2020年上半年，受（shòu）到新冠（guàn）肺炎（yán）疫情（qíng）影响，全球经济不振，但是集运业却（què）迎来好光景（jǐng），班轮公司业绩逆势增（zēng）长。二季（jì）度，全球集（jí）运业整体实现利润27亿（yì）美元。在智能化大潮下，航运业与人（rén）工智能的（de）有机融合，会（huì）积极、有效贡献智慧航运（yùn）。

人工（gōng）智能（Artificial Intelligence，AI）这一（yī）技术概（gài）念，虽然从目标上来看是指研究和开发用于（yú）模（mó）拟、延伸（shēn）和扩展人（rén）类智能的科学，但是从实现（xiàn）路径上（shàng）来看，本质（zhì）是（shì）一种基（jī）于计算机（jī）科学的机器化智能，是指（zhǐ）一种让智能机器以类似于人类智能的方式做出反应的技术探索。这也就意味着，相关智能机（jī）器要具备语言识别（bié）、图像识别、自然语（yǔ）言（yán）处理、专家系统、计（jì）算机视（shì）觉、机器学习等与人类智能相关的能力，而信息化显然是（shì）这些能力实（shí）现的基础（chǔ）。

人（rén）工智能当下炙（zhì）手可热，已与诸多行业（yè）深度融合（hé）。航运（yùn）业（yè）可谓人类经济发（fā）展中（zhōng）非常古老的（de）行业（yè），近年来凸显出与人（rén）工智能的深入融合，通过全自（zì）动码头（tóu）、智（zhì）慧（huì）船舶配（pèi）载、智能调度等各领（lǐng）域的应用，以及未（wèi）来（lái）可能朝着无人驾驶船（chuán）舶、智能解决方案设计等（děng）趋势（shì），不断从信息化（huà）到智能化（huà）演（yǎn）化发展。

全自（zì）动码头：自动运（yùn）输设备和控（kòng）制系统的（de）结合（hé），实现无人工介入的协同高效（xiào）作（zuò）业

全自（zì）动码头在（zài）全球（qiú）各地均有（yǒu）涌现，技术应用已经较为成（chéng）熟。我（wǒ）国的（de）上海洋山港、青岛港、广州港等港（gǎng）口也都在全自动码（mǎ）头（tóu）建设中走在了世界前列。

以上海（hǎi）洋山（shān）港的出口集装（zhuāng）箱调运为（wéi）例，自动化码（mǎ）头的作（zuò）业流程大致分为6个步骤：使用（yòng）自动化轨道（dào）吊起重集装箱、自动化轨道吊自（zì）动将（jiāng）集装箱堆叠至集装箱（xiāng）堆场、自（zì）动化轨道（dào）吊将集装箱从堆（duī）场（chǎng）自（zì）动运送至（zhì）AGV（Automated Guided Vehicle，自（zì）动（dòng）引导运输车）运输点（diǎn）、AGV将（jiāng）集装（zhuāng）箱运送至岸桥起（qǐ）重点、岸桥起重、远程控制及调度中心将集装箱起重运至运输船。

在上述（shù）流程中，AGV起到了关键性中介作用，这是一种（zhǒng）具备电磁或者光学等自动（dòng）导（dǎo）引装置（zhì），能够沿规定的导引路（lù）径行驶（shǐ），具（jù）有（yǒu）安全保护以及各种移栽功能，不但可（kě）以自动规避障碍物（wù），还（hái）可以（yǐ）做出减（jiǎn）速、刹车或绕（rào）行等遭遇突（tū）发状况的各种决策并规划最（zuì）优驾驶线路。

AGV自动导航（háng）的实（shí）现（xiàn）技术是多（duō）元的，其中在业内被广泛采用（yòng）的是磁钉（dìng）定（dìng）位导航系统。例（lì）如洋山港自动化码头四（sì）期工程中（zhōng），就在（zài）地（dì）面埋设了61483颗螺钉，磁（cí）钉与磁钉之间就处于（yú）一种较（jiào）为精（jīng）确的（de）定位（wèi）状（zhuàng）态，再通过磁导航传感器检测（cè）磁钉（dìng）的磁信号（hào）即（jí）可实（shí）现AGV的定位，此时可以（yǐ）依靠（kào）编码器数（shù）等里程（chéng）计（jì）量传感器来计算（suàn）位置，依靠（kào）陀（tuó）螺（luó）等角度传感器来确定（dìng）方向角。

有了（le）自动引导设备，全自动化码头（tóu）作为（wéi）一个庞大系（xì）统，要实现协同（tóng）运作，还需要通过人（rén）工（gōng）智能、运（yùn）筹学决策和系统工程理论来发展中央控制（zhì）系统（tǒng）。上海（hǎi）洋山港的控制系统主要包含了全自动（dòng）化码头智能生产管理（lǐ）控制系统（TOS）与设备管理系统（ECS），它们指挥着130台（tái）AGV协同工作，共同发挥出最（zuì）优的（de）效率。

自动运输载体之外（wài），人工智能也（yě）渗透（tòu）到了全自动化码头的各方面，解（jiě）决了传统码头作业中的难题，极大（dà）提高了自（zì）动效（xiào）率。例如，在（zài）码头（tóu）上，轨道吊从集卡车上抓取集（jí）装箱（xiāng）时，如何（hé）安全高效地进行（háng）全自动化交互（hù）作业，是（shì）全球（qiú）港口一直（zhí）未解决的行业难题。因为集装（zhuāng）箱与集卡车（chē）的拖盘锁销（xiāo）一旦没有（yǒu）完全分离，轨道（dào）吊卸箱时（shí）容易（yì）造成（chéng）集卡（kǎ）被吊（diào）起事故，存在安全隐（yǐn）患。青（qīng）岛港自动化码头团队则通过用人工智能、图像识别等技术研发了机器视（shì）觉集（jí）卡防吊起（qǐ）系统，实现集卡防吊起（qǐ）自动识别。这项（xiàng）新突破，让自动化码头的全自动化范围再次延展，从码头卸（xiè）船作（zuò）业一直延至陆（lù）侧区（qū）域。这样（yàng）一来，码头（tóu）收箱作业避免人工（gōng）介入，进（jìn）一步提（tí）升了安全性，解决了行业难题。

除（chú）了已（yǐ）经应用的技术，全自（zì）动码（mǎ）头的发（fā）展也与（yǔ）相关技术的（de）进步紧密结（jié）合。广州港集团就积极引入高新技术，与（yǔ）华为公（gōng）司开展了战略合作，着力（lì）结合5G技术打造（zào）“车路协（xié）同”平台，优化自动化（huà）码头的作业（yè）流程。华为已在广州港等港（gǎng）口进行有关（guān）联合创新和测试，探索5G在港口陆（lù）地和海域等特殊场景的覆盖技术，实现港口遇险报警、辅助航行、智能理货等业务运（yùn）用。

智（zhì）能（néng）船舶配载：人工智能（néng）算法模拟配载员操（cāo）作，实（shí）现（xiàn）自（zì）动（dòng）配载过程

智能船（chuán）舶配载通过人工智能技术和（hé）算（suàn）法优化，可（kě）以（yǐ）结合船舶箱量分布、箱型比例、挂靠港、货物堆（duī）存、机械设备（bèi）状态、班轮航线、泊（bó）位、货源（yuán）等信息，自动完（wán）成最优配载图，实现（xiàn）货物安全、高效装船，有效提升船（chuán）舶装（zhuāng）载效率。

目前较为尖（jiān）端的基于学习导向的（de）船舶智能配（pèi）载技（jì）术采用了深度神经网络的（de）学习方法进行学（xué）习，克服了大多数“抽象的（de）配载策略（luè）无（wú）法用构造式的人工规则来描（miáo）述”这一问题。同时（shí），在配载求解过程中也采（cǎi）用了（le）智能算法，但是在算法的（de）上层还构造了一层工作流（liú）引擎用（yòng）于快速（sù）调用配载特征库进行配载，从（cóng）而大幅提升了（le）配载求（qiú）解的速度。

自动配（pèi）载的效率（lǜ）约是人工配载（zǎi）效率的（de）8~10倍（bèi）。以装船2000自然箱为例，自动配载的速度平均为15分钟，人工配（pèi）载则需要大约2~3小时。

此外，智能（néng）配载还能够降低（dī）劳（láo）动强度、固化员工（gōng）经验、提高夜间配载质量。针对（duì）超大型船舶，可（kě）大幅降低员工劳动强度，逐步使配载员从（cóng）反复重复的操作者角色转（zhuǎn）化（huà）成为（wéi）规则的制（zhì）定（dìng）者。同时，通过计算机自动配载系统（tǒng）不断地吸纳与固（gù）化员工的配（pèi）载（zǎi）作业（yè）经验（yàn），即（jí）可稳步、有效地提高配（pèi）载质量。系（xì）统配载的（de）另一特点即是配载质量稳（wěn）定，计算机超强的计（jì）算（suàn）能力能够有效避免人（rén）工因（yīn）夜间疲（pí）劳导致（zhì）的配载（zǎi）质量下降等不良情况。

智能配载（zǎi）在诸多港（gǎng）口已（yǐ）经进（jìn）入应用阶段。宁（níng）波（bō）港大榭集装箱（xiāng）码头是国（guó）内首（shǒu）个使用智（zhì）能配（pèi）载技术的（de）集装箱码（mǎ）头（tóu）。截至2018年12月（yuè），应用智能（néng）配载船舶（装载量大于（yú）300集装（zhuāng）箱的船舶（bó））千余艘次，其（qí）中，大型超大（dà）型（xíng）船（chuán）舶应用率约占90%。该（gāi）码头应用（yòng）智能配载技（jì）术的船舶平（píng）均（jun1）单机效（xiào）率（lǜ）比往（wǎng）年（nián）同期显（xiǎn）著提升，平均作业路数比往年同（tóng）期有所减少。智（zhì）能配载技术大幅提高了配载计（jì）划的编（biān）制效率，1000集（jí）装箱积载时间可以在10分（fèn）钟（zhōng）内完成（chéng），公司吞（tūn）吐量达300万集装箱时，计（jì）划岗位人员（yuán）编制仍保持不变，特别是针对（duì）短（duǎn）截关期状况下（xià）的大（dà）型船舶，该技术可（kě）以平均将装（zhuāng）船（chuán）作业开工时间提前（qián）3~4个小时，节能减排的同时显著降低（dī）码头生产运营成本。

上海港应用智能配载技术后，由于配（pèi）载决策所需时（shí）间显著缩短（duǎn），可先根（gēn）据放（fàng）关情况提前（qián）数小时进行首次决（jué）策，靠泊前针对剩余出口箱（xiāng）进（jìn）行二（èr）次决策，且首次决策（cè）时（shí）间大幅延后，减（jiǎn）少了首次决（jué）策后放关出口箱数量，提升了决策效率（lǜ）和（hé）决策水平。

无人驾驶（shǐ）船舶：技术已经先行，商业运行可以期待

无人（rén）驾驶船（chuán）舶（bó）的发（fā）展（zhǎn）尽管尚处于研究论（lùn）证阶段，但是，其未来的商业（yè）化运（yùn）营并非（fēi）遥不（bú）可及（jí）。

全球首艘“无人集箱船”已（yǐ）于2017年（nián）9月29日下水测（cè）试（shì），这（zhè）艘（sōu）名为（wéi）“Yara Birkeland”号的船只由挪威（wēi）康士伯海事（Kongsberg Maritime）和全（quán）球最大的化肥制造（zào）商——挪威Yara集团（tuán）合作研发设计。全电（diàn）动模式可（kě）完（wán）全（quán）实现（xiàn）零（líng）排放，长80米、宽15米（mǐ），能够（gòu）装载120个20英尺（chǐ）标准集装箱，虽（suī）然载（zǎi）货（huò）量很少，但该（gāi）船的正式投入（rù）运（yùn）营将会成为全球（qiú）航运史上（shàng）的（de）一（yī）个巨大（dà）转折点。据报道（dào），“Yara Birkeland”号利用自身安装的全球定（dìng）位系统（tǒng）、雷达、摄像机（jī）和传感器等（děng），能够在航道中实现避让其他船舶，并在到达（dá）终点时实现自行停靠。

在世界其他地方（fāng），无人驾驶船舶的研发也在如火如荼地（dì）进行着。2018年4月，丹麦航运（yùn）巨头马士（shì）基集（jí）团（tuán）和总部设在美（měi）国波士顿（dùn）的Sea Machines Robotics公司展开合作，马士基将在其新建造的一艘Winter Palace冰（bīng）级（jí）集装箱船上安装计（jì）算机视（shì）觉、激光雷达（LIDAR）和感知软件，Sea Machines Robotics公司的人工智（zhì）能动（dòng）力感知（zhī）和（hé）态势感知系统则将利用传（chuán）感（gǎn）器（qì）收（shōu）集船舶周围（wéi）的环境（jìng）信（xìn）息，识别和跟踪潜在的冲（chōng）突并在操舵室内显（xiǎn）示收集到的信息（xī）。马（mǎ）士（shì）基因此成为世界上第一家在集装箱船（chuán）上试（shì）验人工智（zhì）能（néng）（AI）动（dòng）力（lì）感（gǎn）知和态（tài）势感知技术的（de）公司。

在2020年，IBM联手海洋研（yán）究（jiū）组（zǔ）织ProMare打造的“AI船长”也将掌舵（duò）无人驾驶船“五月（yuè）花”号。“AI船长（zhǎng）”可以使（shǐ）用摄像头、人工智能（néng）和（hé）边缘计算（suàn）系（xì）统来（lái）安全地绕过周边（biān）船舶、浮标和其他预（yù）计会在（zài）航行期间遇到的（de）海洋危险。

技（jì）术已经（jīng）先行一（yī）步，接下来，随着（zhe）智（zhì）能船（chuán）舶控制（zhì）系统，海洋（yáng）、气象（xiàng）、水文等智能识别技术的完善（shàn），以及（jí）相关（guān）法律法规的健全（quán），无人（rén）驾驶（shǐ）船舶成为（wéi）可能。而一（yī）旦无人驾驶船舶商业化运行开启，必将（jiāng）重新（xīn）定义集装箱运输业的参与主体（tǐ）和商业模式（shì）。在物联网、大数（shù）据、区（qū）块链、虚拟现实等技术不断（duàn）裂变式发展的（de）背景下，人（rén）工智（zhì）能技术（shù）亦将不（bú）断（duàn）推（tuī）动集装（zhuāng）箱运（yùn）输业（yè）从信（xìn）息化走（zǒu）向（xiàng）去（qù）中心化、走（zǒu）向系统（tǒng）分散化、走向智能化，其商业模式创（chuàng）新也（yě）将在（zài）技术浪潮中呈现出各个参与（yǔ）主体的数字（zì）化（huà）转型而更加呈现（xiàn）出共生发（fā）展的模式，引领集装箱运输业真正步入智能（néng）化新阶段，以航运互联（lián）网生（shēng）态系统的搭建启动智（zhì）慧航运的时代。

（綦（qí）晓光系剑桥（qiáo）大学沃尔森学院（yuàn）教授（shòu）级终身成员、中国政法大学（xué）客座（zuò）教（jiāo）授；苏京（jīng）春系（xì）财政部中（zhōng）国财政（zhèng）科（kē）学研究院（yuàn）副研（yán）究（jiū）员（yuán）；陈庆佳系（xì）宁波诺丁汉大学运营管理学教授（shòu））