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劳斯莱斯的野心:远洋无人船以及背后的黑科技

2017-01-30 16:21:00 虎嗅网 分享
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无人驾驶也正在颠覆古老的航运产业。无人远洋船如果研发成功,不仅可以降低人为操作所产生的事故率,还可以减少风阻和成本,同时避免了海盗带来的损失。而科技总是先于规则的制定,未来无人远洋船能否被允许驶入海域、如何判断责任人等等都还有待完善。午夜时分,北大西洋。

一艘巨大的集装箱货船收到最新的天气预报:风暴就在前方。为了摆脱糟糕的天气,确保及时到达目的地,巨轮静静地改变了航向和航速,并把修正后的航线发给船主和即将停靠的港口。当这艘船终于接近码头时,又修正了一次航向,这次是为了避开船首右舷的渔船。

这是跨大西洋航运中普通的一天;然而却又是完全不同的一天。因为,这艘货船上一个人也没有——“船长”实际上坐在世界另一端的运营控制中心。在那里,技术人员通过卫星数据链路监控和控制货船,但大部分情况下,这艘船都是自主航行。

尽管这种无人船还没有航行在大海上,但它的出现只是一个时间问题。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。

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。

无人驾驶船舶,是人工智能和数字通信技术最新的受益者。电子传感器、通信和计算机的发展进步,产生了一系列无人驾驶的设想,包括:无人车、无人机、无人直升机、无人火车,乃至这次要讲的无人船。全世界的公司和研究机构,正在努力把想法变成现实。

为此,劳斯莱斯在芬兰构建了一个合作项目:AAWA,高级自主水运应用。参与者正努力在十年之内,为船舶研发出远程控制或者完全自主化的驾驶技术。

探索者不止劳斯莱斯。欧盟的MUNIN(海上智能无人驾驶航行网络)项目,由位于汉堡的Fraunhofer海运物流和服务中心领导。这个项目正在从技术、经济和法律三个方面,对在公开海域运行一艘无人驾驶船舶进行可行性评估。

此外,国际船舶认证组织DNV GL的研究人员,正在探索使用无人驾驶的电动船舶,沿挪威长长的海岸线运输货物的可行性。中国海事局和武汉理工大学合作推进无人多功能海事船舶的研究和开发项目,目的是研究自动驾驶船舶在商业和军事领域的用途。

为什么全球都对无人船如此关注?

这很容易解释:无人驾驶的船舶更安全、更有效率、更便宜。位于德国慕尼黑的安联保险2012年发布报告称:75%-96%的海上事故是人为错误的结果,而且往往都是疲劳导致。远程控制和自主控制船舶将减少这种错误的发生,降低船员受伤甚至死亡的风险,当然也降低了船舶自身所面临的风险。

海盗也不再是个威胁。无人驾驶船舶的造型,让海盗很难在大海上登船;即便海盗登船,也很难进入操控系统。电脑可以让船舶抛锚停船或者以低航速前进,让海军舰船可以很容易的赶来增援。而且,重新夺回船舶也更容易,没有船员被扣押为人质,海盗手上没有高价筹码。

远程控制和无人驾驶船舶的另一个优点,是拥有更大的货物运载量和更低的风阻。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。

当然,智能船舶还能解决海上专业人才越来越短缺的困局。随着船舶越来越复杂,对船员的要求越来越高;而航海事业本身吸引力越来越小,一次远航就意味着几个星期甚至几个月远离家乡。而远程控制和无人驾驶技术,可以重新吸引高素质的年轻人进入海运行业。

构建这种未来船舶的技术条件已经具备。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,全球航运规则对无人船还没有清楚的规定,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。

他们的目的是确保《国际海上生命安全公约》在下一次更新迭代时,能够反映新技术的发展。监管者显然最关心无人船到底有多安全,工程师们正在融合相关技术,避免所有可能的危险。

无人驾驶船舶的关键能力,是能够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。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,还能利用很多来源的信息:来自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。使用多个来源的数据和电子辅助,已经是今天船员们日常活动的一部分。用于监测船舶主要机械情况,确保发动机和其他关键机械部件正常运行的系统,早已经在船上协助确定导航方案。

未来,嵌入在船舶关键系统深处的传感器将提供更多的数据,监控范围覆盖主发动机、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。这些信息将有助于确定这些系统是否正常、有效地工作。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。

对于无人船来说,把船体收集到的数据及时送达上岸是至关重要的。所以,这种创博需要恒定的实时通讯链路。公海船舶使用多年的卫星通讯,服务已经非常好。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。

防止这些数据流和无人船系统遭遇黑客入侵至关重要。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。安全无小事,但是劳斯莱斯有信心做好。

即使无人船可以完全自主航行,也必须有一个岸上的人对其负责。不同类型的船舶,或处于航行的不同阶段的船舶,可能需要非常不同的监督和控制水平。远在大海上的货船,通常需要很少的人力监督,一个船长同时监督许多船只。而在拥挤的航道运行的船只,例如靠近海岸,或驶入驶出港口期间,将需要船长给予非常充分的关注。

所以,还得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,莱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。

建设远程操控中心,劳斯莱斯并非毫无经验。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。

建造和运营不同种类的无人船很难有统一的时间表。一些无人船可以不需要任何船员操作,并且看起来和现在的舰船完全不一样。还有一些依赖于自主控制和人类遥控的结合,在开放水域自主航行,需要高级操控时交由远程控制。

例如游轮总是需要船员,因为还要为船上的游客提供服务和安全保证。不过未来的无论有没有船员,舰船应该都会采用同样的技术。因为新技术能让甲板上的人们更安全。

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。

无人船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。

再过三年,无人船将会出现在人们面前。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,航运业正经历根本性的变化,更多的变化仍在孕育之中。向无人驾驶船舶的转变,无疑将彻底改变全球供应链的运作,并创造出新的服务。这将带来行业的颠覆,就像Uber、Spotify和Airbnb在各自领域做的那样。

这艘船不仅乘风破浪,也掀起新的波浪。

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