全球第一艘無人自主船成功跨越大西洋 第四集

四、“五月花400”號的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和自主航行工作原理

船上安裝了數(shù)五十多個感知設(shè)備，如雷達(dá)、GPS、氣象、海拔高度和水深等的探測器，以及用于向IBM計算機(jī)視覺系統(tǒng)發(fā)送視覺信息的六個高清船載攝像頭和十五個分析數(shù)據(jù)的邊緣設(shè)備等。

計算機(jī)系統(tǒng)經(jīng)過學(xué)習(xí)、訓(xùn)練，可識別包括貨船、漁船、水中漂浮物等潛在的危險。使用通過IBM計算機(jī)視覺技術(shù)生成的推理算法和模型，接受超過二百多萬張航海圖像的學(xué)習(xí)、訓(xùn)練，還能識別浮標(biāo)、冰山、海洋垃圾、橋梁和其他危險物。對附近航行船舶使用相關(guān)的規(guī)則進(jìn)行評估，生成指示“不安全”局面的風(fēng)險，并給出遵守海事法規(guī)的操縱建議。AI船長根據(jù)各方面的信息和建議，預(yù)測未來的變化，以確定如何避免危險，能夠在霎那間作出關(guān)鍵的決策，包括指示船舶改變航向、速度等。同時，繼續(xù)以24小時/7天的方式評估環(huán)境，驗(yàn)證所采取決策的正確性，必要時修改決策……

假設(shè)“五月花400”號航行在公海上，但當(dāng)前衛(wèi)星連接暫時中斷。此時，前方有兩艘船舶發(fā)生碰撞，還有部分貨物散落在海面上。在這種假設(shè)情況下，“五月花400”號AI船長將使用以下技術(shù)和流程來自動評估當(dāng)前狀況，并作出行動決策。首先是識別包括船舶、貨物等障礙物并評估當(dāng)前環(huán)境?！拔逶禄?00”號的雷達(dá)檢測到航行路徑前方2.5海里處存在不同的水面以上障礙物；船載攝像頭將視覺輸入信息提供給IBM計算機(jī)視覺系統(tǒng)，通過與前期收集和保存的航海圖像比對，視覺系統(tǒng)識別出該障礙物為：一艘貨船、一艘漁船和未完全沉入水中的貨物等；船舶自動識別系統(tǒng)（AIS）獲取貨船和漁船的船名、尺度、移動速度及航向、所載貨物種類等信息；GPS導(dǎo)航系統(tǒng)提供本船的當(dāng)前位置、航速及航向、計劃航線等信息；海圖服務(wù)器提供其選定航線及附近水域包括水深、航標(biāo)和地理空間信息；氣象傳感器提供當(dāng)?shù)禺?dāng)時天氣數(shù)據(jù)，IBM氣象公司預(yù)測并提供所航行水域天氣數(shù)據(jù)；姿態(tài)傳感器根據(jù)隨海浪波動起伏的變化評估當(dāng)前的海況；回聲測深儀提供實(shí)際水深測量數(shù)據(jù)；船舶管理系統(tǒng)提供電池電量、功耗、通信數(shù)據(jù)、科學(xué)有效載荷等運(yùn)行數(shù)據(jù)。接著是評估、比較不同的船舶操縱方案。IBM公司根據(jù)運(yùn)營決策管理系統(tǒng)（Operational Decision Manager, ODM），按照《1972年國際海上避碰規(guī)則》以及《國際海上人命安全公約》等國際規(guī)定，也包括地方規(guī)則，對鄰近的其它船舶進(jìn)行風(fēng)險評估，對“危險”的情況進(jìn)行具體的提示和給出避讓的建議；“五月花400”號的AI船長對來自O(shè)DM的提示和建議、計算機(jī)視覺輸入的信息、當(dāng)前天氣狀況以及天氣預(yù)報信息進(jìn)行消化吸收，并對幾種避險方案進(jìn)行風(fēng)險評估。最后是確定操縱方案。采取轉(zhuǎn)向或減速、轉(zhuǎn)向和減速相結(jié)合、停船等措施，必要時還可啟動發(fā)電機(jī)以增加航速，為避免意外航行危險采取最佳行動并對船舶操縱發(fā)出指令。由于船舶航行是一個不斷變化的動態(tài)環(huán)境，AI船長還將不斷重新評估周圍狀況，并根據(jù)狀況的變化，瞬時更新對“五月花400”號的操縱指令。最重要的是，AI船長能夠和其他的附近船只進(jìn)行語音通信，用甚高頻無線電話來通報航向、航速等避讓措施的改變。