关于自动驾驶在无人货船中的分析和介绍

当你打开Shipmap.org这个网站，会弹出一张世界地图，上面有无数个密密麻麻运动中的小光点，但你知道这些小光点代表了什么吗？

中国是世界上第二大贸易进口国，你中午吃的米饭、车里刚加满的汽油、甚至是桌上的热带水果，都很有可能依靠这些小光点运送。

图片来源：Shipmap.org截图

是的，这些光点代表了成千上万艘载有数百万个集装箱的船只，有些载了最基础的石油、天然气、钢铁，有些则是普通人民赖以生活的稻米、大豆等。它们随着这些船，跨越整片大洋，被运往需要的国家。目前海运已经占据了世界贸易总次数的90％，所以别看飞机运送快捷，车辆运送方便，在海运面前，它们的体量都有点微不足道。

在这片繁荣的世界贸易中，没有航运，洲际贸易、原材料的大宗运输以及负担得起的食品和制成品的进/出口根本不可能。它们全年365天无时无刻都在运送着人类所需要的粮食及物资。但国际航运走的是“水路”，面对的是人类未知的大海，在充满敌意的大海上行驶，什么事都有可能发生，所以航运路上也不总是顺利的，甚至可以说危险程度远远大于陆运及空运。

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海上的情况总是千变万化，难以捉摸。据统计，危险的海洋条件导致过去10年的航运损失总计1,129次，且大部分是人为失误造成的。它们有时候会遇到台风、巨浪，还有海上常有的冰山、触礁、桥梁、码头，船只内部也经常会出现各种各样的问题，船上失火、联络系统断掉等。

还有夜间航行环境，面对漆黑一片的海洋，即使船上有远照灯，人类的肉眼也很难察觉那些潜在的危险。而这些问题一旦发生，对于整艘船及船员都是毁灭性的打击，船被损坏漂流在距离陆地几百海里的大洋中，这种场景在电影中经常出现，而结局一般都不会好到哪里去。

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想提高航行安全跟运送效率？罗尔斯•罗伊斯公司联合英特尔打造了一个航行智能感知系统（IA），该系统可以有效减少人为失误甚至实现“无人驾驶”货船，它由高清摄像机、激光雷达、雷达跟热感成像等一系列传感器组成，全部归中央程序监督。就这点来讲其实跟无人驾驶汽车有些类似，但规模比汽车要大得多，因为船只搭载的LIDAR往往需要探查几公里外的物体，摄像机也要求看清水面上以及水下的东西，应用的环境也绝对比汽车更恶劣。

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大家一定熟知泰坦尼克号，它就是因为没有及时发现前方冰山而导致相撞，永远沉没在大西洋里。其实每年都有大量的冰山从北极飘向北冰洋或大西洋，当货船全速行驶在航道上，你必须及时发现并绕开随时可能出现的冰山。

这放在白天还好，晚上想及时发现冰山可没那么容易，要知道轮船调转方向比汽车迟钝的多的多，每年因撞上障碍物而暂停运营的货船比比皆是。借助这个系统货船能查探到远方几公里外的冰山跟暗礁，并计算最合适的航道。还能将上述这些传感器跟卫星数据、天气预报结合起来，让船只即使在夜间，恶劣天气条件，也能精准识别。

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由于组合了多个来源的数据，所以在拥挤的港口或水道等近距离航行中尤其有用，它能清楚了解周围环境，可以识别繁忙的港口并对附近的船只进行分类，无论是游艇、游轮、油轮还是拖船，及时向船员发送警报并且精准避开。在没有这个系统之前，它通常必须得有船员在码头或者船周围用对讲机进行交流，告知船长即将发生的危险，而有了这个智能感知系统，船长就能获得更加准确的数字信息，也可以与码头中的人员共享以提高安全性，这在入港泊位时就特别有用。

图片来源：Rolls-Royce公司

想让这个系统顺利的运行，最大的挑战就是如何处理这些无时无刻都在产生的巨量数据。这些数据通常来自船各种各样的精密传感器，并且还要求视觉、位置传感器以及高分辨率的摄像机数据融合且实时处理。大规模对大图像的实时推断是困难的，必须采用深度神经网络来检测远处的物体，并且必须进行视频编码和解码。凭借可视化云，AI，分析和无数其他应用程序的多功能性，对处理器的能力要求很高。

图片来源：Rolls-Royce公司

为此，罗尔斯·罗伊斯公司正在将英特尔技术整合到他们的船舶智能*平台中，其中英特尔至强可扩展处理器为该智能感知系统提供了此类极端计算所需的灵活性和处理能力。它将用于船舶本身以及陆地数据中心，船上的几台服务器级计算机将在本地运行机器学习和推理工作负载，以获得实时结果。

长期在海上航行，这些船产生的数据是巨大的，即使经过压缩，每艘船捕获的数据也可以达到每天1TB或每月航行的30-40TB，这使得存储成为智能解决方案的关键组成部分。这些生成的所有数据都存储在“黑匣子”（类似于飞机的飞行数据记录器）中，因为海上的对外网络通常不会太好，所以重要数据都会随时保存起来，以防发生潜在事故并进行未来的培训和分析。该公司目前使用英特尔3DNAND SSD进行船舶数据存储，并正在评估英特尔Optane固态硬盘以供将来使用。

图片来源：Rolls-Royce公司

目前，罗尔斯·罗伊斯公司和全球拖船运营商Svitzer 已经在哥本哈根港成功展示了世界上第一艘远程操作的商用船，近期在日本的一次测试中，他们展示了这些船只已经能够在夜间探明周边环境，光是这一点，人眼远无法匹敌。可以预见的是，随着人们的需求增加，海运贸易也将继续扩大，届时运用了更智能的航行船只，无论是在经费还是安全性上，都将具备更加强大的竞争力。