2020年上半年（nián），受到新冠肺炎疫情影响，全球经（jīng）济不（bú）振，但（dàn）是集运（yùn）业却迎来好光景，班轮公司业绩逆势增长。二季度，全球（qiú）集运业整体实现利润27亿美（měi）元。在智（zhì）能化大（dà）潮下，航运业与人工智能的有机融（róng）合，会积极、有效（xiào）贡献智慧航运。

人（rén）工智（zhì）能（néng）（Artificial Intelligence，AI）这一技术（shù）概（gài）念，虽（suī）然从目（mù）标上来看是指研究和（hé）开发用于（yú）模（mó）拟（nǐ）、延（yán）伸和扩展（zhǎn）人类智（zhì）能的科学，但是从实现路径（jìng）上（shàng）来看（kàn），本质是一种（zhǒng）基于（yú）计算机科学的机器化智能，是指一种让智能机（jī）器以类似于人（rén）类智能的方式做出反应的技术（shù）探索。这（zhè）也就（jiù）意味着，相关智能机器要（yào）具备语言识别（bié）、图像识别、自然语言处理、专家系统、计算机视觉、机器学习等与人类智能相关的能力，而信息化显然（rán）是（shì）这些能（néng）力实现的基（jī）础。

人工智（zhì）能当下炙手可热，已与诸多（duō）行业深度融合。航运业（yè）可谓人（rén）类经（jīng）济发展（zhǎn）中非常古老（lǎo）的行业，近年来凸显出与人（rén）工智能的深入融合，通过全自动码头、智慧（huì）船舶配载（zǎi）、智（zhì）能（néng）调度等各（gè）领域的应用，以（yǐ）及（jí）未来（lái）可能朝着无人驾驶（shǐ）船（chuán）舶、智（zhì）能（néng）解决方案设计等趋势，不断（duàn）从信息（xī）化到智能化演（yǎn）化发展。

全自动码头：自（zì）动运输（shū）设备和（hé）控制系统的结合，实（shí）现无人工介入的协同高效作业

全自动（dòng）码头在全球（qiú）各（gè）地均有涌（yǒng）现，技术应用（yòng）已经较为成（chéng）熟。我（wǒ）国（guó）的（de）上（shàng）海洋山港、青岛港、广州港等港口也（yě）都在全（quán）自动码头建设中走在了世界前列（liè）。

以上海（hǎi）洋山港的出口集（jí）装（zhuāng）箱调运为（wéi）例，自动化码头（tóu）的作业流（liú）程大（dà）致分为6个步（bù）骤：使用自（zì）动化（huà）轨道吊起（qǐ）重集装箱、自动化轨（guǐ）道（dào）吊自动将集（jí）装箱堆叠至集装箱堆（duī）场（chǎng）、自动化轨道吊将集装箱从堆场自动运送至AGV（Automated Guided Vehicle，自动引导运输（shū）车）运输点、AGV将集装（zhuāng）箱运送至岸桥起重点、岸桥起（qǐ）重、远程控制及调度中心将（jiāng）集装箱起重运（yùn）至运输船。

在上述流程中，AGV起到了关键性中介（jiè）作用，这（zhè）是（shì）一种（zhǒng）具（jù）备（bèi）电磁或者光学等自动导引装置，能（néng）够沿规定的导引路径行驶（shǐ），具有安（ān）全保护以及各种移（yí）栽功能，不但可（kě）以自动规避障碍物，还可以（yǐ）做出减速、刹车（chē）或（huò）绕行等遭（zāo）遇突发状况的各种决策并规划最优驾驶线路。

AGV自动导（dǎo）航的实现技术是多（duō）元的，其（qí）中（zhōng）在（zài）业内（nèi）被广泛采用的是磁钉定位导航系统。例如洋山港自动化码头四期工程中，就在地面埋设了61483颗螺（luó）钉，磁（cí）钉与（yǔ）磁钉之间就处于一（yī）种较为精确的定位状态，再通过磁导航传感（gǎn）器（qì）检测（cè）磁钉的磁信号（hào）即可实现AGV的定位，此时可（kě）以依（yī）靠编码器数等（děng）里程计量传感（gǎn）器来计算位置，依（yī）靠陀螺等角（jiǎo）度传感（gǎn）器来确（què）定（dìng）方向角。

有了自动引导设备，全自动化码头（tóu）作（zuò）为一个庞大系统，要实现协同运作（zuò），还需要通过人工（gōng）智能、运筹学（xué）决（jué）策和系统工程理论来（lái）发展中央控制系统。上海（hǎi）洋山（shān）港的控制系统主要包（bāo）含（hán）了全自动（dòng）化码头智能（néng）生（shēng）产管理控制（zhì）系统（tǒng）（TOS）与设（shè）备管（guǎn）理（lǐ）系（xì）统（ECS），它们指（zhǐ）挥着130台AGV协同（tóng）工作，共同发挥出最优的效率。

自动运输载（zǎi）体之外，人工智能也渗透到了全自动化码头的各方面（miàn），解决（jué）了传（chuán）统（tǒng）码头作业中的难题，极大提高了（le）自动效率。例如，在码头上，轨道吊从集卡车（chē）上抓取集装（zhuāng）箱时，如何安（ān）全（quán）高效地进行全自动化交互作业，是全球港口一直（zhí）未解决的行业（yè）难题（tí）。因为集装箱与集卡车的拖盘锁（suǒ）销一旦没有（yǒu）完全分离，轨道吊卸（xiè）箱（xiāng）时（shí）容易造成集卡被（bèi）吊起事故，存在安全隐患。青岛港自动化码头团（tuán）队则通过用人工（gōng）智能、图（tú）像识别等技术研发了机器视觉集卡防吊起系统，实现集（jí）卡防吊起自动识（shí）别。这项（xiàng）新突破，让自动（dòng）化（huà）码头的全自动化（huà）范围再（zài）次延展，从码（mǎ）头卸船（chuán）作业一直延至陆侧区（qū）域（yù）。这样一来（lái），码头收箱作业避（bì）免人工介入（rù），进一（yī）步提升（shēng）了安全性，解（jiě）决了（le）行业（yè）难题（tí）。

除了（le）已经（jīng）应用的技术，全自动码头的（de）发（fā）展也与相关（guān）技（jì）术的进（jìn）步（bù）紧密结（jié）合。广（guǎng）州（zhōu）港集团就积极引入（rù）高（gāo）新技术，与华为公（gōng）司（sī）开展（zhǎn）了战（zhàn）略（luè）合作，着力结合5G技术打造“车路协同”平台，优化（huà）自动化码头的作业流程。华为已在广州港等港口进行有关联（lián）合（hé）创（chuàng）新（xīn）和测试（shì），探索5G在港口陆地和海域等特殊场景的覆盖技（jì）术，实现港口（kǒu）遇险报警、辅助航行、智能理货等业务运用。

智能（néng）船舶配载：人工智能算法模拟配载员（yuán）操作，实（shí）现自动配载（zǎi）过程（chéng）

智能船舶配（pèi）载通过人工（gōng）智能（néng）技术和算法优化，可以结合（hé）船舶（bó）箱量分布（bù）、箱型比（bǐ）例、挂靠（kào）港、货物堆存、机械设（shè）备状（zhuàng）态、班轮（lún）航线、泊位、货源等信息，自动完成最优配载图，实现货物（wù）安全、高效装船，有效提升船舶装载（zǎi）效（xiào）率。

目（mù）前较（jiào）为尖端（duān）的基于学习导向的船舶智能配载技术采用了深度神经网络的（de）学习方法进行学习（xí），克服了大多数“抽象的（de）配载策略无法用（yòng）构造式（shì）的人工规则来描述”这一问题（tí）。同时，在配载求（qiú）解过（guò）程中也采用（yòng）了（le）智能算法，但是在算法（fǎ）的上层还构造了一层（céng）工作流引擎用于快速调用配载特征库进行（háng）配载，从而大幅提升了配载求解的速度。

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

此外，智（zhì）能配（pèi）载还能够降低劳动（dòng）强度（dù）、固（gù）化员工经验（yàn）、提高夜间（jiān）配载质量（liàng）。针对超（chāo）大型船舶，可大幅降低员工劳动强度，逐步使配载员从（cóng）反复重复（fù）的操作者角色转化成为（wéi）规则的制（zhì）定者。同时，通过计算机自动（dòng）配载系统（tǒng）不断地（dì）吸纳与固化员工的配载作业经验，即可稳步、有（yǒu）效地提高配载质（zhì）量。系统配载（zǎi）的另一特（tè）点即是配载质（zhì）量稳定，计算（suàn）机超强的计算（suàn）能力（lì）能够有效避（bì）免人（rén）工因夜（yè）间疲劳导（dǎo）致的（de）配载（zǎi）质量下降等不良情（qíng）况。

智能配载在诸多港（gǎng）口已（yǐ）经进入（rù）应用阶段（duàn）。宁波港大榭集装（zhuāng）箱（xiāng）码头是国（guó）内首个使用智能配（pèi）载技术的集装箱码（mǎ）头。截（jié）至2018年12月，应用智能（néng）配载（zǎi）船舶（装载量大于300集装箱的船舶）千余艘（sōu）次，其（qí）中，大（dà）型超大型（xíng）船舶应用率约占90%。该码头应用智能配载技术（shù）的船舶（bó）平均单机效率（lǜ）比往年（nián）同期显著提（tí）升（shēng），平均作业路数比往年同期有（yǒu）所（suǒ）减少。智能（néng）配载技术大幅（fú）提高（gāo）了配载计划的编制效率，1000集装（zhuāng）箱积载时间可以在10分钟（zhōng）内完（wán）成，公司吞吐量达300万集装箱时（shí），计划岗位人（rén）员编制仍保（bǎo）持不变，特（tè）别（bié）是针对短截关期（qī）状况下的大型船舶，该技术可以平均将装船作业开（kāi）工时间（jiān）提前3~4个小时，节能减排的同时显著（zhe）降低码头生产运（yùn）营成本。

上海（hǎi）港（gǎng）应用（yòng）智能配载（zǎi）技术后（hòu），由于配载决策（cè）所需时间显著缩短，可先根据放关（guān）情况提前数小时进（jìn）行首次决策，靠泊前针对剩（shèng）余出口箱（xiāng）进（jìn）行二次（cì）决策（cè），且首次决（jué）策时间大幅延（yán）后，减少（shǎo）了首次决策后放（fàng）关出口（kǒu）箱数量（liàng），提（tí）升了决策（cè）效率和决策水平。

无人驾驶（shǐ）船舶：技术已经先行，商业运（yùn）行可以期待

无（wú）人（rén）驾驶船舶的发展尽管尚（shàng）处于研（yán）究论证阶段，但是，其未来的（de）商业化（huà）运营并非遥不可及。

全球首艘“无人集箱船”已于2017年9月29日下水测试（shì），这（zhè）艘名为“Yara Birkeland”号的船只由挪威康士伯海事（shì）（Kongsberg Maritime）和（hé）全（quán）球最大的化肥制造商（shāng）——挪威（wēi）Yara集团合作研发设（shè）计（jì）。全电动模式可完全实（shí）现零排放，长（zhǎng）80米（mǐ）、宽15米（mǐ），能（néng）够装载120个20英尺标准集装箱，虽然载货量很少，但该船的正式投入运营将会成（chéng）为全球航运史（shǐ）上（shàng）的一（yī）个（gè）巨大转折点。据报（bào）道，“Yara Birkeland”号（hào）利用自（zì）身安装的（de）全球（qiú）定位系（xì）统、雷达、摄像机和传感器等，能够在航道（dào）中实现避（bì）让其他船舶，并在（zài）到达终点时（shí）实现自行停（tíng）靠。

在（zài）世界其（qí）他地（dì）方，无（wú）人驾驶船舶的研发（fā）也在如火如（rú）荼地进行着（zhe）。2018年4月（yuè），丹麦航运巨头马士基集团和总部设在美国波（bō）士顿的Sea Machines Robotics公司展开合作（zuò），马士基（jī）将在其新建造的一（yī）艘Winter Palace冰级集装箱船（chuán）上安装计算机视觉、激光雷达（dá）（LIDAR）和（hé）感知（zhī）软（ruǎn）件，Sea Machines Robotics公司的（de）人（rén）工（gōng）智（zhì）能动力（lì）感（gǎn）知和态势感知系统则将利用传感器（qì）收集船舶周（zhōu）围的环境信（xìn）息，识（shí）别和跟（gēn）踪潜（qián）在的冲（chōng）突并在操舵室内显示收集到的信（xìn）息。马士基（jī）因此成为世界上（shàng）第一家在集装箱船上试验人工智能（AI）动力感知和态势感知技术的公司。

在2020年，IBM联（lián）手海洋（yáng）研究组（zǔ）织ProMare打造（zào）的“AI船长”也（yě）将掌舵（duò）无人驾（jià）驶船“五月（yuè）花（huā）”号。“AI船长”可以使用摄像头（tóu）、人工智能和边缘计算（suàn）系统来安全地绕过周边（biān）船舶（bó）、浮标和其他预（yù）计会在航行期间遇到的海洋危险。

技术已经先行一步，接下来，随（suí）着智能船舶控制系统，海洋、气象、水文（wén）等智能识别技术的完善，以及相（xiàng）关法律法规的健全，无（wú）人驾驶船舶成为可能。而一（yī）旦无（wú）人驾驶（shǐ）船舶商业（yè）化运行（háng）开启，必将重新定义集装箱运输业的参与主体和商（shāng）业模（mó）式（shì）。在物（wù）联网、大数据、区块链（liàn）、虚拟（nǐ）现实等技术不断裂变式发展的（de）背景下，人工智能技术亦将不（bú）断推动集（jí）装（zhuāng）箱（xiāng）运输业从信息化走向去中心化（huà）、走向系统分散化、走向智能化，其商业模式创新（xīn）也将在技术浪潮（cháo）中呈现出各个参（cān）与主体的（de）数字化转型而更（gèng）加（jiā）呈现出（chū）共生发展的模式，引领集装箱运输业真正步入智能（néng）化新阶段，以航（háng）运互（hù）联网生态系统的搭建启动智（zhì）慧航运的时代。

（綦晓光（guāng）系（xì）剑桥大（dà）学（xué）沃尔森学院教授级终身成（chéng）员、中国政法大学（xué）客座教授；苏京（jīng）春系财政部中国财（cái）政科（kē）学（xué）研（yán）究（jiū）院（yuàn）副研（yán）究员；陈（chén）庆佳系宁（níng）波诺（nuò）丁汉大学运营管理（lǐ）学教授）