全球第一艘無人自主船成功跨越大西洋 第四集

(相關資料圖)

四、“五月花400”號的內部結構和自主航行工作原理

船上安裝了數五十多個感知設備，如雷達、GPS、氣象、海拔高度和水深等的探測器，以及用于向IBM計算機視覺系統發送視覺信息的六個高清船載攝像頭和十五個分析數據的邊緣設備等。

計算機系統經過學習、訓練，可識別包括貨船、漁船、水中漂浮物等潛在的危險。使用通過IBM計算機視覺技術生成的推理算法和模型，接受超過二百多萬張航海圖像的學習、訓練，還能識別浮標、冰山、海洋垃圾、橋梁和其他危險物。對附近航行船舶使用相關的規則進行評估，生成指示“不安全”局面的風險，并給出遵守海事法規的操縱建議。AI船長根據各方面的信息和建議，預測未來的變化，以確定如何避免危險，能夠在霎那間作出關鍵的決策，包括指示船舶改變航向、速度等。同時，繼續以24小時/7天的方式評估環境，驗證所采取決策的正確性，必要時修改決策……

假設“五月花400”號航行在公海上，但當前衛星連接暫時中斷。此時，前方有兩艘船舶發生碰撞，還有部分貨物散落在海面上。在這種假設情況下，“五月花400”號AI船長將使用以下技術和流程來自動評估當前狀況，并作出行動決策。首先是識別包括船舶、貨物等障礙物并評估當前環境。“五月花400”號的雷達檢測到航行路徑前方2.5海里處存在不同的水面以上障礙物；船載攝像頭將視覺輸入信息提供給IBM計算機視覺系統，通過與前期收集和保存的航海圖像比對，視覺系統識別出該障礙物為：一艘貨船、一艘漁船和未完全沉入水中的貨物等；船舶自動識別系統（AIS）獲取貨船和漁船的船名、尺度、移動速度及航向、所載貨物種類等信息；GPS導航系統提供本船的當前位置、航速及航向、計劃航線等信息；海圖服務器提供其選定航線及附近水域包括水深、航標和地理空間信息；氣象傳感器提供當地當時天氣數據，IBM氣象公司預測并提供所航行水域天氣數據；姿態傳感器根據隨海浪波動起伏的變化評估當前的海況；回聲測深儀提供實際水深測量數據；船舶管理系統提供電池電量、功耗、通信數據、科學有效載荷等運行數據。接著是評估、比較不同的船舶操縱方案。IBM公司根據運營決策管理系統（Operational Decision Manager, ODM），按照《1972年國際海上避碰規則》以及《國際海上人命安全公約》等國際規定，也包括地方規則，對鄰近的其它船舶進行風險評估，對“危險”的情況進行具體的提示和給出避讓的建議；“五月花400”號的AI船長對來自ODM的提示和建議、計算機視覺輸入的信息、當前天氣狀況以及天氣預報信息進行消化吸收，并對幾種避險方案進行風險評估。最后是確定操縱方案。采取轉向或減速、轉向和減速相結合、停船等措施，必要時還可啟動發電機以增加航速，為避免意外航行危險采取最佳行動并對船舶操縱發出指令。由于船舶航行是一個不斷變化的動態環境，AI船長還將不斷重新評估周圍狀況，并根據狀況的變化，瞬時更新對“五月花400”號的操縱指令。最重要的是，AI船長能夠和其他的附近船只進行語音通信，用甚高頻無線電話來通報航向、航速等避讓措施的改變。

標簽： 計算機視覺 管理系統 風險評估