2020年上半年，受到新冠（guàn）肺炎疫（yì）情（qíng）影响，全球（qiú）经（jīng）济（jì）不振，但（dàn）是集运业却迎来好光景（jǐng），班轮公司业绩逆势增长。二季度，全球集运业整体（tǐ）实现利润27亿美（měi）元。在智能化大潮下，航运（yùn）业与（yǔ）人工智能的有（yǒu）机融合，会积极、有效贡献智慧航运。

人工智能（Artificial Intelligence，AI）这（zhè）一（yī）技术概念，虽然从目标上来看（kàn）是指研究和开（kāi）发用于（yú）模拟、延伸和扩（kuò）展人类智能的科（kē）学，但是（shì）从实（shí）现路径上来看，本质（zhì）是一种基于计算（suàn）机科（kē）学的机器化智能，是（shì）指一种（zhǒng）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（suǒ）。这也就意味着，相关（guān）智（zhì）能机器要具备语言识别、图像识别、自然语言处理、专家系统、计算（suàn）机视觉（jiào）、机器（qì）学习等与人类智能（néng）相关的能（néng）力，而信息化（huà）显然是这些能力实（shí）现（xiàn）的（de）基础。

人工智能当下炙手可热，已与诸多行业（yè）深度融合。航运业可谓人类经（jīng）济（jì）发展中非常古老（lǎo）的（de）行业（yè），近年来凸（tū）显（xiǎn）出与人工（gōng）智能的深入融合，通过全自动码头、智慧船舶配载、智能（néng）调度（dù）等各领（lǐng）域的应用，以及未来（lái）可能朝着（zhe）无人驾驶船舶、智能解决方案设计（jì）等趋势，不断从信息化（huà）到（dào）智能化演化发展（zhǎn）。

全（quán）自（zì）动码头：自动（dòng）运（yùn）输（shū）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

全自动码头在全球各地均有涌（yǒng）现，技（jì）术应（yīng）用已经较（jiào）为（wéi）成熟。我国的上海（hǎi）洋山港、青岛港、广州港等港（gǎng）口（kǒu）也都在全自动码（mǎ）头建设中走在了世（shì）界（jiè）前列。

以上海洋山港（gǎng）的出口集（jí）装箱调运为例，自动化码头的作业流程大致分为6个步骤：使用自动化轨道吊起重（chóng）集装箱、自动化轨道吊自（zì）动将集（jí）装箱（xiāng）堆叠至（zhì）集装箱（xiāng）堆（duī）场、自动化轨道（dào）吊将（jiāng）集装箱从堆场自动运送至AGV（Automated Guided Vehicle，自动（dòng）引导运输（shū）车）运输点、AGV将集装（zhuāng）箱运送至岸桥起重点、岸（àn）桥起重、远程控（kòng）制（zhì）及调度中心将集装箱起重运（yùn）至运输（shū）船。

在（zài）上述流程中，AGV起到了关键性（xìng）中介作用，这是一种具备电磁或者（zhě）光学（xué）等自动导引装置，能够沿规定的（de）导引路径行（háng）驶，具有安全保护以（yǐ）及各种移栽功能，不（bú）但（dàn）可（kě）以（yǐ）自动规避障（zhàng）碍物，还（hái）可以（yǐ）做出减速、刹车或（huò）绕（rào）行（háng）等遭（zāo）遇（yù）突发（fā）状况的各种（zhǒng）决（jué）策并（bìng）规（guī）划（huá）最优（yōu）驾驶（shǐ）线路。

AGV自动（dòng）导航的实现技术是多元（yuán）的，其中在业内被广（guǎng）泛采用的（de）是磁钉定位导航系（xì）统（tǒng）。例如洋山港自动化码头四（sì）期工程中，就在地（dì）面埋（mái）设了61483颗螺钉，磁（cí）钉与磁钉之间（jiān）就处于一种较（jiào）为精确的定位状态，再（zài）通过磁（cí）导（dǎo）航传感器检（jiǎn）测磁钉的磁信号即可实现AGV的定位（wèi），此时可以（yǐ）依（yī）靠编码器数等（děng）里（lǐ）程计量传感器来计算（suàn）位置，依（yī）靠陀（tuó）螺等角度传感器来确定（dìng）方（fāng）向角。

有了自动（dòng）引导设备，全自动化码头作为一个（gè）庞大系统，要实现协同运作（zuò），还需要（yào）通过人工智（zhì）能、运筹（chóu）学决策和系统工（gōng）程（chéng）理（lǐ）论来发（fā）展（zhǎn）中（zhōng）央（yāng）控制系（xì）统。上海（hǎi）洋山港的控制系统主（zhǔ）要包含了全自动化码头智能生产管理控制（zhì）系统（TOS）与（yǔ）设备管理系统（ECS），它们（men）指（zhǐ）挥着130台AGV协同工作（zuò），共同发挥出最优的（de）效率。

自动运输载体之外，人工（gōng）智能（néng）也渗透到了（le）全自动化码头的各方面，解决了传统码头（tóu）作业中的（de）难题（tí），极（jí）大（dà）提高了自动效率。例如，在码头上，轨道（dào）吊从集卡车上抓取集装（zhuāng）箱时，如何安全（quán）高效地进行全自动（dòng）化（huà）交互作业，是全球港口一直（zhí）未（wèi）解决的行业难题。因为集装箱与集卡车的拖盘锁销（xiāo）一旦没有完全分离，轨（guǐ）道吊卸箱时（shí）容易造成集卡被吊（diào）起事故（gù），存在安全隐（yǐn）患（huàn）。青岛港自（zì）动（dòng）化码头团队则（zé）通过用人（rén）工智能、图像识（shí）别等技术研发了机器（qì）视觉集卡防（fáng）吊（diào）起系（xì）统（tǒng），实现集（jí）卡防（fáng）吊起自动（dòng）识别。这项新突破，让自（zì）动化码头的全（quán）自动化范围再次（cì）延展，从（cóng）码头（tóu）卸船作业一直延至陆侧区域。这样一来，码头收箱（xiāng）作业避免人工介入（rù），进（jìn）一步（bù）提升（shēng）了安全性，解决（jué）了行业难题。

除了已经应用的技术，全自（zì）动码头的（de）发展也与相关技术的进步紧密结合。广（guǎng）州（zhōu）港集（jí）团就积极引入高新技术，与华为公司开展了战略合作，着力结合（hé）5G技术打（dǎ）造“车路协同（tóng）”平台，优化自动化码（mǎ）头的（de）作业（yè）流程。华为已在（zài）广州港等港（gǎng）口进行有关（guān）联（lián）合创新和测试，探索5G在港口陆地和海（hǎi）域等特殊（shū）场景的覆（fù）盖技术，实现港口遇险报警、辅助航行、智能理货等（děng）业务运用（yòng）。

智能船舶配载：人（rén）工智能算（suàn）法模拟配（pèi）载员操作，实现自（zì）动配载过程

智能船舶配载通过人工（gōng）智（zhì）能技术和算法优化，可以结合船舶箱（xiāng）量分布、箱型比例（lì）、挂靠港、货物堆存、机械设备状态（tài）、班轮航线、泊位（wèi）、货源等信息，自动完成最优配载图，实现货物安全、高效（xiào）装船，有效提（tí）升船舶装载效率。

目前较为（wéi）尖端（duān）的基于学习导（dǎo）向的船舶（bó）智能配载（zǎi）技术（shù）采用了深度神经网（wǎng）络的学习方法进行学习，克服了大多数“抽象的配（pèi）载策略无法用构造式的人工规（guī）则来描述”这一问（wèn）题。同时，在（zài）配载求解过（guò）程中（zhōng）也采（cǎi）用了（le）智能算法，但是在算法的上层还构造了一层（céng）工作流引（yǐn）擎用于快速调用配（pèi）载特征库进行配载，从（cóng）而大（dà）幅提升了（le）配载求解的速度。

自（zì）动配载的效率约是人工配载效率的8~10倍。以装（zhuāng）船2000自然箱为例，自动配载（zǎi）的速度平（píng）均为15分钟，人工配载则需要大约2~3小时。

此外，智能配载还能够降低劳动强度、固化员工经验、提高（gāo）夜间配载质量（liàng）。针对超大（dà）型船舶，可大幅降低员工劳动强度，逐步使配载（zǎi）员从反复重复的操（cāo）作（zuò）者角色转化成为规则的（de）制定者（zhě）。同时，通过计算机自动配载系统（tǒng）不断（duàn）地吸纳与固化（huà）员工的配载作业经验，即可稳步、有效地提高配载质（zhì）量。系统配载（zǎi）的另（lìng）一特点即是配载质（zhì）量稳定（dìng），计算机超强的计算能力（lì）能够有效（xiào）避免人工因夜间疲劳导致的配载质（zhì）量下降等不良（liáng）情况。

智（zhì）能配（pèi）载（zǎi）在诸（zhū）多港（gǎng）口已经进入（rù）应用（yòng）阶段。宁波港（gǎng）大榭集装箱码头是国内首个使用智能（néng）配载技术（shù）的集装箱码头。截至2018年12月，应用智能配（pèi）载船舶（装载量大（dà）于300集装箱的船舶）千余艘（sōu）次，其（qí）中，大型超（chāo）大型船舶应用（yòng）率约占（zhàn）90%。该码头（tóu）应用智能配载技术的船舶（bó）平均（jun1）单机效率比往年同期显著提升，平均作业路数比往年同期有（yǒu）所（suǒ）减少。智能配载（zǎi）技术大幅提高了配载计划的编制效率，1000集装箱（xiāng）积载时间可以在10分钟内完成，公司吞吐量达（dá）300万集装箱时，计划岗位（wèi）人员（yuán）编（biān）制仍保持（chí）不变，特别是针对短截（jié）关期状况下的大型船（chuán）舶，该技术（shù）可以平均将装（zhuāng）船作业开（kāi）工（gōng）时间提（tí）前3~4个小时，节能减（jiǎn）排（pái）的（de）同时显著降低码头生产运营成本（běn）。

上（shàng）海港应用智能配载技术（shù）后，由于配载决策所需时（shí）间（jiān）显著缩（suō）短，可先根据（jù）放（fàng）关情况（kuàng）提前数小时进（jìn）行首次决策，靠泊前（qián）针对剩余出口箱进行（háng）二（èr）次决策，且首次决策时间（jiān）大幅延后，减少了首次（cì）决策后（hòu）放关出（chū）口箱数量，提升了决策效率和（hé）决策水（shuǐ）平。

无人驾（jià）驶船舶：技（jì）术已经先行，商业（yè）运行可以期待

无人驾（jià）驶船舶的（de）发展尽管尚处于研究论证阶段，但是，其未来的商业化运营并非遥不可及。

全球首艘（sōu）“无人集箱船（chuán）”已于2017年9月29日（rì）下水测（cè）试，这（zhè）艘名为“Yara Birkeland”号的船只（zhī）由挪威康士伯海（hǎi）事（Kongsberg Maritime）和全球最大的化肥制造商——挪威Yara集团合（hé）作研发（fā）设计。全电动模式可完全（quán）实现零排放，长80米、宽（kuān）15米，能够装（zhuāng）载120个20英（yīng）尺标准集装箱，虽然载货量（liàng）很少，但（dàn）该船的正式投入运营将会（huì）成为全球（qiú）航运史（shǐ）上的一个巨大转折点。据报道，“Yara Birkeland”号利用（yòng）自（zì）身安装（zhuāng）的全球定位系（xì）统、雷达（dá）、摄像（xiàng）机和传（chuán）感器等，能够在（zài）航（háng）道中实现避让其他船舶，并（bìng）在（zài）到达（dá）终点时实现（xiàn）自行停靠（kào）。

在世（shì）界其他地方，无人驾驶（shǐ）船舶的研发也在（zài）如火（huǒ）如荼地进行着。2018年4月，丹麦航运巨头马士基集（jí）团和总部设在美国（guó）波士顿（dùn）的Sea Machines Robotics公司（sī）展开合作（zuò），马士（shì）基将在其新建造的一艘（sōu）Winter Palace冰级集装箱船上安（ān）装计算机（jī）视（shì）觉（jiào）、激光（guāng）雷达（dá）（LIDAR）和感知软件，Sea Machines Robotics公（gōng）司的人工（gōng）智能动力（lì）感知和态势感知系统则将利用传感器收集船（chuán）舶周（zhōu）围的环境（jìng）信息，识（shí）别（bié）和跟踪潜在的（de）冲（chōng）突并在操舵室内显示收集（jí）到（dào）的信（xìn）息。马（mǎ）士基因此成为世界上第一家在集装箱船上试验人工智能（AI）动（dòng）力感知和态势感知技（jì）术的（de）公司。

在2020年，IBM联手海洋（yáng）研究组织ProMare打（dǎ）造的“AI船长”也将掌舵无（wú）人驾驶船“五月花（huā）”号。“AI船（chuán）长（zhǎng）”可以使用摄像头（tóu）、人工智能（néng）和边（biān）缘计算（suàn）系统来安（ān）全（quán）地绕过周边船（chuán）舶、浮标（biāo）和其他（tā）预（yù）计会在航（háng）行期间（jiān）遇到的海洋（yáng）危（wēi）险（xiǎn）。

技术已经先（xiān）行（háng）一步，接下来，随着智能船舶控制系统（tǒng），海洋、气象、水文（wén）等智能识别技术（shù）的完善（shàn），以及相（xiàng）关法律法规的健全，无人（rén）驾驶船（chuán）舶成（chéng）为可（kě）能。而一旦无人（rén）驾驶船舶商业化运行开启，必将重新定义集装箱（xiāng）运输业的参（cān）与主体和商业（yè）模式。在物联网、大数据、区块链、虚拟现实等技术不断裂变式发展的背景下，人工智能技术亦将不断推动集装箱运输业从信（xìn）息化走向（xiàng）去中（zhōng）心化、走向系（xì）统分散化、走向智（zhì）能（néng）化（huà），其商业模式创新也将在技术浪潮中呈现出各个参与主体的（de）数字化转型而更加呈现出共生（shēng）发展的（de）模式，引（yǐn）领集（jí）装（zhuāng）箱运输业真正步入智能化（huà）新（xīn）阶（jiē）段，以航运互联网生（shēng）态系统的搭建启动智慧航（háng）运（yùn）的时（shí）代。

（綦晓光（guāng）系（xì）剑桥大学（xué）沃尔森学院教授级终身成员、中国政法大（dà）学客座教（jiāo）授；苏京（jīng）春系（xì）财政（zhèng）部（bù）中国财政（zhèng）科学研究院副（fù）研究员；陈庆佳系宁波诺丁（dīng）汉大学运营管理学教授）