現(xiàn)在的智能化船舶除了配備傳統(tǒng)的控制器外，還兼具決策支持、氣象導(dǎo)航、能源優(yōu)化、動(dòng)態(tài)船舶地圖、電子海圖顯示和信息系統(tǒng)，以及船隊(duì)狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控等功能。而海上作業(yè)對(duì)水面船舶在復(fù)雜環(huán)境中的自主航行技術(shù)提出了更高的要求——遠(yuǎn)程遙控、自主航行、自動(dòng)靠泊等新功能使得水面無(wú)人船的發(fā)展逐步成為現(xiàn)實(shí)。作為無(wú)人駕駛運(yùn)載工具，水面無(wú)人船可以在海洋科考探索、海洋油氣勘探開(kāi)采、海上安全防衛(wèi)和事故救援海上環(huán)境中廣泛應(yīng)用。無(wú)人船可與其它水面平臺(tái)、水下運(yùn)載器、無(wú)人機(jī)聯(lián)合使用或和作戰(zhàn)用雷達(dá)以及光電傳感器進(jìn)行協(xié)同作業(yè)，在枯燥、骯臟、危險(xiǎn)的環(huán)境中，替代有人船只全面對(duì)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控和探測(cè)。

為什么選擇無(wú)人船

使用無(wú)人船能有效減小艙容和載重，降低人力成本，提高操作精度，降低人員操作失誤的風(fēng)險(xiǎn)。人員在船舶上活動(dòng)不僅需要設(shè)置起居室、駕駛室等艙室，還需要配備相應(yīng)的管道系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)等，采用無(wú)人船則可以減小船舶的艙容和載重，使船舶有能力搭載更多的貨物或設(shè)備，并節(jié)省燃油。

歐洲MUNIN的報(bào)告顯示，船員的工資支出占據(jù)全球貨船運(yùn)營(yíng)成本的30%以上。然而提到人力成本，你是不是自然而然地認(rèn)為人力成本就是工資支出和社保等福利費(fèi)用的總和呢？事實(shí)上在大多數(shù)行業(yè)并非如此。除了上述工資成本之外，人力成本還包括獲得成本、培訓(xùn)成本、離職成本等。長(zhǎng)期漂泊海上的高危險(xiǎn)性和枯燥感使得海員這一職業(yè)逐漸失去了吸引力，培養(yǎng)出一個(gè)能夠獨(dú)當(dāng)一面的船員、工程師也往往需要大量的時(shí)間成本和資金成本，而他們有時(shí)會(huì)面臨一些惡劣天氣、海盜襲擊、軍事沖突等突發(fā)狀況，沉船等海難事故也時(shí)有發(fā)生。采用無(wú)人船既可以避免前期投入的大量人力成本成為沉沒(méi)成本以及人員傷亡帶來(lái)的后續(xù)損失，又可以提高人員的工作效率——在未來(lái)，一個(gè)人在陸地上同時(shí)指揮、監(jiān)控?fù)碛卸嗨掖拇?duì)即將成為現(xiàn)實(shí)。

韓國(guó)“歲月號(hào)”沉船救援現(xiàn)場(chǎng)

盡管船舶駕駛?cè)藛T有著機(jī)器難以比擬的應(yīng)變能力，但由于人員操作過(guò)失、資源（程序、規(guī)則）和設(shè)備使用不當(dāng)、指揮人員錯(cuò)誤決策、船員應(yīng)激反應(yīng)不當(dāng)?shù)仍蚨鸬拇芭鲎?、觸損、擱淺、風(fēng)災(zāi)、火災(zāi)等事故時(shí)有發(fā)生。近年來(lái)得到越來(lái)越多廣泛應(yīng)用的電子海圖顯示與信息系統(tǒng)（ECDIS）作為一種新型的船舶導(dǎo)航系統(tǒng)和輔助決策系統(tǒng)，利用預(yù)埋在系統(tǒng)中的電子海圖和船載傳感器返回的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)讓駕駛員對(duì)船位和航道信息作出清晰判斷，降低了人為操作失誤的可能性。在此基礎(chǔ)上發(fā)展的無(wú)人船技術(shù)則可以通過(guò)自主決策和導(dǎo)航進(jìn)一步提高操作的精度，降低人員操作失誤的風(fēng)險(xiǎn)。

如何實(shí)現(xiàn)無(wú)人船

無(wú)人船技術(shù)涉及到水動(dòng)力學(xué)、自主決策、自動(dòng)控制、信號(hào)處理、網(wǎng)絡(luò)通信、傳感器技術(shù)等多方面問(wèn)題，具有較高的技術(shù)難度。無(wú)人船想要在復(fù)雜、危險(xiǎn)的海域內(nèi)具有穩(wěn)定的航行能力和應(yīng)對(duì)突發(fā)狀況的能力，就必須做到實(shí)時(shí)監(jiān)控自身的設(shè)備運(yùn)行狀況、感知外界信息、作出正確的決策并嚴(yán)格執(zhí)行，而這些操作就要依靠與外界環(huán)境交互的傳感器系統(tǒng)、高級(jí)別的自主導(dǎo)航系統(tǒng)、精準(zhǔn)的自動(dòng)控制程序以及穩(wěn)定快速的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)。

無(wú)人船技術(shù)發(fā)展 © Rolls-Royce plc

傳感器系統(tǒng)就如同無(wú)人船的眼睛和耳朵，將看到的、聽(tīng)到的外界信息加工處理傳輸給無(wú)人船的大腦——自主導(dǎo)航系統(tǒng)，自主導(dǎo)航系統(tǒng)根據(jù)動(dòng)態(tài)海圖與氣象預(yù)報(bào)，結(jié)合傳感器反饋的實(shí)時(shí)信息給出路線、航速等決策指令，并將決策指令傳輸給自動(dòng)控制程序，自動(dòng)控制程序嚴(yán)格按照決策指令調(diào)整舵槳輸出合適的推力，完成自主航行。同時(shí)，無(wú)人船還需具備自主選擇的模式切換功能，能夠在自主航行、遠(yuǎn)程遙控、失效保護(hù)等模式中進(jìn)行自主地切換，以確保無(wú)人船的航行安全。

無(wú)人船的今天和未來(lái)

Sea Hunter

提起無(wú)人船研發(fā)的最新進(jìn)展，Sea Hunter作為美國(guó)國(guó)防高等研究計(jì)劃署（DARPA）提出的反潛作戰(zhàn)連續(xù)追蹤無(wú)人艇（ACTUV）項(xiàng)目的第一艘無(wú)人船，無(wú)疑是最引人注目的。Sea Hunter為一艘總長(zhǎng)為40米的三體船，造價(jià)2千萬(wàn)美金，運(yùn)行成本每天1.5萬(wàn)-2萬(wàn)美金，配備兩個(gè)柴油引擎，最高航速27節(jié)，在12節(jié)航速時(shí)具備1.9萬(wàn)千米的超長(zhǎng)續(xù)航力。該船于4月7日完成命名儀式，并開(kāi)始了為期18個(gè)月的試航測(cè)試。Sea Hunter在未來(lái)很有可能具備掃雷、偵查和補(bǔ)給等功能。ACTUV項(xiàng)目的提出也反映了無(wú)人駕駛水面艦艇的飛速發(fā)展。

在軍事領(lǐng)域，除了美國(guó)致力于水面無(wú)人艦艇的研發(fā)和使用，以色列武裝部隊(duì)、瑞典海軍、德國(guó)海軍、丹麥海軍、日本等也紛紛應(yīng)用無(wú)人水面艇進(jìn)行掃雷、排雷、護(hù)衛(wèi)等工作。許多國(guó)外的私營(yíng)防務(wù)公司也研發(fā)并推出自己的無(wú)人艇型號(hào)，以便在日益星期的軍用無(wú)人艇市場(chǎng)中占據(jù)有利的位置。在未來(lái)，無(wú)人水面艦艇在水雷偵查、戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境評(píng)估、港口護(hù)衛(wèi)、監(jiān)視偵察、反潛、后勤支援等方面都具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/span>

未來(lái)的岸上指揮中心

英國(guó)的Rolls-Royce公司（羅-羅公司）作為全球最大的引擎制造商和造船供應(yīng)商之一，規(guī)劃了無(wú)人船的發(fā)展藍(lán)圖，并提出了一個(gè)采用無(wú)人駕駛貨船取代傳統(tǒng)貨船的大膽計(jì)劃。羅-羅公司表示，對(duì)在世界貿(mào)易中占據(jù)90%的份額的價(jià)值3750億美元的航運(yùn)業(yè)來(lái)說(shuō)，無(wú)人船更加安全、運(yùn)費(fèi)更低廉，而且更少污染。海洋革新工程負(fù)責(zé)人奧斯卡•萊萬(wàn)德說(shuō)：“在不久的將來(lái)，無(wú)人船將與正在使用的無(wú)人機(jī)、潛水艇以及谷歌正在試驗(yàn)的無(wú)人汽車(chē)并駕齊驅(qū)。”

羅-羅公司在2016年初發(fā)布了關(guān)于無(wú)人船未來(lái)的岸上指揮中心的視頻（本文開(kāi)頭的視頻）。視頻指出，我們生活在一個(gè)日新月異的世界，自主航行船舶和遙控船舶正在逐步實(shí)現(xiàn)?？刂剖覍?huì)是羅-羅無(wú)人船遙控網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)中樞，操作員在控制室內(nèi)通過(guò)遠(yuǎn)程連接實(shí)時(shí)監(jiān)控并指揮無(wú)人船。

提起無(wú)人機(jī)、無(wú)人車(chē)、無(wú)人船以及水下運(yùn)載器的合作應(yīng)用，不得不談到EuRathlon Grand Challenge海陸空的搜救比賽。受到2011年福島地震海嘯與核泄漏事故的觸動(dòng)，歐盟于2013年出資策劃了該項(xiàng)賽事，至今已在德國(guó)與意大利舉辦了三次。比賽不僅對(duì)單個(gè)機(jī)器人的硬件裝配和程序設(shè)置都有很高的要求，還著重考察了不同機(jī)器人間的通訊和協(xié)同作業(yè)。上面的這個(gè)視頻介紹了比賽中場(chǎng)地以及一些參賽隊(duì)伍的情況。

無(wú)獨(dú)有偶，在馬航MH370的事故中，無(wú)人船和裝載了聲吶無(wú)人水下運(yùn)載器就被包括Phoenix International Holdings, Inc.在內(nèi)的一些公司用于搜救工作。

近年來(lái)，歐盟執(zhí)行委員會(huì)正在開(kāi)發(fā)一個(gè)名為MUNIN的基于智能網(wǎng)絡(luò)的海上無(wú)人導(dǎo)航項(xiàng)目。另外一個(gè)名為WiMUST的項(xiàng)目也在有條不紊地推進(jìn)中，該項(xiàng)目旨在在海底鋪設(shè)一系列的聲吶系統(tǒng)從而方便大批AUV在海底進(jìn)行一些商用和民用的聯(lián)合運(yùn)作，包括水下結(jié)構(gòu)物建造、設(shè)施檢測(cè)、自然災(zāi)害預(yù)報(bào)、環(huán)境制圖等工作。參與的組織和機(jī)構(gòu)包括意大利、法國(guó)、英國(guó)、葡萄牙、德國(guó)、挪威的一些高校和公司。

盡管無(wú)人船技術(shù)日臻完善，但其最終實(shí)現(xiàn)仍繞不開(kāi)日益凸顯的倫理問(wèn)題。如同人們面臨無(wú)人車(chē)技術(shù)時(shí)提出的一系列問(wèn)題——無(wú)人駕駛汽車(chē)在面臨“電車(chē)問(wèn)題”時(shí)選擇救五個(gè)人還是一個(gè)人？在事故中應(yīng)該優(yōu)先保護(hù)車(chē)內(nèi)乘客還是路上行人、車(chē)輛呢？誰(shuí)應(yīng)該為即將出現(xiàn)的無(wú)人駕駛汽車(chē)事故負(fù)法律責(zé)任呢，是車(chē)主、制造商還是程序員？在什么情況下允許無(wú)人駕駛汽車(chē)違反交通法規(guī)呢？水面無(wú)人船同樣需要面臨類(lèi)似的問(wèn)題，除了滿足海上避碰公約之外，操作員的培訓(xùn)、事故發(fā)生后的責(zé)任劃分仍是困擾著研究人員、法規(guī)制定者的一個(gè)難題。相信就在不久的將來(lái)，無(wú)人船將載著人類(lèi)的智慧和希望駛向遠(yuǎn)方。