2020年上半年，受到新冠肺炎疫（yì）情（qíng）影（yǐng）响，全球经济不振，但（dàn）是集（jí）运业却迎来好光景，班（bān）轮公（gōng）司业绩逆势增长。二季度，全（quán）球集运业整体实（shí）现利润27亿美元。在智能化（huà）大（dà）潮下，航运业与人工（gōng）智能的有机融（róng）合，会积（jī）极、有效贡献智慧航运。

人工智能（Artificial Intelligence，AI）这一技术概念，虽然从（cóng）目标上来看是指研究和开发用于模拟、延伸和扩展人类智能的科（kē）学，但是从实现路径上来看，本质是（shì）一种基（jī）于计（jì）算机（jī）科学的机器化智能（néng），是（shì）指一种让智（zhì）能机器以类似于（yú）人类智能的方式做出（chū）反应的技术探索。这也就意味着，相关智能（néng）机器（qì）要具（jù）备语言识别（bié）、图像识别（bié）、自（zì）然语言（yán）处理、专（zhuān）家（jiā）系（xì）统、计算机视（shì）觉、机器学习等（děng）与（yǔ）人类智能（néng）相关的能力（lì），而信息化显然（rán）是（shì）这些能力实现（xiàn）的基础。

人工智能当下炙手可热，已与诸多行业深度（dù）融（róng）合。航运业可谓人类经济发展中非常古老的行（háng）业（yè），近（jìn）年来凸显（xiǎn）出与人工智能的（de）深入融（róng）合（hé），通过全自动码头、智慧船舶（bó）配载（zǎi）、智能调度等（děng）各领域的（de）应用，以及未来（lái）可能朝着无人（rén）驾驶船舶、智能解决方案设计等趋势（shì），不（bú）断从信息化到智能化（huà）演化发展。

全（quán）自动码（mǎ）头：自动（dòng）运输设备和控制系统的结合，实现（xiàn）无人工介入的协同高效（xiào）作业

全自动码头在全球各（gè）地均有涌现（xiàn），技术应用已经较为成熟。我（wǒ）国（guó）的上海洋山港、青岛港、广州港等港口（kǒu）也都在全自动码头建（jiàn）设中走在了世界前列。

以上海洋（yáng）山港（gǎng）的出口（kǒu）集装箱调运（yùn）为（wéi）例（lì），自动化码头的作业流程大致分（fèn）为（wéi）6个步骤：使用自动化轨道吊起重（chóng）集装箱、自动（dòng）化轨道吊自动将集装箱堆叠至集装（zhuāng）箱堆场、自动化轨道吊（diào）将集装箱从堆场自动运送至AGV（Automated Guided Vehicle，自动引导运输车）运输点（diǎn）、AGV将集装箱运送至（zhì）岸桥起重点、岸桥起重（chóng）、远程（chéng）控制及调度中心将集装箱（xiāng）起重运至运输船。

在上述流程中（zhōng），AGV起（qǐ）到了关键性（xìng）中介作用，这（zhè）是一种具备电磁或（huò）者（zhě）光学等自动（dòng）导引装置，能够（gòu）沿（yán）规定的导引（yǐn）路径（jìng）行驶，具有安全保（bǎo）护以及各种移栽功能，不但可以（yǐ）自（zì）动规避（bì）障碍（ài）物，还可以做出减速、刹车（chē）或绕（rào）行等遭（zāo）遇突发（fā）状况的（de）各种决策（cè）并（bìng）规（guī）划最优驾驶线路（lù）。

AGV自动（dòng）导航的实现（xiàn）技术是多元（yuán）的，其中在业（yè）内被广泛采用的是磁钉定位导（dǎo）航系（xì）统。例如（rú）洋山港（gǎng）自动化（huà）码头四（sì）期工程中，就（jiù）在地面埋设（shè）了61483颗螺钉（dìng），磁钉与磁（cí）钉之间就处于（yú）一种较为（wéi）精确（què）的定位状（zhuàng）态，再通过磁导航传感器检测（cè）磁钉的磁（cí）信号即可实现AGV的定位（wèi），此时可以依靠编码（mǎ）器（qì）数等（děng）里程计量（liàng）传感器来计算位置，依靠陀螺（luó）等角度传（chuán）感器来确定方向角。

有了自动（dòng）引导设备，全自动（dòng）化码头作为一个庞大（dà）系统，要实（shí）现协同运作，还需要通过人工智（zhì）能、运筹学决策和系统（tǒng）工程理论来（lái）发展中央控（kòng）制（zhì）系统。上海（hǎi）洋山（shān）港的控（kòng）制（zhì）系统主（zhǔ）要包（bāo）含（hán）了全自动化码头智能生产管（guǎn）理控（kòng）制系统（TOS）与设备（bèi）管理系统（ECS），它们指挥着130台AGV协同工作，共同发挥出（chū）最（zuì）优的效率。

自（zì）动（dòng）运输载（zǎi）体之外，人工智能也渗（shèn）透到了全自动（dòng）化码头的（de）各方面，解决了（le）传统码头作业（yè）中的难题（tí），极（jí）大提高了自动效率。例如，在码头上（shàng），轨道吊从集卡（kǎ）车（chē）上抓取集装箱时，如何安全高效地进行（háng）全自动化交互作业，是全球港口一直未解（jiě）决的行（háng）业难题。因（yīn）为（wéi）集装箱与集卡车的（de）拖（tuō）盘锁销一旦（dàn）没有完全分离（lí），轨道吊（diào）卸箱时容易造成集卡被吊起事故，存在安（ān）全隐患。青岛港自动化（huà）码头团队则（zé）通过用人工（gōng）智能、图像识别等技术研（yán）发了机器（qì）视觉集（jí）卡防吊起（qǐ）系统，实（shí）现（xiàn）集卡（kǎ）防吊起自动识别（bié）。这项新突（tū）破，让自动（dòng）化码头的全自动化（huà）范围再次延展，从码头卸（xiè）船作业一直延至陆侧区（qū）域（yù）。这样一（yī）来，码（mǎ）头收箱作业避免（miǎn）人工介入，进一步提升了安全性，解决了行业难题。

除了已经应用的（de）技术，全（quán）自动码头的发（fā）展也与相关技（jì）术的进步紧密结合。广州港集团就积极引（yǐn）入（rù）高新（xīn）技术（shù），与华为公司（sī）开展（zhǎn）了战略合作（zuò），着力结合5G技术打造“车路（lù）协同”平台，优（yōu）化（huà）自动化码头的作业流（liú）程。华为已（yǐ）在广（guǎng）州港（gǎng）等港口进行有关联（lián）合创新和测试，探索（suǒ）5G在港（gǎng）口陆地和（hé）海域等特殊（shū）场景的覆盖（gài）技术，实现（xiàn）港口（kǒu）遇险（xiǎn）报警、辅（fǔ）助航（háng）行、智能（néng）理货等业务（wù）运用。

智能船舶配载：人工智能算法模拟配载员操作，实现自（zì）动配载过程

智能船（chuán）舶（bó）配载通（tōng）过人工（gōng）智能技术和算（suàn）法（fǎ）优化，可以结合船舶箱量分布（bù）、箱（xiāng）型比例（lì）、挂（guà）靠港、货物堆存、机（jī）械设备状态、班轮航线、泊位、货源等信息，自动完成最优配载图，实现（xiàn）货（huò）物安（ān）全、高效装船，有效提升船舶装载效（xiào）率。

目前（qián）较为尖端的基于学习导向的船舶（bó）智能（néng）配载技术（shù）采用了深度神经网络的学习方法进行（háng）学习，克服了（le）大多数（shù）“抽（chōu）象的配载策略无（wú）法用构造式的人工规则来描述”这一问题。同（tóng）时，在配（pèi）载（zǎi）求解过程中也采用了智能算（suàn）法，但是在算法（fǎ）的上层还构（gòu）造（zào）了一层工作流（liú）引擎用（yòng）于快速调用配载特征库进行配载，从而大（dà）幅（fú）提升了配载求解的速度。

自动配载的效（xiào）率约是人工配载效率的8~10倍。以装船2000自然箱为例，自动（dòng）配载的速度（dù）平均为15分钟，人工（gōng）配载则需要大约（yuē）2~3小时。

此外，智能（néng）配载（zǎi）还能够降（jiàng）低劳动强度、固（gù）化（huà）员工（gōng）经验、提高夜间配载质（zhì）量。针对超大（dà）型（xíng）船舶，可大幅降低员工劳动强度，逐步使配载员（yuán）从反（fǎn）复（fù）重复的（de）操（cāo）作者（zhě）角色转化成为规则的制定者。同时，通过计算（suàn）机自动配载系统不（bú）断地吸纳与（yǔ）固化员工的配（pèi）载作业经验，即可稳步、有（yǒu）效地提高（gāo）配载质量（liàng）。系（xì）统配载（zǎi）的（de）另一（yī）特点即是配载（zǎi）质量稳定，计算机超强（qiáng）的（de）计算能力能够有（yǒu）效（xiào）避免人工（gōng）因夜间疲劳导致的配载质（zhì）量下降（jiàng）等不良情况。

智能配载（zǎi）在诸（zhū）多（duō）港口已经进入应用阶段。宁波港（gǎng）大榭集装箱码头是国（guó）内首个使用智（zhì）能（néng）配载（zǎi）技术（shù）的（de）集装箱码头。截至2018年12月（yuè），应用智能配载船舶（装载量大于300集装箱（xiāng）的船（chuán）舶）千余艘（sōu）次，其中，大型（xíng）超大型船舶应用（yòng）率约占90%。该码头应用智能配载技术（shù）的船舶平均单机效率比往年同期显著提升，平（píng）均作业路（lù）数比往年同期有所减少（shǎo）。智能配载技术大幅提（tí）高了配载计（jì）划的编（biān）制效率（lǜ），1000集装箱积载时间可以在10分钟内完成，公（gōng）司吞吐量达（dá）300万集装箱时，计划（huá）岗位（wèi）人员编制（zhì）仍（réng）保持不变，特别是（shì）针对短截（jié）关（guān）期状况下的大型船舶，该技术可以平均将装船作业开工时（shí）间（jiān）提前3~4个小时，节能减排（pái）的（de）同时显著降低（dī）码头生产（chǎn）运营成本。

上海港应用智能（néng）配载技术后，由于配载决策所需时间显著缩短，可（kě）先根据放关情况（kuàng）提前（qián）数小时进行首次（cì）决策，靠（kào）泊前针对（duì）剩余出（chū）口箱（xiāng）进行二次决策，且首次决策（cè）时（shí）间大幅延（yán）后，减少了首次决（jué）策（cè）后放关出口箱数量，提升了（le）决策（cè）效率和决策（cè）水平。

无人驾驶船舶：技（jì）术已经先行，商业运行可以期待

无人驾驶船（chuán）舶的发展尽管尚处于研（yán）究论证阶段（duàn），但是，其未（wèi）来的商（shāng）业化运营并非遥不可及（jí）。

全球首（shǒu）艘“无人集箱船”已于2017年9月29日下水测（cè）试，这艘名（míng）为“Yara Birkeland”号的船只由挪威康士伯海事（Kongsberg Maritime）和全（quán）球最大（dà）的化肥制造商——挪威Yara集团合作研发设计。全电动模式可完全实现零排放，长80米、宽15米，能够装载120个20英尺（chǐ）标准集装箱，虽（suī）然载货量很少，但该船（chuán）的正式投入运营将会成（chéng）为全球航（háng）运史上的一（yī）个（gè）巨大（dà）转折点。据报道，“Yara Birkeland”号利用（yòng）自（zì）身安装的全球定（dìng）位系统、雷达、摄（shè）像（xiàng）机和传感器等，能够在航道中（zhōng）实现避让其他（tā）船（chuán）舶，并在（zài）到达终（zhōng）点（diǎn）时实（shí）现自行停（tíng）靠。

在世界其他地（dì）方，无人驾驶船（chuán）舶的研发也（yě）在如火（huǒ）如荼（tú）地进行着（zhe）。2018年4月，丹麦航运巨头马士（shì）基（jī）集团和（hé）总部设在美国波士顿的Sea Machines Robotics公司（sī）展开合作，马（mǎ）士基将在（zài）其新建造的一艘Winter Palace冰（bīng）级集装箱船上（shàng）安装计（jì）算机视觉、激光雷（léi）达（LIDAR）和（hé）感知软（ruǎn）件（jiàn），Sea Machines Robotics公司的（de）人工智能动（dòng）力感知和态势感知系（xì）统则将利（lì）用传感器（qì）收集船舶周围的环境信息，识（shí）别（bié）和跟踪潜在的冲突并在（zài）操舵室内显示收集（jí）到的信息。马（mǎ）士基（jī）因此（cǐ）成为世界上第一家在集（jí）装箱船上试验人工（gōng）智能（AI）动力感知（zhī）和态势感知技术的公司。

在2020年，IBM联手海洋研（yán）究组织ProMare打造的“AI船长（zhǎng）”也将掌舵无人驾驶船“五月花”号。“AI船长”可（kě）以使用摄像头、人工智能和边缘计算系统（tǒng）来安全地绕过周边船（chuán）舶、浮标和其他预计（jì）会在（zài）航（háng）行期间遇到（dào）的（de）海洋危险（xiǎn）。

技术已（yǐ）经先行一步，接下来，随着智能（néng）船舶控（kòng）制系统，海洋（yáng）、气象、水（shuǐ）文等智能识（shí）别技术的完善，以及相关（guān）法律法规（guī）的健全（quán），无人驾驶船舶成为可能。而一旦无人驾驶（shǐ）船舶（bó）商业化运行（háng）开启，必将重新定（dìng）义集（jí）装箱运输业（yè）的（de）参与主（zhǔ）体和商业（yè）模式。在物联网（wǎng）、大数据、区块链、虚拟现实（shí）等技（jì）术（shù）不断裂（liè）变式发展的背景下，人工智能技（jì）术亦将不断（duàn）推动集（jí）装箱运输业从信息化走（zǒu）向去中心化、走向（xiàng）系统分散化、走向（xiàng）智能化，其商业模式创（chuàng）新（xīn）也将在技术浪潮中（zhōng）呈现出各个参（cān）与主体的数字化转（zhuǎn）型而更加（jiā）呈现出共生发（fā）展的模式，引领集装箱运输（shū）业真正步入（rù）智（zhì）能化新（xīn）阶段，以航运互联网生态系统（tǒng）的搭建启动智慧（huì）航运（yùn）的时代。

（綦晓光（guāng）系（xì）剑桥大学沃尔森（sēn）学院教授级（jí）终（zhōng）身成员、中国政法大（dà）学客座教授；苏京春系（xì）财政（zhèng）部中国（guó）财政科（kē）学研究院副研究员；陈庆佳系宁波诺丁汉大（dà）学运营管理学教授（shòu））