我国首艘无人 AI 科考船开建,将于 2022 年交付

浩瀚无际的海洋,拥有着丰富的生物与地质资源,但对于人类来说,它一直充满着神秘感。近年来,在技术助力下,我国的海洋科考取得了长足的发展,人工智能也已加入这一领域,未来海洋科考即将实现智能化、无人化。

海洋覆盖着地球表面的 71%,它是决定地球日常气候变化的主要因素之一,此外,形式多样的大海洋流,对于海洋生物的分布、航海事业等都会产生重大影响。

探索海洋,对于气象水文、渔业、航运、军事以及能源领域等,都有着至关重要重要意义。

大海深处,隐藏着未知的科学与风险

从古至今,人类从未停止过对海洋的探索。现代海洋科学体系的建立始于上世纪初,直至 20 世纪中期,海洋研究强国如英国、美国、德国等,都组织了海洋科学考察项目,建设了专门的科考船,设计制造了各种观测和分析仪器。

我国的海洋科考事业始于二十世纪五十年代,虽然起步较晚,但大有后来居上之势。「东方红」、「向阳红」、「科学」号等系列科考船的相继问世,极大地提高了我国海洋事业的国际地位。

我国海洋科考船的队伍在近年不断壮大,图为搭载蛟龙号载人潜水器的向阳红 9 号远洋科学考察船

海洋科考听起来有趣,但实际上是一份极为艰苦的工作。

科考队员们在工作中面临的艰辛与风险、枯燥与孤独,是常人难以想象的。他们常常一出海就是数月,甚至更久。以我国向阳红系列科考船为例,近年来执行的科考任务最短 10 天,最长 230 天,累积航程数万海里。

在船上,科考队员除了要完成紧张、高风险的科研任务,还要承担航行中的运营工作,克服生理不适,以及承受枯燥、孤独、思乡等心理压力。

雪龙 2 号科考船征战冰雪南北极,科考环境更为艰辛

远在大海深处,没有网络信号,船员常常处于失联状态。复杂的海上环境,也随时可能对其造成生命危险。

「向阳红 16 号」撞击事故: 1993 年 5 月 2 日清晨,我国「向阳红 16 号」海洋科学考察船,在执行大洋海底多金属结核资源调查任务时,与塞浦路斯籍「银角号」货轮相撞沉没。最终全船 110 人,107 人获救,3 人遇难,是我国海洋地质调查史上首次重大海难事故。

「海洋研究所五号」船难事故: 2015 年 10 月 10 日,台湾省科考船「海洋研究所五号」船由于人为操作失误,在澎湖外海发生船难,全船 45 人中,有 2 人遇难。

这些事故的发生,造成的生命与经济损失都无可挽回,付出沉重代价的同时,研究人员也在努力提升技术,让科考装备逐渐智能化、无人化,以避免悲剧的重演。

随着人工智能技术的发展,智能化无人系统母船呼之欲出,为海洋科考工作带来新的发展方向。

首艘无人智能科考船,让科研高效安全

无人科考船,即将在 2022 年面世。

12 月 18 日,南方海洋实验室与中国舰船研究设计中心、中船黄埔文冲船舶有限公司,共同签署了智能型无人系统母船的设计建造合同,将建造中国首艘智能型无人系统母船。项目预估设计及建造周期为 18~20 个月,预计 2022 年交付使用。

无人系统母船设计效果图,由清华大学美术学院唐林涛教授团队负责外观总体设计

注:母船,译自英文 mother ship,在海洋科考中,母船作为海面基地,通常搭载载人或无人深渊器以及着陆器,开展科学调查和资源勘探。

这艘智能型无人系统母船未来感十足,为我国首创。无人化与智能化技术,使其无需人为参与,可独立自主完成海洋观测任务,因此,在恶劣、危险等极端条件下,进行科考任务也成为可能。

作为一艘具有革命性意义的智能型科考船,它具有以下几个过人之处。

  亮点一:可智能遥控、自主航行 

它将是中国首艘可智能遥控、自主航行的科考船,其首次应用空、海、潜无人系统的跨域协同控制技术,将能实现无人机、无人艇、无人潜器等无人系统之间的协同作业。

该船可搭载及布放多种类、批量化的空、海、潜立体探测无人系统

该母船可在目标海区批量化布放空、海、潜无人系统,从而实现对特定目标的立体、动态观测。此外,在智能母船的支持下,无人系统整体具备了快速转场和集群化作业能力,能够快速、高质量响应观测任务。

  亮点二:搭载智能观测系统,效率飞升 

据介绍,母船所用的 「智能快速机动海洋立体观测系统(IMOSOS)」项目,于 2019 年正式立项。

据专家介绍,利用 IMOSOS 系统,舰船可实时获取和评估不同空间尺度海洋环境信息,预测海洋资源、环境和气候的时空变化,研究和创新海洋多尺度变化及其气候资源效应机理。

IMOSOS 系统演示界面

此外,该系统还可以为海洋防灾减灾、海底精细测绘、海洋环境监测、海上风电场维护等提供高效的工具。

此前,经过系统演示验证,搭载该系统后,无人船艇能够实现集群作业,作业效率较单一作业船舶效率提升 10 倍,并大大缩短了作业窗口期。

人工智能技术的介入,使得科考船摆脱了载人、危险环境等限制,大大降低了海洋科考难度及成本,科考能力与范围也得到提升,这对于传统海洋调查方式具有突破性的意义。

可以想见,未来无人科考船将能够独自深入大海中央,应对复杂的海洋环境,完成考察任务,为我们带回宝贵的勘察数据。

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