2020年上（shàng）半年，受到新冠肺炎疫情影响（xiǎng），全球经济（jì）不振，但是集运业却迎来（lái）好光（guāng）景，班轮（lún）公司业绩逆势增长。二季度，全球集运（yùn）业整体实现利润27亿美元。在智能化大潮下，航运业与人工智（zhì）能的有机（jī）融合，会积极、有（yǒu）效贡献智慧航运。

人（rén）工智能（Artificial Intelligence，AI）这一（yī）技（jì）术概（gài）念，虽（suī）然从目标上来看（kàn）是指研究和开发用于模拟、延伸（shēn）和扩展人类智（zhì）能（néng）的科学，但是从实（shí）现路径（jìng）上来看，本质是（shì）一种（zhǒng）基于计算机科学的机器化智能，是指（zhǐ）一种让智（zhì）能（néng）机器以类似于人（rén）类（lèi）智能的方式做出反应的技术探索。这也就意味着，相关（guān）智能（néng）机器要具备语言识别、图像识（shí）别、自（zì）然（rán）语言处理、专家系统、计（jì）算机（jī）视觉、机器（qì）学习等与人类智（zhì）能相关的能力，而信息化显然是这（zhè）些（xiē）能力实现的基础。

人工智能当（dāng）下（xià）炙（zhì）手可热，已与诸多行业深度融合。航（háng）运业可谓人类经济发展中非（fēi）常古老的行业，近年来凸显出（chū）与（yǔ）人工（gōng）智能（néng）的深（shēn）入融合，通过全自动码头（tóu）、智慧船（chuán）舶配（pèi）载、智（zhì）能（néng）调（diào）度等各（gè）领域的应用，以（yǐ）及（jí）未来可能朝着无人驾驶船舶、智（zhì）能解（jiě）决方案设计等趋势，不断从信（xìn）息化到智能化演化（huà）发展（zhǎn）。

全自动码头：自动运输设备和控制系统的结合，实现无人工介入（rù）的协同高效作业

全自动码（mǎ）头在全球各地均有（yǒu）涌现，技术（shù）应用（yòng）已（yǐ）经（jīng）较为成熟（shú）。我国的（de）上海洋山港、青（qīng）岛港、广州港等港（gǎng）口也都在全自动码头（tóu）建设中走在了世界前列。

以（yǐ）上海洋山港的出（chū）口集装箱调运为（wéi）例，自（zì）动化码头的作业流程大致分为（wéi）6个步骤：使用自动化轨道吊（diào）起重集装箱、自动化（huà）轨道吊自（zì）动将集（jí）装箱堆叠至（zhì）集（jí）装箱堆场、自（zì）动（dòng）化轨道吊将集（jí）装箱从堆场自动（dòng）运（yùn）送至AGV（Automated Guided Vehicle，自（zì）动引导运（yùn）输车）运输（shū）点、AGV将集装箱运（yùn）送至（zhì）岸桥起（qǐ）重点、岸桥起重、远程（chéng）控制（zhì）及调度中心（xīn）将集装箱起重运至（zhì）运输船。

在（zài）上述流程中，AGV起到（dào）了关键性中介作用，这是一（yī）种具备电磁或（huò）者光学等（děng）自动（dòng）导引（yǐn）装置，能够沿规定（dìng）的导引路径（jìng）行（háng）驶，具有安全保（bǎo）护（hù）以及（jí）各种（zhǒng）移（yí）栽功能，不但可以自动规避障碍物，还可以做（zuò）出减速、刹车或（huò）绕行等遭遇突发状况的各（gè）种决策并规划最优驾（jià）驶线路。

AGV自动导航的实现技术是（shì）多元的，其（qí）中在业内被广泛采用的是磁钉（dìng）定位导航系统。例如洋山港自动化码头四期工程中（zhōng），就（jiù）在地面埋设了61483颗螺钉，磁钉与磁钉之间就处于一种（zhǒng）较为精确的定位状态，再通过磁导航传（chuán）感器检（jiǎn）测磁钉的磁信号即（jí）可实现AGV的（de）定位，此时可以依靠编码（mǎ）器数等里程（chéng）计量传感器来计算（suàn）位置，依靠陀螺等角度传（chuán）感器来（lái）确定方向角。

有了（le）自动引导设备，全自动化（huà）码（mǎ）头作为一（yī）个（gè）庞大系（xì）统，要实现协同运作，还需（xū）要通过（guò）人（rén）工智能、运筹学决策和系统工程理论来发展中央控（kòng）制系统。上海洋山港的（de）控制系统（tǒng）主要包含了全自动化码头智能（néng）生产管理控（kòng）制系统（TOS）与（yǔ）设（shè）备管理系（xì）统（ECS），它们指挥着130台AGV协同工作，共（gòng）同发挥出最优的效（xiào）率（lǜ）。

自动运输载体之外，人工智能（néng）也渗（shèn）透到了（le）全自动化码头的（de）各方面，解决了传统（tǒng）码头作业（yè）中的难题，极大提高了自动效（xiào）率（lǜ）。例如，在码头上，轨道吊从集卡车上（shàng）抓取集装箱时，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（de）行业难题（tí）。因为集装箱与（yǔ）集卡车的拖（tuō）盘锁销一旦（dàn）没有完全分（fèn）离（lí），轨（guǐ）道吊卸箱时容易造成集卡被吊起（qǐ）事故，存在（zài）安（ān）全隐患。青岛港自动化码头团队则（zé）通过用人工智能、图像识（shí）别等技术研发了机（jī）器视觉集卡防吊起系统，实（shí）现集卡防吊起（qǐ）自动（dòng）识别。这项新突破，让自动化码头的全自动化范（fàn）围再（zài）次延展，从码头卸船作业（yè）一（yī）直（zhí）延至陆侧区域（yù）。这样一（yī）来，码头收箱作业避免（miǎn）人（rén）工（gōng）介入，进一步提升了安全性，解决（jué）了行业难题。

除了已经应用的技术，全（quán）自动码头的发展（zhǎn）也与相（xiàng）关技术的进步紧密结合。广州港集团就积极引入高（gāo）新技术，与华为公司开（kāi）展了战略合作，着力（lì）结合（hé）5G技术打造“车路协同（tóng）”平（píng）台，优化（huà）自动（dòng）化码头的（de）作（zuò）业流程。华为已在（zài）广州港等港口进行有（yǒu）关联合创新和测试，探索5G在港口（kǒu）陆（lù）地和海域等特殊场景（jǐng）的覆盖（gài）技术，实现港口遇险报（bào）警、辅助（zhù）航行（háng）、智能理货等业务运用。

智能船舶（bó）配载：人工智能算法模（mó）拟配载（zǎi）员操作，实现自动配载过程

智能船舶配载通（tōng）过人工智能技（jì）术和算法优化，可以（yǐ）结合船舶箱量分布、箱型比（bǐ）例、挂（guà）靠港（gǎng）、货（huò）物（wù）堆（duī）存、机械设备（bèi）状（zhuàng）态（tài）、班轮航（háng）线、泊位、货源等（děng）信息，自（zì）动完（wán）成最优配载图，实（shí）现货物安全、高效装船，有效提升船舶装载效率。

目前较为尖（jiān）端的基于学习导（dǎo）向的船舶智能配载技术采用了深度神经网（wǎng）络的学习方法进行学习，克服了（le）大多数“抽象的配载策略（luè）无法用构造式的人工规则（zé）来描述”这一问题（tí）。同时，在配载求解过程中也采用了智能算法（fǎ），但是（shì）在（zài）算法的（de）上（shàng）层还构造了一层工作流引（yǐn）擎用（yòng）于快（kuài）速调用配载特（tè）征库进行配（pèi）载，从而大幅提升了配载求解的速度。

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

此外（wài），智能配载还能够降低劳动强度、固化员工（gōng）经验（yàn）、提（tí）高夜间（jiān）配（pèi）载质量（liàng）。针（zhēn）对超大型船（chuán）舶（bó），可大（dà）幅降低员（yuán）工劳动（dòng）强度（dù），逐步使配载员从反复重复的操作者（zhě）角色转（zhuǎn）化（huà）成为规则的制定者。同时，通过计（jì）算机（jī）自动配载系统不断地吸纳与固（gù）化员工的配载（zǎi）作业经（jīng）验，即（jí）可稳步（bù）、有效地提高配（pèi）载质量。系统配（pèi）载的另一特（tè）点即是配载（zǎi）质量稳定，计算机超强的（de）计算能力能（néng）够有（yǒu）效避免人工因夜间疲劳导致的配载（zǎi）质量下降等不（bú）良情况。

智能配载在诸多港口已经进（jìn）入应用阶段。宁波港大榭集装（zhuāng）箱码头是国内首（shǒu）个（gè）使（shǐ）用智能配载技术的集装箱码头。截至（zhì）2018年12月，应用（yòng）智能（néng）配（pèi）载船舶（装（zhuāng）载（zǎi）量大于300集装箱的（de）船舶（bó））千余艘次，其中，大型（xíng）超（chāo）大型船（chuán）舶应用率约占90%。该码头应用智能配载技（jì）术（shù）的（de）船舶平均单机效率（lǜ）比（bǐ）往年同期（qī）显（xiǎn）著提升，平均作业路数比往年同期有所减（jiǎn）少（shǎo）。智能配载技术大幅提高了配载计划的编制效率，1000集装箱积载时间可以在10分钟（zhōng）内完（wán）成，公司吞吐量达300万集装箱时，计划岗位人员编制仍保持不变，特别是针（zhēn）对短截（jié）关期状况（kuàng）下的大型船舶，该技术可以（yǐ）平均将装（zhuāng）船作（zuò）业（yè）开（kāi）工时间提前3~4个（gè）小时，节能减排的同时显著降低码头生产（chǎn）运营成（chéng）本。

上海港（gǎng）应（yīng）用智能（néng）配载技术后，由于配载决策（cè）所需时间显著缩短，可先根（gēn）据放关情况提（tí）前数小时（shí）进行（háng）首次决策，靠泊前针对剩余出（chū）口（kǒu）箱进行二次决策，且首次决策时间大幅延后，减少了（le）首（shǒu）次决策后放关（guān）出（chū）口箱（xiāng）数（shù）量，提升了决策效（xiào）率和决（jué）策水平。

无人驾驶船（chuán）舶：技术（shù）已经先（xiān）行，商业运行可以期（qī）待

无人（rén）驾驶船舶的发展尽管尚处于研究论（lùn）证（zhèng）阶段，但是，其（qí）未来的商业化（huà）运营并非遥不可（kě）及。

全球首艘“无（wú）人集箱船”已（yǐ）于2017年9月29日下水测试，这艘名为“Yara Birkeland”号的船只由挪威康士伯海事（Kongsberg Maritime）和全球最大（dà）的化肥（féi）制造商——挪威Yara集团合作研（yán）发设计。全电动模式可完全实（shí）现（xiàn）零（líng）排放，长（zhǎng）80米、宽15米，能（néng）够装载120个20英（yīng）尺标准集装箱，虽然载货（huò）量很少，但该船的正式投入运（yùn）营将会成为全球航运（yùn）史上的一个（gè）巨大（dà）转折点。据报道，“Yara Birkeland”号利用（yòng）自身安装的全（quán）球定位系统、雷（léi）达、摄像机和传感器等，能够在（zài）航道中实现避让其他船舶，并在到达终点时（shí）实（shí）现（xiàn）自行停靠（kào）。

在世界其他地方，无人驾驶船舶的研（yán）发也在如火如荼（tú）地进行（háng）着。2018年4月，丹麦航运巨头马（mǎ）士基集（jí）团和总部设在（zài）美（měi）国波（bō）士顿的Sea Machines Robotics公司展（zhǎn）开合作，马士（shì）基将（jiāng）在其新（xīn）建造（zào）的一艘Winter Palace冰级集装箱船上安装计算机视觉、激（jī）光雷达（LIDAR）和感知软件，Sea Machines Robotics公司的（de）人工智（zhì）能（néng）动力感知和态势（shì）感知（zhī）系统则（zé）将利用传感器收集船（chuán）舶周（zhōu）围的环境信息（xī），识别和跟踪潜在的（de）冲突（tū）并在操舵室内（nèi）显示收集（jí）到的信息。马士基（jī）因此成（chéng）为世界上第（dì）一家在集（jí）装（zhuāng）箱船上试验人工智能（néng）（AI）动力（lì）感知（zhī）和态势（shì）感知技术的公（gōng）司。

在2020年，IBM联手海洋（yáng）研究组织ProMare打造的“AI船长（zhǎng）”也（yě）将掌舵（duò）无人驾驶船“五月（yuè）花”号。“AI船（chuán）长”可以使用摄像头、人工智能（néng）和边缘计算系统来安全（quán）地绕过周（zhōu）边船（chuán）舶（bó）、浮标和（hé）其他预（yù）计会在航行期间遇（yù）到的海洋危（wēi）险。

技术已经先行（háng）一步（bù），接下来，随着智能船舶控（kòng）制系统，海洋、气象、水文等智（zhì）能识（shí）别技术的完善，以（yǐ）及相关法（fǎ）律法规的健全，无人（rén）驾驶船舶成（chéng）为可能。而一旦无人驾驶船（chuán）舶（bó）商业化运行开启，必将重（chóng）新定义集（jí）装箱运输业的参与主体（tǐ）和商（shāng）业模式。在物联网、大（dà）数据、区（qū）块链、虚拟现实（shí）等技术不（bú）断（duàn）裂变式发展的（de）背景下，人工智能技术亦（yì）将不断（duàn）推动集装箱运输业从信息化走向去中心化（huà）、走向系（xì）统（tǒng）分散化（huà）、走向智能化，其商业模式（shì）创新也将（jiāng）在技术浪（làng）潮中呈现出各个参与（yǔ）主体的（de）数（shù）字化转（zhuǎn）型而更加呈（chéng）现出共生发展（zhǎn）的模式，引领集（jí）装（zhuāng）箱运输（shū）业真正步入（rù）智能（néng）化新阶段，以航（háng）运互联网生态系统的搭建启（qǐ）动智慧航（háng）运的时（shí）代。

（綦晓光系（xì）剑桥（qiáo）大学沃（wò）尔森学院教授级终身（shēn）成员（yuán）、中国（guó）政（zhèng）法大学（xué）客座教授；苏京春系财政部中国财政（zhèng）科学研究院副研究员；陈庆佳系（xì）宁波诺（nuò）丁汉大学运（yùn）营管理学教（jiāo）授）