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AI船长即将面世!向船员发起正面挑战?

来源:海事服务网  2020-03-09  我要评论  

导读:

IBM联合Promare开发了新型智能航行系统“AI船长(AI Captain)”,以推动900亿美元智能航运市场的发展

IBM联合Promare开发了新型智能航行系统“AI船长(AI Captain)”,以推动900亿美元智能航运市场的发展

IBM Edge,人工智能技术和超过一百万张航海图像是船舶在海上进行自主感知,思考和行动的核心

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日前,IBM和海洋研究组织ProMare宣布,最新研发成功的“AI船长”将于本月晚些时候进行海上测试,届时将帮助“五月花”号自主驾驶船(May flower Autonomous Ship,简称“MAS”)完成2020年9月的跨大西洋航行。

该试验将在英国普利茅斯(Plymouth)海岸附近的一艘载人研究船上进行,实验将评估“AI船长”如何使用摄像头、人工智能设备以及边缘计算技术等进行掌舵和航行,并安全避开航行中其他船舶、浮标以及其他可能遇到的海上障碍物和危害,从而为2020年9月的跨大西洋航行做充分准备。

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五月花”号自主驾驶船航线图

“五月花”号自主驾驶船(“MAS”)将于今年9月进行的跨大西洋航行将还原第一艘五月花号四百年前的首航路线,从英国普利茅斯航行至美国的马萨诸塞州普利茅斯,全程无需任何船长或船员,完全自主航行并躲避海上危险。如果航行成功,它将成为有史以来首批跨越大西洋的自主航行的、全尺寸船舶,并将开启一个自主驾驶研究船舶的新时代,推动商用无人自主驾驶船的发展。

“到2030年,智能航运市场将从现在的900亿美元增长到超过1300亿美元,但当今许多自主驾驶穿实际上只是实现了自动化系统,无法动态适应新情况,并严重依赖于操作员的控制。“五月花”号自主驾驶船首席技术官唐·斯科特(Don Scott)表示:“通过采用IBM的Power服务器、AI、云,以及边缘计算技术的集成,我们的目标是使Mayflower能够在海上某些最具挑战性的情况下独立航行。”

“AI船长”将接受首次“面试”

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“五月花”号自主驾驶船将依靠IBM先进的AI和边缘计算系统在海上进行感知、思考和决策,即使没有人工干预也是如此。目前,“五月花”号自主驾驶船舶的船体目前正在波兰格但斯克(Gdansk),由Aluship Technology建造和装配,并且已进入最后阶段,今年晚些时候将被运往英国普利茅斯。

“AI船长”的原型将首先在英国海洋实验室所运营的的“Plymouth Quest”号载人研究船上进行海上测试实验,实验将于3月份在Smart Sound Plymouth海域进行,将有助于评估“五月花”号自主驾驶船“AI船长”在现实航行情景中的表现,届时“Plymouth Quest”号的船员将全程对海上测试进行监视,并提供宝贵的反馈意见以帮助改进船上的机器学习模型。

历时两年的研究,收集100万张航海图像

历时长达两年的研究和实验,“五月花”号自主驾驶船的团队通过使用从英国普利茅斯海峡的摄像头以及开源数据库收集超过一百万张航海图像,来训练船舶的AI模型。为了满足机器学习的处理需求,该团队使用了由IBM Power9 CPU和NVIDIA V100 Tensor Core GPU推动的IBM Power AC922,这与世界上最智能的AI超级计算机使用的是同一种技术。现在,通过使用IBM的计算机视觉技术,“五月花”号自主驾驶船的“AI船长”已经能够独立发现和识别船舶、浮标及其他障碍物,例如陆地,防波堤和海上碎片等。

数据本地化处理

由于“五月花”号自主驾驶船在跨大西洋航行中将无法访问高带宽连接,因此它将使用由多个板载NVIDIA Jetson AGX Xavier设备提供支持的完全自主的IBM边缘计算系统。在海上时,“五月花”号自主驾驶船将在NVIDIA Jetson上本地处理数据,从而提高了决策速度并减少了船上的数据流和存储量。边缘计算技术对于“五月花”号这样的自主驾驶船舶来说是至关重要的。“AI船长”需要感知其周边环境,并根据现实状况做出明智决定,然后在最短的时间内对这些决策采取行动,而数据本地化处理既能保证连接的稳定,同时确保数据不受网络威胁的侵害。IBM边缘计算系统总裁兼首席技术官Rob High介绍说,“IBM的边缘计算解决方案旨在支持诸如“五月花”号自主驾驶船之类的关键任务的工作负载,将云的功能以及Red Hat Enterprise Linux的安全性和灵活性一直扩展到网络边缘,即便船舶处在大洋之中也独自处理。”

安全有保障

除了达到在最短时间内完成跨大西洋航运的总体任务目标外,“AI船长”还将利用IBM的规则管理系统(ODM)来遵循《国际海上避碰规则》(COLREG)以及《国际海上人命安全公约》(SOLAS)的规定。ODM在金融服务行业广泛使用,特别适合“五月花”号自主驾驶船项目,因为它提供了决策过程的完全透明记录,避免了“黑匣子”情况。

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由于天气是影响航行成功的最重要因素之一,因此“AI船长”将使用The Weather Company的预报数据来帮助做出导航决策。此外,还有一个安全管理的系统(在RHEL上运行)将进一步审查“AI船长”的所有决定,以确保这些决定对五月花号及其附近其他船只而言是安全的。


那么,现实航行中,——“AI船长”如何进行感知、思考和行动?


例如,假设“五月花”号自主驾驶船航行在公海中,即将靠近好望角,目前没有卫星连接。前方的一艘货船与一艘渔船相撞并洒落了部分货物。在这种假设的情况下,五月花”号自主驾驶船的“AI船长”将如何独立评估情况,并决定采取何种行动呢?

首先,感知——评估当前环境并识别危害

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•雷达——探测到“MAS航行路线中前方2.5海里的多种危险障碍物

•船载摄像头向IBM计算机视觉系统——提供视觉输入,该视觉系统将危害识别为:货船、渔船和三个漂浮在水中的部分淹没的集装箱

•船舶自动识别系统(AIS)——提供有关货船的类别、重量、速度、货物等的特定信息。

•GPS导航系统——提供MAS的当前位置、航向、速度和路线

•MAS的海图服务器——提供有关其选定路线的地理空间信息

•The Weather Company系统——提供天气数据

•姿态传感器–评估当地的海况

•温度计——提供水深测量

•船舶管理系统——提供运营数据,例如MAS的电池电量、功耗、通信、科学有效载荷等。


其次,思考——评估决策

•IBM Operational Decision Manager(ODM)评估附近其他船只的COLREG并生成指示未来“不安全”情况的风险图

•MAS的“AI船长”接受ODM建议、计算机视觉输入数据,当前天气状况及天气预报数据,并评估几种避免危险的方案


最后,采取行动——选择最佳行动方案并命令船舶采取行动

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•在这种假设的情况下,“AI船长”确定MAS的最佳动作是向右转舵以避免意外的航行危险

•MAS的安全管理系统验证该决定是否安全

•“AI船长”指示MAS的船舶管理系统更改航向和速度。

由于海洋是一个不断变化的动态环境,因此“AI船长”将不断重新评估形势,并随着形势的发展更新号“五月花”的航向。

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实验船:“Plymouth Quest”号

此次3月份“AI船长”的海上试验将在“Plymouth Quest”号进行大约两个月,由该船船长和船员参与和指导。在测试的第一阶段,“AI船长”的推理引擎以及有关可见性的数据将通过“Plymouth Quest”号的雷达、AIS、GPS和导航系统接收输入;摄像头、计算机视觉系统,边缘计算及自主功能将在4月开始的下一阶段测试中进行。

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“AI 船长”表现会如何,我们拭目以待吧!

正面挑战已经到来,船员朋友们该如何应对?


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