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全球第一艘无人自主船成功跨越大西洋 第三集

来源：科普中国


(资料图)

三、制造全球第一艘无人自主航行船的设想和设计1620年，当时不仅航海技术不够发达，“五月花”号又不够大，还没有发明机械动力推进和各种助航设备，尽管面临着巨大的风险和困难，“五月花”号上的乘客怀着对美好未来的向往，义无反顾从英国的港出发，开始了一段通往新世界的危险旅程并取得成功。2020年将是“五月花”号航行北美大陆400周年。早在2016年，英国非盈利海洋研究机构ProMare联合创始人法诺夫（Brett Phaneuf）先生参加了一个会议，法诺夫还是一家潜水集团有限责任公司的创始人和首席执行官，该公司设计和生产有人和无人水下航行器。在讨论如何纪念即将到来的“五月花”号越洋航行400周年时，有人建议建造一艘“五月花”号的复制品。法努夫认为：1957年英国已经建造了一艘仿制船，并用了53天时间航行到美国马萨诸塞州的普利茅斯，现在仍然停留在那里，因此不支持再建造一艘复制船。同时，他建议做一件大胆、勇敢和创新的事情——为21世纪建造一艘无人驾驶、自动航行的船，即无人自主航行船，沿着当初的“五月花”号航线跨越大西洋；该船还可以在航行期间和为未来很长一段时间内进行重要的海洋科学研究，以唤起人们对“五月花”号乘客和船员跨越大西洋开拓精神的回忆。无人自主航行船，顾名思义，就是船舶航行既没有船长和船员操控，也不接受远程遥控，一切靠本船感知、决策和行动。无人自主航行船的英文是MAYFLOWER AUTONOMOUS SHIP，简称为MAS。为了与老的“五月花”号有区别和便于表述，新造的“五月花”号船舷上书写了“MAYFLOWER 400”的船名，所以笔者在本文称其为“五月花400”号。如果一艘自主航行的船需要加燃料，她的航行时间、距离、用处和可到达水域范围等就十分有限。因此，这艘未来的船只将利用来自太阳和风的能量转动螺旋桨和通过电池存储能量；晚上，使用电池存储的能量；船上设置帆，便能够利用风力；还配有柴油发电机作为应急的后备动力。当法诺夫提出建造无人自主航行船概念时，国际商业机器公司（International Business Machines Corporation，简称IBM）表示对此愿景很感兴趣，愿意担任首席技术和科学合作伙伴。1969年，IBM助美国国家航空与航天局首次登月，实现人类登月梦想。IBM是全球最大的信息技术和业务解决方案公司之一，其自动化、人工智能（Artificial Intelligence，缩写为AI）、最强大的服务器、云和边缘计算技术可以为该船的“虚拟船长”提供“智慧”，以指导该船在海上安全航行进行实时决策。这位虚拟的船长，称其为“AI船长”。IBM气象公司的气象数据也来帮助AI船长做出导航决策，以避开潜在的危险风暴，在最恶劣的天气条件下仍能处于最佳航行状态。在IBM公司对外发布的宣传图中，有一句话：自主技术开创海洋勘探新局面（Autonomous Tech Enables a New of Marine Exploration）。意味着IBM公司可为未来的海洋勘探事业做更多的事情，而不仅仅是利用其自主航行技术跨越大西洋。“五月花400”号首先是一艘研究船，跨越大西洋仅仅是其任务之一，她还将在气象学、海洋学、气象学、生物学、海洋污染和海洋哺乳动物保护以及自主导航等领域进行持久的、开创性的研究，执行收集海洋数据、气象数据、帮助保护海洋未来的任务。英国费舍尔·潘达（FISCHER PANDA）公司的电力驱动系统和发电机提供动力。包括英国普利茅斯大学和伯明翰大学、自主航行专家MSubs等跨越3大洲的10多个国家的30多家公司和组织积极参与该项目，并组建了“五月花400”号团队。普利茅斯大学处于海洋和海洋研究的前沿，是全球微塑料研究的权威机构，它将收集和分析“五月花400”号横渡大西洋时的水样，以掌握更多关于微塑料污染及来源、分布和潜在影响的信息，全球变暖、海洋酸化及进程；还包括海洋哺乳动物监测、海平面测绘等项目。伯明翰大学负责在“五月花400”号中使用虚拟现实（VR）、增强现实（AR）和混合现实技术。英国VERIPOS公司使用地球同步卫星提供高度可靠、厘米级精度的精确定位服务。还有利物浦大学、纽卡斯尔大学和普利茅斯海洋实验室等高校和研究机构。铱星通信股份有限公司（IRIDIUM COMMUNICATIONS INC）和泰勒斯集团（THALES GROUP）为“五月花400”号提供实时通信技术。惯性测量单元（IMU）为“五月花400”号提供关键导航数据。在船上安装了一种可以收集海洋化学并提供即时自动分析的电子“舌头”，采集包括pH值和铁的浓度，以评估水质中的营养物质、盐度和化学成分，确定变化的环境如何影响浮游生物的生长。该船还配备了全息显微镜，用于计算和成像水中的颗粒，它可以作为一种检测微塑料和浮游生物的手段。安装的水听器可以捕捉并记录鲸鱼和海豚的声音，以衡量它们的种群、数量和分布。包括劳斯莱斯（ROLLS ROYCE）、霍尼韦尔（HONEYWELL）、ABB集团和瓦锡兰（WARTSILA）等大型企业给与经济上的支持。2016年10月起，“五月花400”号团队开始设计，有多个版本，下图是其中的两个版本。担心船帆对“五月花400”号雷达、摄像机等感知设备的影响，“五月花400”号团队进行了提高雷达、摄像机等感知设备的高度和删除船帆的修改。

关键词： 浮游生物 普利茅斯 海洋哺乳动物

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