□ 全媒记者 张涛
2023年12月13日，一个个集装箱在自动化桥吊之间起落，多辆无人集卡在码头上奔驰，而操纵者远在数百米外的控制中心轻点鼠标……亲眼见证深度智能化对航运生产运营的改变，在中国水运报组织下参观厦门港科创中心的业内专家们深受振奋，纷纷表示： “航运业正迎来大变革。”
近年来，智能航运已成为行业发展的重要趋势，能够在提高海运安全水平、降低事故风险和损害、缓解海员短缺等方面发挥重要作用。世界主要航运国家纷纷加快自主船舶研究步伐，“聪明的船”正在尝试驶向大洋。记者采访了相关专家学者，探究世界以及我国在智能航运研究方面的前沿进展。
智能船舶竞相出海
2023年，是智能航运研究和实践快速进步的一年。自中国工程院院士、武汉理工大学严新平教授于2021年首先提出新一代航运系统的建设构架以来，“我国航运业正在逐渐经历辅助决策—远程控制—自主操作的转变，关键技术正在从实验室测试试验过渡到大型船舶应用落地。”武汉理工大学智能交通系统研究中心（简称“ITSC”）黄明教授向记者表示。
2017年，国际海事组织（IMO）的海上安全委员会正式通过了船舶智能航行相关议案，全球智能航运竞争拉开帷幕。2018年，国际标准化组织ISO发布了TC8-353标准，制定了《智能航运标准化路线图》。2021年，荷兰发布智能航运路线图，以期到2030年25%的内河货船能够达到R2远程遥控无人在船的智能化等级。我国出台的《智能船舶发展行动计划（2019—2021年）》《智能船舶规范（2023）》和《关于加快内河船舶绿色智能发展的实施意见》等均对智能航运的高质量发展提出了具体举措，明确提出开展基于5G网络的“岸基驾控、船端值守”船舶航行新模式研究，重点攻克智能航行等关键技术难题。
在世界各地，“聪明的船”相继出海。2021年，挪威推出第一艘全电动无人驾驶货轮Yara Birkeland号，能够自动避让和自行靠泊，单次航行可节约90%的运营成本。2022年，韩国超大型天然气运输船Prism Courage号完成了远洋智能航行实验。美国无人驾驶三体电动船“五月花”（The May Flower）号搭载AI船长和边缘计算系统在海上航行时进行智能感知和决策，完成了首次完全自主的跨大西洋航行。2023年10月1日，日本川崎汽船旗下汽车运输船“HOKUREN MARU No.2”通过自主导航在日立港与钏路港之间开启1600公里的往返航程。
“国际上，智能航运研究与实践正在朝着自主化、大型船舶工程应用的方向发展。”黄明表示，“当前我国船舶智能航运技术正按照‘辅助决策—远程控制—自主航行’的路径有序开展，基于小型船实现完全自主从而推进大型船舶智能航行。”
2023年12月17日，300TEU集装箱船“智飞”号正航行于青岛海面上，这是中国首艘自主航行的集装箱船。自2022年4月以来，该船在青岛港至董家口的航线上已完成460余航次、2.6万余海里智能航行实践，是我国目前积累实船数据最多的智能航行船舶。与此同时，全球首艘智能型无人系统科考船“珠海云”号正靠泊于珠海港码头，船长89米的它刚完成了上海至珠海的5天航程。
据介绍，近几年，具备辅助自主航行功能的超大型油轮“凯征”号、“智飞”号集装箱船，具备自主航行与控制决策功能的智能型无人系统母船“珠海云”号，正在实践中探索无人驾驶、远程驾控、自主航行功能，在实际运营中实现船舶的自主航行和远程控制。
“我国水运行业正处于数字智能化发展的历史机遇期。”交通运输部水运科学研究院智能航运中心主任耿雄飞表示，近年来，无论是政策支持、关键技术研发还是代表性成果，我国水运行业的数字智能化发展始终处于全球领先水平，在部分技术领域还具有先发优势。
“新一代航运系统”亟需突破关键点
从人工驾驶、远程遥控驾驶到无人自主航行，智能船舶正在逐步适应未来水路运输发展的需求和挑战。那么，目前要突破的关键点在哪里？还存在哪些普遍性的问题？
黄明表示，新一代航运系统的重点，不仅在于提高船舶本身的性能和智能化水平，还需要关注交通管理智能调度、岸基基础设施及航运大数据生态支持的同步建设，着力提升船舶总体、机械装备、感知系统、通信导航、控制决策、风险监控等多学科交叉的集成创新能力，横向连接行业生态价值链，包括如智能船舶、智能港口、智能物流、智能监管等各领域，形成“政府主导、企业参与”的关键技术突破新格局。
要实现同步建设、集成创新，存在的显著问题集中于三个方面。黄明表示，第一是我国智能航运技术研发未能结合优势条件进行重点布局，主要体现在行业体系全面铺开，各科研院所、设备厂商自由竞争发展，导致研发资源和重心集中在部分领域，一些研发难度大、起点低的核心技术短板与关键基础研究受到忽视。应当聚焦产品体系发展，基于自身特色与战略环境，优化技术体系建设布局，在关键技术突破、技术实船测试验证、应用研究、国际接轨等方面创造人才支持及政策资金投入，引领产业技术体系进一步发展。
第二，我国智能船舶配套设备系统发展相对落后，配套国产化率较低与数字化、智能化水平较低的问题并存，无法适应智能船舶新规要求。应大力发展配套产业，加快配套产业升级，重视数据资源、控制逻辑等核心要素的掌握，在开发阶段融入智能船舶相关技术为后续发展奠定基础，针对我国产品体系缺陷，补齐核心技术研发短板，利用人工智能技术实现弯道超车。
第三，智能航行技术水平处于国际前沿阵营，然而智能机舱设备的总体技术水平不高，国内开发智能机舱设备与系统的厂家不多，成熟应用的相对较少。归根结底，问题在于设备厂商之间智能化水平不均衡，接口不统一，船舶大型动力装置主要依赖进口，然而进口大型柴油机针对我国企业和用户实施严重的数据加密、维护保密和技术保护。因此，在船用机械设备领域应该统一行业标准，将智能化要求落实在船舶机械各环节。
此外，考虑到在自主航行、远程控制的过程之中，要为通讯中断等各种意外情况保留足够的安全余量，需要大幅提升现有船舶的自主能力和智能水平。近年来，船舶的智能水平已经有了积极提升。但是，航运各关键节点的自主决策与控制水平，依然无法脱离人工的持续值守，相关自主化研究整体仍处于探索的初级阶段，显著落后于车辆、飞行器的发展水平。
着眼高质量智能航运体系
随着“双碳”目标推进，为构建绿色、智能、安全、高效的现代化水路运输体系， 实现船舶、港口、航道信息互联共享成为国际航运业发展趋势， 以期实现水路运输的碳中和、零污染和数字化转型，高质量的智能航运体系未来可期。
我国智能交通的研究前沿以安全、高效、绿色为发展方向， 推进综合交通运输系统向网联化、协同化和智慧化发展， 近年来出台的《交通强国建设纲要》《国家综合立体交通网规划纲要》《内河航运发展纲要》等政策文件， 均对绿色水运、智能服务及内河航运高质量发展提出了具体举措， 以碳达峰、碳中和为目标牵引，激发了交通要素迭代， 为绿色生态发展提供有力支持。“内河绿色智能船舶创新工程”、工业和信息化部“高技术船舶科研项目”“基于船岸协同的船舶智能航行与控制关键技术”国家重点研发计划项目为探索研究新一代航运系统指引方向。
耿雄飞表示，我国数字化转型加速，为水运行业的智能化发展提供了支撑保障条件，具有坚实的发展基础。新型数字基础设施的快速发展，为水运行业的智能化发展提供了网络、算力、平台的支持，使研发和应用的成本更低、可靠性更高、迭代更快。与此同时，我们仍应看到，水运行业存在“智能化自动化孤岛”的问题，数字智能化技术的应用存在局限性，无法在整个行业中协同应用。此外，部分数字智能技术虽然已经取得了很好的展示效果，但并未对效率和竞争性的提升带来根本性的支撑。因此，我们需要继续加强技术研发和创新，持续推动成熟技术的应用和配套设施的建设，从而将数字智能技术真正融入水运行业的各个环节中，创造生产力，提高效率和竞争力。
黄明表示，现阶段， 新一代航运系统的顶层框架已基本确定， 技术路线逐步明晰， “航行脑系统”体系、辅助驾驶系统等基础研究正逐步展开。船舶智能化、少人化将有效地减少现有船舶的船员数量，降低人力成本， 提升航行安全， 推动行业变革， 发展以智能船舶为载体的新一代航运系统恰逢其时。
据悉，按照IMO的计划，2024年将非强制性执行自主水面船舶规定，2028年将强制性执行，智能航运正按照数字化、网联化、智能化的路径在迅速推进。
