在过去的几年中,无人驾驶汽车一直是头条新闻,其他形式的自动驾驶交通工具也正在蓬勃发展。
本月,IBM和Promare(一家总部位于英国的海洋研究与探索慈善机构)将在9月6日进行风险投资之前,先试用一种由人工智能(AI)驱动的海上导航系统的原型,以便在大西洋沿岸派出一艘无人驾驶船穿越大西洋。
与原始的五月花号穿越400年前的路线非常相似。最初的五月花号船于1620年将第一批英国定居者带到美国,从英国的普利茅斯出发,航行到今天被称为马萨诸塞州普利茅斯的地方。与当时的许多商船一样,五月花号1.0版是方形帆船,完全依靠风和人类导航技术来寻找通往新世界的途径。
而此次五月花自动船(MAS)将由太阳能和风力发电联合驱动,船上配有柴油发电机作为后备动力。
此外,尽管第一辆“五月花”的最高时速约为2.5节,花了大约两个月的时间才到达目的地,但升级版的最高时速为20节,应该在不到两周的时间内就能到达目的地。
该任务于去年10月首次宣布,目标是在没有人为干预的情况下,解决航行船舶在危险水域中遇到的所有常见障碍。
船上的“人工智能船长”,正如它的名字,不能总是依赖GPS和卫星连接,速度是处理实时数据的必要条件。这就是为什么所有的人工智能和导航智能都必须在本地可用的原因,这使得边缘计算成为合资企业成功的关键。
IBM的边缘计算技术首席技术官Rob High指出:“边缘计算对于制造像‘五月花’这样的自主飞船至关重要。”“这艘船需要感知周围的环境,对情况做出明智的决定,然后在最短的时间内根据这些发现采取行动——即使存在断断续续的连接,同时还要保证数据安全,免受网络威胁。”
新“五月花”号背后的团队在过去几年里一直在训练这艘船的人工智能模型,除了使用其他开源数据集外,还使用从普利茅斯湾(Plymouth Sound)的摄像机收集的数百万张海事图像。
为了增强机器学习能力,这艘船使用的是IBM Power AC922系统,该系统用于世界上一些最大的人工智能超级计算机,装配了 NVIDIA V100 Tensor Core GPUs。除了IBM的PowerAI Vision之外,“五月花”号的AI船长还可以探测和识别船只和浮标,以及包括残骸在内的其他危险,并做出下一步行动的决定。
由于船舶在航行过程中无法使用高带宽的云服务,因此全自主系统将依赖于NVIDIA Jetson AGX Xavier在边缘进行推理。
IBM团队表示:“在海上,人工智能船长将在NVIDIA Jetson上处理本地数据,提高决策速度,减少船上的数据流和存储量。”
例如,如果MAS遇到一艘货船在与另一艘船相撞后卸载了部分货物,AI船长将被要求采取行动,并可以使用船上传感器和软件的任何组合来绕过障碍。雷达可以探测到前方水中的危险,摄像机提供了关于水中物体的额外视觉数据。
此外,自动识别系统(AIS)可以获取任何前方船只的具体信息,包括船级、重量、速度、货物类型等。来自货船的无线电广播警告也可以被接受和解释,AI船长准备改变航向。
人工智能船长可以利用的其他数据包括导航系统和海图服务器,这些数据提供了船只当前的位置、速度、航向和航线,以及用于监测海洋状态的姿态传感器和水深测深仪。
车载管理系统还提供了重要的数据,如电池电量和功耗,可以用来确定危险海域的最佳路线,并通过天气预报做出最终决定。
至关重要的是,人工智能船长可以与附近的其他船只进行语音交流,传达任何计划上的变化。
MAS号本身仍在波兰格但斯克建造,人工智能船长本月将在一艘名为“普利茅斯探索”(Plymouth Quest)的载人研究船上接受测试,这艘船归英国所有普利茅斯海洋实验室。该测试将从本质上决定人工智能船长在真实场景中的表现,在9月下水之前,反馈将被用来完善主要船只的机器学习能力。
海运占全球贸易的90%左右,因为它是最划算的散装运输方式。但是航运被广泛认为是地球的主要污染源。与自动驾驶汽车一样,电气化自动驾驶船舶的一个主要好处是,它们在减少排放的同时也承诺减少事故——至少四分之三的海上事故被认为是由人为失误造成的。
此外,无人船为更长的研究任务打开了大门,因为食物、福利和薪水不再是后勤或预算方面的考虑。
近年来,人们一直在推动海上运输的完全自动化。2016年,有消息称,美国国防部高级研究计划局(DARPA)正在研发一艘名为“海洋猎人”(Sea Hunter)的无人驾驶战舰。两年后,DARPA将“海洋猎人”原型机转交给海军研究办公室(Office of Naval research),进行进一步的更新换代。在挪威,一艘名为Yara Birkeland的无人货船也在过去几年里进行了开发,预计将在2020年晚些时候投入商业运营。挪威科技大学(NNTU)已经对一种小型电动无人驾驶客运渡轮进行了试验。
在其他地方,劳斯莱斯此前在芬兰展示了一艘全自动载客渡轮,并宣布与英特尔(Intel)合作,作为一项宏大计划的一部分,该计划计划在2025年之前将自动驾驶货船引入世界海域。
因此,自航船舶领域发生了很多事情——Allied Research最近发布的一份报告称,该行业目前的规模为880亿美元,10年内有望达到1300亿美元。但是,当其他人试图使船舶旅程的各个方面实现自动化时,新的“五月花”被设计成完全自给自足,不需要任何直接的人工干预。
“今天的许多自动驾驶船舶实际上只是自动化的——机器人(无法动态适应新情况,严重依赖操作员指令,”“五月花”自动驾驶船舶的首席技术官唐•斯科特(Don Scott)表示。“使用IBM的人工智能、云计算和边缘技术的集成套件,我们的目标是给予‘五月花’充分的自主权,并在目前可能的范围内推进。”
在“五月花”号载着清教徒横渡大西洋四个世纪后,我们可能正在进入一个全新的海上冒险时代。