作———在遠洋公海時自動駕駛,需要更高級操作時回歸遠程控制;還有一些船舶,比如郵輪,則可能一直需要人類員工,哪怕只是為了給客戶提供服務、安全和保障。但它們的共同點則是擁有更好的情境感知技術,更加安全。
第一艘投入商用的智能船將主要使用現有技術。這艘船可能往來于單一“船旗國”沿海水域,可能是渡輪、拖船,或其他沿海船型,在非常有限的區域航行。
實際上,試航就在眼前。去年底,挪威航海和濱海管理部分開放了特隆赫姆灣一處地點,允許進行相關測試,這是世界首例。目前多家公司正在那里測駛無人駕駛船舶導航、防碰撞系統、操作安全和風險管控項目。有專家預測,“新幽靈船”2020年就會出現。到2025年,一些航運公司就會在公海運營遠程控制船。再過5年,無人駕駛遠洋貨輪船將司空見慣。
這種變革是連鎖式的。從有人駕駛船舶到靠陸地技術人員控制船只,無疑會讓全球物流鏈發生革命性改變,創造出新的服務,帶來更高效的船只出租和共享方案,催生海上貨運在線市場,以及種種更加聰明的創新。當新的玩家進入這個有些古板守舊的市場,可能掀起一股摧枯拉朽的浪潮,就像U ber和A irbnb做過的那樣。
夜半時分,北大西洋上,一艘巨型集裝箱貨輪收到了最新的氣象報告。前方正醞釀著一場可怕的風暴。船只靜悄悄地改變了航線和速度,以便躲過危險,及時到達目的地。船只所屬公司和下一個港口的港務長也收到了航線更改通知。當它逐漸靠岸之時,再次調整航線,這次是為了躲開右方一艘漁船。
聽上去這只是一次普通跨大西洋航行中普通的一天。事實并非如此。因為船上一個人也沒有,掌控它的是位于世界另一端的指揮中心,那里的技術人員通過衛星數據,監管著眾多船只。
空無一人的“幽靈船”在海上行進,過去曾是船員們的噩夢,因為那些船只遇到了海難;而在未來,完全自動駕駛的“新幽靈船”或成為主流。目前相關的技術已經具備,何時變成現實只是時間問題。
無人駕駛船舶的應用將給航運業帶來一系列改變。
在無人駕駛航運時代,陸上控制中心的設置極為重要。
好處不止一個
電子傳感器、遠程通訊和計算機技術的進步已經刺激了一系列自動化交通工具的發展,如汽車、飛機、火車,現在輪到了船舶。許多企業和研究機構正努力把它變成現實。勞斯萊斯在芬蘭上馬了“高級自動水運應用”(簡稱A A M A )的合作項目,希望能在十年內開發出在沿海區域航行的遙控船或全自動船;歐盟的“網絡智能水運項目”(M U N IN )由設在漢堡的弗朗霍夫水運物流和服務中心領導,正在評估無人駕駛商船遠洋航行在技術、經濟和法律上的可行性;權威國際船舶認證組織D N V G L在研究利用無人電動船沿著挪威海岸線運貨的可行性。除此之外,中國、韓國等也在進行相關研究。
事實上,幾個世紀以來,船上人員的數目一直在下降。人們對無人駕駛船只感興趣,原因很簡單:這樣的船更安全,更高效,運行成本更低。總部位于慕尼黑的A llianz保險公司2012年公布報告說,75%到96%的海上事故是人類失誤導致,而失誤往往是因為疲勞。遙控和自動駕駛可以減少這樣的失誤,降低傷亡和損失。此外,海盜對船只和海員的威脅也將減弱。無人駕駛船可以通過設計,讓海盜難以上船;哪怕是已經登船,也極難對控制室進行操作。事實上,在需要時,控制室的電腦可讓船只停止工作或者原地打轉,方便海軍艦船前往現場處理;而索回船只也更加容易,因為沒有船員被扣為人質。
遙控船和自動船的另一個好處是可以設計出更大的載貨量、更低的風阻。沒有船員在上面吃喝拉撒,船只現在必須包含的一些功能就可以取消,比如艙面室、船員宿舍,還有一些通風、加熱和下水系統。船只因此變得更加輕便,線條更加流暢,從而降低燃料消耗,減少操作和建造成本,并讓出更多載貨空間。
最后,智能船將更好地適應一個現實:擁有必備航海技能的人力資源日益稀缺。伴隨越來越多機械和電子設備的出現,船舶變得越來越復雜,操作它們需要精通專業的技術人員。但與此同時,航海作為一項職業,吸引力卻越來越差,尤其來自發達國家的人員,越來越不愿意一次離家數周甚至數月,在茫茫大海上度過。遠程控制和自動駕駛方便航海職位向著陸上呼叫和操作中心轉移,對年輕人更有吸引力。
波士頓S ea Machines公司制造的V 2無人駕駛船相對“嬌小”,時速約20節,可載貨3噸。
法規需要“升級換代”
建造和控制“新幽靈船”的技術已經有了,更有挑戰性的其實是監管問題。目前,對于這樣的船只是否允許出海、如何進行保險、出現事故時由誰來負責,全球航運管理規定并不清晰。
除了A A WA項目成員國,歐洲至少還有兩個組織正在探索如何改變法規,明確這些問題。其一是歐洲無人駕駛水運系統安全和管理組織(SA R U M S),由瑞典牽頭,另有六個國家參與;在英國,自動水運系統管理工作組(M A SR W )也在進行類似努力。它們的目標是當《國際海上生命安全公約》下次修訂時能有實質性的“升級換代”。
技術核心是“感知”和通訊
而監管者在進行關于法規的討論時,會很想知道無人駕駛船舶安全性到底如何,所以工程師面對的挑戰就是將既有技術綜合利用,達到最佳效果。
當新幽靈船時代真的到來,其控制中心可能會類似勞斯萊斯的U nifiedBridge艦橋。其橋樓可以提供全景式視野,配有操作方便的電腦化控制和監測系統,具有良好的情境感知能力。
事實上,對遙控和自動駕駛船來說,最關鍵的就是它對周圍環境的感知能力及通訊能力,這樣才能平安駛向目的地,途中避免碰撞,并完成復雜的操作,比如靠岸。勞斯萊斯正在研究情景感知系統,它將高清可視光和紅外成像技術與光達、雷達測定技術結合起來,就船只周圍環境提供詳細圖像資料,這些信息可被傳回遠程操作中心,或提供給船上電腦使用,作為船舶下一步行動的依據。
船舶遠程指揮或自動航行系統也將利用其他很多數據來源:比如衛星定位系統的修正信息、天氣預報、其他船只關于自身位置和身份的廣播,等等。其實,作為日常操作的一部分,如今海員已經在使用多樣化的數據信息及電子輔助系統,標記其他船只、輔助導航、監控船上主要機器以保證發動機及其他關鍵機械部件運行的系統也已存在。而在未來,更多數據將來自嵌在船舶重要系統內部的傳感器。這些系統包括發動機、吊機和其他甲板機械,還有螺旋槳、艏推進器、發電機、油濾裝置,等等。這些數據將幫助了解系統是否正常,是否達到最高效狀態。如有關鍵部件發生故障,可以預定在下一個港口進行預防性維修;如有需要,當船只還在海上航行時,就派人登船維修。
當然,當船只自動駕駛或受遠程控制時,及時將數據傳輸到岸上極為重要,它們需要不間斷的實時通訊。雖然衛星通訊多年前就已應用于遠洋船舶,但現在服務質量提升很多。特別是2015年8月,A A W A的 合 作 伙 伴InM arsat發射了第三顆G lobalX press衛星,有能力在幾乎世界任何地方支持寬帶通訊。
當然,保護這些數據以及與船舶通訊系統不被黑客侵入,也是至關重要的。你當然不希望那些好事者通過自己的路由,就讓船只偏航,或者更糟,讓它們跟什么撞到一起。提供數據連接可能是小菜一碟,但安全保護是大事。
人類仍然是中心
哪怕船只可以自主航行,陸地上仍然必須有人,好在出現異常時接管控制權。不同的船只需要雇傭不同數量的監控和操作人員。遠洋貨輪一般無需太多人力監控,一名“船長”可以同時監控多艘船只。而在擁擠的航線上行進的輪船,或者離海岸近的,以及進港或出港的時候,可能需要多名專業人員更多的關注。因此,遠程控制或自動駕駛船舶所有相關技術里,一個重要部分就是遠程控制系統和控制中心的設置。研究人員根據航空、核能源、太空探索,還有制造海員訓練模擬器的經驗,琢磨如何設計這樣的中心,其裝配不僅要考慮到人機工程學,還要考慮操作便利性和實用性。前面提到的勞斯萊斯U nifiedB ridge艦橋可以說是“先鋒”,相對傳統船舶艦橋,它進行了徹底的重新設計。2014年8月,其第一代產品裝在鉆井平臺船S trilLuna上出海,此后該系統引入了拖船、超大型游艇、極地研究船,甚至一種新型的郵輪上。
數年內見分曉
在建造和操作無人駕駛船舶方面,肯定不只有一種方式。有的可能不需要任何員工,看上去跟現有船只設計截然不同;有的則是自動駕駛和遠程控制混合操作———在遠洋公海時自動駕駛,需要更高級操作時回歸遠程控制;還有一些船舶,比如郵輪,則可能一直需要人類員工,哪怕只是為了給客戶提供服務、安全和保障。但它們的共同點則是擁有更好的情境感知技術,更加安全。
第一艘投入商用的智能船將主要使用現有技術。這艘船可能往來于單一“船旗國”沿海水域,可能是渡輪、拖船,或其他沿海船型,在非常有限的區域航行。
實際上,試航就在眼前。去年底,挪威航海和濱海管理部分開放了特隆赫姆灣一處地點,允許進行相關測試,這是世界首例。目前多家公司正在那里測駛無人駕駛船舶導航、防碰撞系統、操作安全和風險管控項目。有專家預測,“新幽靈船”2020年就會出現。到2025年,一些航運公司就會在公海運營遠程控制船。再過5年,無人駕駛遠洋貨輪船將司空見慣。
這種變革是連鎖式的。從有人駕駛船舶到靠陸地技術人員控制船只,無疑會讓全球物流鏈發生革命性改變,創造出新的服務,帶來更高效的船只出租和共享方案,催生海上貨運在線市場,以及種種更加聰明的創新。當新的玩家進入這個有些古板守舊的市場,可能掀起一股摧枯拉朽的浪潮,就像U ber和A irbnb做過的那樣。