2020年上半年，受到新冠肺炎疫情影响，全球经济（jì）不振，但是集（jí）运业却迎来好（hǎo）光（guāng）景，班（bān）轮公（gōng）司业绩逆势增长。二季（jì）度（dù），全球（qiú）集运业整体实现利润27亿（yì）美元。在（zài）智能化大潮（cháo）下，航运业（yè）与人工（gōng）智能的有机融合，会积极、有效贡献智慧航运（yùn）。

人工（gōng）智能（Artificial Intelligence，AI）这一（yī）技（jì）术概念，虽然（rán）从目标（biāo）上来（lái）看（kàn）是指（zhǐ）研究和（hé）开发用（yòng）于模拟、延伸和扩展人类（lèi）智能的科学，但（dàn）是从实现路径上来看（kàn），本质是一种基于计算机科学（xué）的机器化智能，是指一种让（ràng）智能机器以类（lèi）似于人类智能的方式做出反应的技术（shù）探索。这也就意味着，相关智能（néng）机（jī）器要（yào）具备语言识别、图像识别、自然语言处（chù）理、专家（jiā）系（xì）统、计算机（jī）视觉、机器（qì）学习等与人类智能相（xiàng）关的能力，而信（xìn）息化显然是这些（xiē）能（néng）力实现（xiàn）的基础。

人工智能当下炙手可热（rè），已与诸多行业深（shēn）度融合。航运（yùn）业可（kě）谓（wèi）人类经济发（fā）展中非常古老的行业，近年来凸（tū）显出与人工智能的（de）深入融合，通过（guò）全自动码头、智慧船舶配（pèi）载、智（zhì）能调度（dù）等（děng）各领域的应用，以及（jí）未来可能朝着无人驾驶船（chuán）舶（bó）、智能解决方案设计等（děng）趋（qū）势，不断（duàn）从信息化（huà）到智能化演化发展。

全自动码头：自动（dòng）运输设备和控制（zhì）系统的结合，实现无人（rén）工介（jiè）入的协（xié）同（tóng）高效（xiào）作业

全自动码头在全（quán）球各地（dì）均有涌现，技（jì）术（shù）应用已经较为成熟。我国的上海（hǎi）洋山港、青岛港、广州港等港口也都（dōu）在全自动码头（tóu）建设中走在了世界前列。

以上海洋山（shān）港的出口集装箱调运（yùn）为例，自动（dòng）化（huà）码头的作业流程大（dà）致分为（wéi）6个步骤：使用自动化轨道吊起重集装箱、自动化轨道（dào）吊自动将（jiāng）集装箱堆叠至（zhì）集装箱（xiāng）堆场、自（zì）动化轨道（dào）吊将集装箱从堆场自动（dòng）运送至AGV（Automated Guided Vehicle，自动引导运输车）运输（shū）点（diǎn）、AGV将集（jí）装箱运送至岸桥起（qǐ）重点（diǎn）、岸（àn）桥（qiáo）起重（chóng）、远程控制（zhì）及调度中心将（jiāng）集装箱起重运（yùn）至运输（shū）船（chuán）。

在（zài）上述流程中，AGV起到了关键性中介作用（yòng），这是（shì）一种具备电磁或者（zhě）光学等（děng）自动（dòng）导引（yǐn）装置（zhì），能够（gòu）沿规定的导引路径行驶，具有安（ān）全保护以及（jí）各种移栽功能，不但可（kě）以自动（dòng）规避障碍物，还可以（yǐ）做出减（jiǎn）速、刹（shā）车或绕（rào）行等遭遇突发状况的各种决策并规划最优（yōu）驾驶线路。

AGV自动导航的实现技术是多（duō）元的，其中在业内被广（guǎng）泛采（cǎi）用的是磁钉定位导航系统。例（lì）如洋（yáng）山港自动化码（mǎ）头四期工（gōng）程中，就在地面埋设了61483颗螺钉，磁钉（dìng）与（yǔ）磁（cí）钉之间（jiān）就处于一种较（jiào）为精确的定位状态，再通过（guò）磁导航（háng）传感（gǎn）器检测（cè）磁钉（dìng）的磁信号即可实现AGV的定位，此时可以（yǐ）依靠编码器数等里程计量传感器来计算位（wèi）置，依靠陀螺（luó）等角度传感（gǎn）器来确定（dìng）方向角（jiǎo）。

有了自动引导设（shè）备，全自动化（huà）码头作（zuò）为一个（gè）庞大系（xì）统，要（yào）实（shí）现（xiàn）协同运作，还需要通过人工智能（néng）、运筹学决策和系统工程理（lǐ）论来发展（zhǎn）中央控制系统。上海洋山（shān）港的控制系统主要包含了全（quán）自动化码头智（zhì）能生（shēng）产管（guǎn）理控制（zhì）系统（TOS）与（yǔ）设（shè）备（bèi）管理系统（ECS），它们指挥着130台AGV协同工作，共同发挥（huī）出最优的效率。

自动运输（shū）载体（tǐ）之外，人工智能也渗（shèn）透到（dào）了全自动化码头的各方面，解决了（le）传统码头（tóu）作业中的难题，极大提高（gāo）了（le）自（zì）动效（xiào）率。例如（rú），在码（mǎ）头上，轨道（dào）吊（diào）从集卡车上抓取集（jí）装箱时，如（rú）何安全高效（xiào）地进行全（quán）自动化交（jiāo）互作业，是全（quán）球港口一直未解决（jué）的行业难（nán）题（tí）。因为集装箱（xiāng）与集卡车的拖盘（pán）锁销一（yī）旦（dàn）没有完全分（fèn）离，轨道吊卸箱时容易（yì）造成集卡被吊起（qǐ）事故，存在安全隐患。青岛（dǎo）港自动（dòng）化码头团队则通过用人工智能（néng）、图像（xiàng）识别等（děng）技（jì）术（shù）研发了机器视觉（jiào）集卡（kǎ）防吊（diào）起（qǐ）系统，实现集卡防吊起自动识别（bié）。这项新突破，让自动（dòng）化码头的全自动化（huà）范围再次（cì）延展，从码（mǎ）头卸船作业一直延至陆侧区域（yù）。这样（yàng）一来，码头收箱作业避免人（rén）工（gōng）介入，进一步提升了（le）安全性，解决了行业难题。

除了已经（jīng）应用的技术，全自（zì）动码头的发展也与（yǔ）相关技术的进步紧密（mì）结合（hé）。广州（zhōu）港集团就积（jī）极引入高新技术（shù），与（yǔ）华（huá）为公司（sī）开展（zhǎn）了战略合作，着力结合5G技术打造“车路协（xié）同”平台，优化自动化码头的作业流程。华（huá）为已在广州港等港口进行有关联合创新和测试，探索5G在港（gǎng）口陆（lù）地和（hé）海域等特（tè）殊场景的覆盖技术，实现（xiàn）港口遇险报警、辅助航行、智能理货等（děng）业务运用。

智能船舶配载（zǎi）：人工智能算法模拟配载（zǎi）员操作，实现（xiàn）自动配（pèi）载过程

智能船舶配载通过（guò）人（rén）工智能技术和算法优化，可以（yǐ）结（jié）合船舶箱量分布（bù）、箱型比例、挂靠港、货物堆存（cún）、机械设备状态、班（bān）轮航线（xiàn）、泊（bó）位、货源等信息，自动完成最优配（pèi）载（zǎi）图，实现货物安全、高效（xiào）装船，有效（xiào）提升（shēng）船舶装（zhuāng）载效率。

目（mù）前较为尖端的基于学习导向的（de）船舶智能配载技术采用了深度（dù）神（shén）经网络的学习方法（fǎ）进行学习，克服了大多数“抽象的配载策略（luè）无法用构（gòu）造式的人工规（guī）则（zé）来描述”这（zhè）一（yī）问题。同时，在配载求解（jiě）过程中也采用了智（zhì）能算法，但是（shì）在算法的（de）上（shàng）层还构造（zào）了一层工作流引擎用于（yú）快速（sù）调用配载特（tè）征库进行（háng）配载（zǎi），从而大幅提升了（le）配载求解的速（sù）度。

自动（dòng）配（pèi）载的（de）效率约是人（rén）工配载效率的8~10倍。以装船2000自然箱为例（lì），自动配载的速度平均为（wéi）15分钟，人（rén）工配载（zǎi）则需要大约2~3小时。

此外，智能（néng）配载还能够（gòu）降低劳动强（qiáng）度、固化员工（gōng）经验、提高夜（yè）间配（pèi）载（zǎi）质量。针对超大型船舶，可大（dà）幅降低员工劳动强度，逐步使配（pèi）载员从反复重复的操作者角色转化成为规则的制定者（zhě）。同时，通过（guò）计（jì）算机自动配载系统不断地吸纳与固化员工的配载作业（yè）经（jīng）验（yàn），即（jí）可稳步、有效地提高配载质（zhì）量。系（xì）统配（pèi）载的（de）另一特点即是配载质量稳定，计算机超强（qiáng）的计算能力能（néng）够有效避免人工因夜间（jiān）疲劳（láo）导致的配载质量下降（jiàng）等不良情况。

智能配载在诸多港口已经进入应用阶段。宁波港（gǎng）大榭集（jí）装箱码（mǎ）头（tóu）是国内首（shǒu）个（gè）使用智能（néng）配载技术（shù）的集装箱码头。截（jié）至2018年12月，应用（yòng）智能（néng）配载（zǎi）船舶（装载量大于300集装箱（xiāng）的（de）船舶）千（qiān）余艘次，其中，大型超（chāo）大型（xíng）船舶应用率约（yuē）占90%。该码头应（yīng）用智能配载技术的船舶平均单机效率比往年同期显著（zhe）提升，平均作业路数（shù）比往年同期有所减少（shǎo）。智能配载技术（shù）大（dà）幅提高（gāo）了（le）配（pèi）载（zǎi）计划（huá）的编制效率，1000集装箱积载时间可（kě）以（yǐ）在10分钟内完（wán）成，公司吞吐量达300万集装箱时，计划岗位人（rén）员（yuán）编制仍保持不变（biàn），特别（bié）是（shì）针（zhēn）对短截关期状况（kuàng）下的大型船舶，该技术可（kě）以平均（jun1）将装船（chuán）作（zuò）业开工（gōng）时间提前3~4个小时，节能（néng）减排的同时显著降低码头（tóu）生产运营成本。

上海港应用智能配（pèi）载技术后，由于（yú）配载（zǎi）决（jué）策所需时间显著缩短，可先根（gēn）据放关情况提前数（shù）小时进行首次决策，靠泊前（qián）针对剩余出口箱进行二次决策，且首次决策时间大幅延后（hòu），减少了首（shǒu）次决策后放关（guān）出口箱（xiāng）数量，提升了决策效（xiào）率和（hé）决策水（shuǐ）平。

无人驾驶船舶：技（jì）术已经先行，商业运行可以期（qī）待

无人驾驶船舶的发展尽管尚处于研究论证阶段（duàn），但（dàn）是，其未（wèi）来的商业化运营并（bìng）非遥不可及。

全球（qiú）首艘“无人集箱船”已（yǐ）于2017年9月29日下（xià）水测试，这艘名为“Yara Birkeland”号（hào）的船（chuán）只由挪（nuó）威康士伯海事（Kongsberg Maritime）和全球最大的化肥制（zhì）造商（shāng）——挪威（wēi）Yara集团合作（zuò）研发设计。全电（diàn）动模式可完（wán）全实现零排放，长80米、宽15米，能够装载120个20英（yīng）尺标准（zhǔn）集装箱，虽然载货（huò）量很少，但该船的（de）正式投入运营将会成为（wéi）全球航运史上的一个巨大转折点。据报道，“Yara Birkeland”号利用（yòng）自身（shēn）安装的全球定位系统（tǒng）、雷达、摄像机和传感（gǎn）器（qì）等，能够在航道中（zhōng）实（shí）现避让（ràng）其他船舶，并在到达终（zhōng）点（diǎn）时实现自行停（tíng）靠（kào）。

在世界其（qí）他地方，无人驾驶船舶的研发也在如火如（rú）荼地（dì）进行着。2018年4月，丹麦航运（yùn）巨头马士基集团和总部设在美国波士顿的Sea Machines Robotics公司展（zhǎn）开合作，马士基将在其新建造的一（yī）艘Winter Palace冰级集装（zhuāng）箱船上安装（zhuāng）计算（suàn）机视觉、激光（guāng）雷（léi）达（dá）（LIDAR）和感知软件，Sea Machines Robotics公司的人工智能动力感知和态势感知系统则将利用（yòng）传感器收集船舶（bó）周（zhōu）围的环境信（xìn）息，识别和跟踪潜在的冲突并在操（cāo）舵室内显示收集到的信（xìn）息。马士基因此成为世界上第（dì）一家（jiā）在（zài）集装箱船上试验人工智能（AI）动力感知和态势（shì）感知技术的公司。

在2020年，IBM联手海洋研究组（zǔ）织ProMare打造的（de）“AI船长”也将掌舵无人驾驶船“五月花”号。“AI船长（zhǎng）”可以使用摄像头、人（rén）工智能和边缘（yuán）计算系统（tǒng）来安全地绕过周边船舶、浮标和其他（tā）预计会在航行（háng）期间遇到的海（hǎi）洋危险（xiǎn）。

技术已经先行（háng）一步，接下来，随着智能船舶控制系统，海洋、气象、水（shuǐ）文等智能识别技（jì）术的（de）完善，以及相关（guān）法律法规的健（jiàn）全，无人驾驶船舶成（chéng）为可能。而一旦无人（rén）驾驶（shǐ）船舶（bó）商业化（huà）运（yùn）行开启，必将重新定义集装箱运输业的参与主体和商业（yè）模式。在物联（lián）网、大数据（jù）、区块链（liàn）、虚拟现实等技术不断裂变式（shì）发展的背景下，人工智（zhì）能技术亦将不断推动集装（zhuāng）箱（xiāng）运输业从信（xìn）息化（huà）走向去中心化（huà）、走向系统分散化（huà）、走向（xiàng）智能化（huà），其商业模式（shì）创新也将在技术浪潮中呈现出（chū）各个参（cān）与主体（tǐ）的数（shù）字化转型而更加呈现（xiàn）出（chū）共（gòng）生（shēng）发展（zhǎn）的（de）模式（shì），引（yǐn）领集装箱运输业真正步入智（zhì）能化新阶段（duàn），以航运互联网生态系统的搭建启动智慧航运的时代。

（綦晓光系剑桥大学沃尔（ěr）森学（xué）院教授级（jí）终（zhōng）身成员、中国政法大学客座教授；苏京（jīng）春系财政（zhèng）部中国财政（zhèng）科学研究院副研究员（yuán）；陈庆佳系宁波（bō）诺丁汉大（dà）学（xué）运营管理学教授）