世界快报:全球第一艘无人自主船成功跨越大西洋第四集

2023-02-21 10:06:17 来源：科普中国

(资料图片仅供参考)

四、“五月花400”号的内部结构和自主航行工作原理

船上安装了数五十多个感知设备，如雷达、GPS、气象、海拔高度和水深等的探测器，以及用于向IBM计算机视觉系统发送视觉信息的六个高清船载摄像头和十五个分析数据的边缘设备等。

计算机系统经过学习、训练，可识别包括货船、渔船、水中漂浮物等潜在的危险。使用通过IBM计算机视觉技术生成的推理算法和模型，接受超过二百多万张航海图像的学习、训练，还能识别浮标、冰山、海洋垃圾、桥梁和其他危险物。对附近航行船舶使用相关的规则进行评估，生成指示“不安全”局面的风险，并给出遵守海事法规的操纵建议。AI船长根据各方面的信息和建议，预测未来的变化，以确定如何避免危险，能够在霎那间作出关键的决策，包括指示船舶改变航向、速度等。同时，继续以24小时/7天的方式评估环境，验证所采取决策的正确性，必要时修改决策……

假设“五月花400”号航行在公海上，但当前卫星连接暂时中断。此时，前方有两艘船舶发生碰撞，还有部分货物散落在海面上。在这种假设情况下，“五月花400”号AI船长将使用以下技术和流程来自动评估当前状况，并作出行动决策。首先是识别包括船舶、货物等障碍物并评估当前环境。“五月花400”号的雷达检测到航行路径前方2.5海里处存在不同的水面以上障碍物；船载摄像头将视觉输入信息提供给IBM计算机视觉系统，通过与前期收集和保存的航海图像比对，视觉系统识别出该障碍物为：一艘货船、一艘渔船和未完全沉入水中的货物等；船舶自动识别系统（AIS）获取货船和渔船的船名、尺度、移动速度及航向、所载货物种类等信息；GPS导航系统提供本船的当前位置、航速及航向、计划航线等信息；海图服务器提供其选定航线及附近水域包括水深、航标和地理空间信息；气象传感器提供当地当时天气数据，IBM气象公司预测并提供所航行水域天气数据；姿态传感器根据随海浪波动起伏的变化评估当前的海况；回声测深仪提供实际水深测量数据；船舶管理系统提供电池电量、功耗、通信数据、科学有效载荷等运行数据。接着是评估、比较不同的船舶操纵方案。IBM公司根据运营决策管理系统（Operational Decision Manager, ODM），按照《1972年国际海上避碰规则》以及《国际海上人命安全公约》等国际规定，也包括地方规则，对邻近的其它船舶进行风险评估，对“危险”的情况进行具体的提示和给出避让的建议；“五月花400”号的AI船长对来自ODM的提示和建议、计算机视觉输入的信息、当前天气状况以及天气预报信息进行消化吸收，并对几种避险方案进行风险评估。最后是确定操纵方案。采取转向或减速、转向和减速相结合、停船等措施，必要时还可启动发电机以增加航速，为避免意外航行危险采取最佳行动并对船舶操纵发出指令。由于船舶航行是一个不断变化的动态环境，AI船长还将不断重新评估周围状况，并根据状况的变化，瞬时更新对“五月花400”号的操纵指令。最重要的是，AI船长能够和其他的附近船只进行语音通信，用甚高频无线电话来通报航向、航速等避让措施的改变。

关键词：计算机视觉管理系统风险评估