看AI 时代的“驭船之术”

本刊记者 赵芸

中国船舶集团经济研究中心 苗静

自2006年国际海事组织（IMO）提出e-Navigation（电子航海）概念以来，欧美日韩等多个国家都开启了大型计划以提升船舶智能化水平。目前，随着人工智能（AI）、数字孪生等技术的深化应用，船舶智能化已远远超过了最初的“信息化”定义范畴。许多创新的海事技术提供商利用AI 等先进数字技术为航运业打造高效的航程优化解决方案，支持行业的可持续发展。

在AI 的赋能下，船舶开始拥有“料事如神”的超能力，数字孪生系统、AI 火警系统、AI 减排方案、“AI 船员”等纷纷面世，通过不断提升在信息融合、态势感知、数字孪生等三方面的智能化水平，AI 技术让船舶充满“智慧”，未来船舶正朝着打造“智能眼、智能耳、智慧脑”的方向发展。

应对未知世界的“先知者”

2023年10月12日，在世界航海装备大会上，哈尔滨工程大学展厅中展出的“海豚1”号，受到了众多参观者的啧啧称赞。据了解，“海豚1”号娇小而普通，仅有25米长，排水量也只有100 吨。它与其他船最大的区别是，在虚拟世界中有一个能为其预言的“数字孪生体”。“海豚1”号不仅具备在2海里内精确探测水面上0.5 米高微小目标的过人能力，更具备态势感知、超前预判等AI 功能。

“在陆地上，智能网联汽车正在改变交通的安全性、能源的利用效率，正朝着智能驾驶，甚至无人驾驶迈进。在海洋里，智能船舶的变革也在迎头赶上。”哈尔滨工程大学数字与智能技术创新团队负责人夏桂华教授说。

夏桂华所在的技术团队通过收集几万张、涵盖多种场景的实船图片，最终形成一个数据集，用于人工智能的机器学习；在核心模块的支持下，“海豚1”号能够以每秒数百兆的速度实时采集、处理外来的多源信息数据……基于此，“海豚1”号能够实时自主绕开障碍、规划最优航线，成为一个可以应对未知世界的“先知者”。

在“海豚1”号实船首航时，航线上出现了成片的浮球，浮球下方是一望无际的海产养殖场。尽管海图上并没有标注出这里有养殖场，但面对这些定位规律不明、确切坐标未知的浮球，“海豚1”号上装载的激光雷达、固态雷达、全景红外视觉系统以及百兆每秒的数据处理速度，让这艘船快速做出了判断，并在很短时间内穿越了这片“暗礁”林立的迷乱之地，巧渡“险滩”。

除“海豚1”号拥有高超决策的能力外，韩国现代三湖重工为韩国船东H-Line Shipping 建造的18 万吨级液化天然气（LNG）双燃料散货船“HL Nambu 2”号也具备此功能。

2023年8月24日，“HL Nambu 2”号正式交付。据介绍，该船首次搭载了AI 发动机自动化解决方案，能够在没有领航员、驾驶员、甲板员等人类船员的情况下独立航行，扮演“AI 船员”的角色，这在全球大型商船领域尚属首次，标志着全球航运业向“无人船时代”迈出了重要一步。该船还搭载了一个综合设备自动化控制系统（HiCBM），这是一个可实时诊断、管理发动机、压缩机及泵等船舶核心设备的系统，通过人工智能在航行过程中事先检测并预测故障征兆，确保航行的稳定性和持续性。

“HL Nambu 2”号总长292 米，型宽45 米，型深24.8 米，平均航速14.5 节，可使用液化天然气（LNG）作为燃料，与传统的船用燃油相比，硫化物排放量可减少约99%，氮氧化物排放量减少90%，二氧化碳排放量减少30%，同时燃料效率提高30%以上，实现了环保和高效航行的双重目标。

快速探测火灾的“决策者”

除了做出智能决策外，AI 火警系统成为未来船舶另一项超能力。

2021年11月，韩国现代重工集团举行了船舶安全管理系统HiCAMS 实证演示会，其自主开发的基于AI 的船舶安全管理系统HiCAMS 已在一艘18 万立方米级LNG 船上首次成功应用，这在全球造船业界是首次。

据了解，HiCAMS 作为以AI监控船舱内部火灾的基于图像识别的安全解决方案，不仅可应用于火灾监控领域，还可扩大应用到油气系统泄漏和人员事故等安全管理系统，加快建设安全的作业场所。

HiCAMS 可通过对设置在动力舱室等区域的20 多台闭路监控影像和火灾大数据进行分析，在火灾初起阶段就捕捉到起火点产生的烟雾等。特别值得一提的是，该系统采用了人工智能自行积累数据并进行学习的深度学习技术，使用普通摄像机的影像，能从源头上消除现有的火灾感知传感器中频繁出现的误报，提高了灵敏度。此外，与现有传感器识别火灾需要2 分钟左右的时间不同，该系统可以立即探测到火灾征兆，将火灾损失降至最低。

2023年11月，日本商船三井宣布将在其LNG 动力汽车运输船的货舱内安装AI 系统，以提供更灵敏的火灾预警能力。这些设备将安装在其订购的10 艘船上，共有20.4 万载重吨、7 万车位。英国克拉克森研究公司数据显示，2023年以来汽车运输船（PCTC）新船订单有64 艘，共147.9 万载重吨、52.13 万车位，市场呈火热态势。然而，近年来发生的数起PCTC 船火灾引起了广泛的关注，中国台湾长荣海运、韩国HMM、日本海洋网联船务（ONE）、集装箱船东Seaspan 和英国劳氏船级社（LR）表示，正在研究在船舶上检测火灾并阻止火灾蔓延的方法，首要任务是更早地进行火灾预警。

商船三井计划借助AI 系统来预警火灾，AI 系统能够在摄像头捕捉到异常画面时向船上的船员和岸上的船舶管理公司发送警报。AI系统能更快地侦测到烟雾，优于已有的火灾警报器（烟雾探测器）。此外，可以从船上和陆地上查看货舱的图像，从而在发生火灾时更快地做出反应。包含订单中的10艘在内，商船三井的船队有62 艘PCTC，共113.3 万载重吨、37.8 万车位。该公司已经在汽车运输船Onyx Ace 上使用货舱摄像头进行了AI 系统的烟雾检测能力的示范测试。通过多次测试，该系统的功能得到了进一步提升，并且其有效性也得到了验证。

布置领先算法的“减碳者”

随着全球航运业的不断发展，降低排放、提高燃油效率成为了行业的重要课题。在此背景下，AI技术的应用显得尤为关键。多家船东投资人工智能新技术的研发，如赫伯罗特在印度金奈新开设了一个技术中心，为航运业提供智能软件解决方案；达飞集团投资AI 研究实验室，开展多模态大模型以及新算法研究。

业内人士表示，有潜力降低30%排放的数字解决方案如今已经问世，而替代燃料的开发还在进行当中，在数字化与减碳的双向轨道中，关键是要确保脱碳成果能给盈亏底线带来积极的影响。一旦有了合适的优化工具，脱碳的同时也可以创造收益——数据所反映的重要信息使船东和租船人能够更高效地运营，从而节省燃料并提高TCE（等价期租租金）或净利润，同时最大限度地减少废气排放。

近日，AI 应用有了新的研究成果，法国一家技术公司开发的软件在船舶运营中实现了高达14%的燃油节省率，为低碳发展提供了新的解决方案。其软件应用于船舶“Marfret Niolon”号上，通过实时获取“精确的天气和海况数据”，模拟出一艘由数据和AI 驱动的“数字孪生”船舶，并在该船航行过程中为船员提供优化建议，包括发动机转速、舵角以及风助推进设备的部署，从而实现航行的优化。Marfret 航运公司对这一成果表示赞许，认为燃油节省成果非常鼓舞人心，AI 技术在航运领域的应用对于行业实现脱碳目标具有重要意义。下一步，通过领先的人工智能和机器学习技术，船东和运营方能够在优化船队性能、满足合规要求的基础上，达成脱碳与盈利的双赢。

同样利用数字化技术脱碳的，还有新加坡船舶管理公司东太平洋航运（EPS）。在2023年第七届亚太地区海洋数字国际会议上，EPS 与HD 现代全球服务公司（HD Hyundai Global Services）签署了一份谅解备忘录（MoU），旨在利用数字解决方案监测碳排放，优化船舶运营。

根据协议，东太平洋航运计划利用基于人工智能的解决方案OceanWise 促进海运业的数字化转型。具体而言，通过该平台，东太平洋航运船队的实时运营数据将通过其算法进行分析，从而实现碳排放监测和预测，而无需安装额外的设备或进行投资。同时，该平台还能根据港口的预计等待时间和每段航程的最佳速度，推导出船舶的最佳航线，以优化碳减排效果。

目前，EPS 管理着220 艘船舶，并有80 艘新船订单。该公司透露，已在14 个脱碳项目上投资18 亿美元，包括双燃料船、碳捕集、生物燃料以及航程优化技术等。