耿雄飞 教授级高工
交通运输部水运科学研究院
一、如何认识这个时代的航运。
习近平总书记曾经深刻指出：经济强国必定是海洋强国、航运强国。航运业是最古老的行业之一，世界上很多繁荣璀璨的城市都是因港而兴。今天，我们国家绝大多数的大宗商品运输都是依靠航运，航运业为保障国家经济发展和社会稳定发挥了不可替代的作用。航运业经过了漫长的历史演化，一直在不断进步和自我革新，想要全面认识我们这个时代的航运，至少需要从三个空间来看。
最初的航运业只是运行在自然空间里，有水就可以行船，港口、航道的水文、气候条件决定了一个区域的航运兴衰。随着十五世纪大航海的兴起，航运业得到了飞速的发展，西方航运强国开始崛起，航运的规则化进程加速，航运业开始在自然空间和航运强国主导建立的社会空间也叫规则空间同时运行，并且进行成本、效率等关键指标的竞争。可以说，在这个阶段，我们国家的航运业一直都是跟随状态，倘若这两个空间长期保持不变，我们也很难得到从跟跑到领跑的历史机遇。
当今新一代信息技术的变革，为航运业开创出第三个运行空间，那就是赛博空间也可以称之为数字空间，数字空间的出现，使得航运业的竞争和发展出现了新的赛道。智能航运就是在这个阶段应运而生。然而智能航运的发展，尤其是智能航运所处的赛博空间的发展，既是航运业的新问题，也是仅仅依靠航运业无法解决的大问题。
二、智能航运需要哪些新型基础设施。
新型基础设施建设，刚好为解决智能航运发展问题带来了重大机遇。新型基础设施是以新发展理念为引领，以技术创新为驱动，以信息网络为基础，面向高质量发展需要，提供数字转型、智能升级、融合创新等服务的基础设施体系。信息基础设施、融合基础设施和创新基础设施都对智能航运的发展至关重要。服务智能航运发展的新型基础设施至少包括以下四类内容，分别是：感知基础设施、网络基础设施、数据基础设施和安全基础设施。
首先我们来看感知基础设施。受益于电子信息和计算机技术的发展，航运参与者的感知能力早已经超越了人类自身的生理限制。智能航运的发展对于感知提出了更高的要求，主要体现在三个方面：一是对感知数据的采集范围提出了更高的要求。智能航运以机器驾驶和机器操作为主要特征，由于机器短期内无法具备与操作员向媲美的预判能力，只能依靠更为丰富的感知数据来做出最优的执行判断。二是对感知数据的质量提出了更高的要求。错误的感知数据，尤其是连续性的、规律性的错误感知数据，将会对机器判断造成极大的障碍，从而衍生出不可控的安全风险。三是对感知数据的更新频次提出了更高的要求。因此，我们的航运新型基础设施建设既要进一步加大加密传统的感知终端，也要探索建立规则，使用群体感知等方式方法来逐步建立符合智能航运发展需求的感知基础设施生态体系。
第二个是网络基础设施。网络是维持赛博空间生存的生命大通道，全球航运治理体系的也依赖于通信网络的掌控。智能航运所需要的网络基础设施基本上可以分成四个大类。一是天基专用网络，主要包括VDES卫星星座、AIS卫星星座以及正在不断建设发展的海事卫星星座等。二是面基专用网络，主要包括已经在天津、青岛开展试点建设的岸基VDES基站，已经在我国沿海和内河高等级航道建设的岸基VHF/AIS基站，以及在沿海部分区域建设的岸基4G专网。三是面基通用网络，主要包括234G公网、5G-700M公网等，其中234G网络基本可以覆盖内河水网地区，5G-700M的建设很值得关注，未来可期。四是天基通用网络，目前主要以国外巨型低轨道卫星星座为主，例如Starlink卫星通信网络等。
第三个是数据基础设施。数据基础设施包括分布式数据处理设施、标准化数据服务和机器驾驶支持设施。其中，分布式数据处理设施需要统筹船、岸的数据处理资源，对不同属性的数据采用差异化的处理策略。标准化的数据服务设施则需要建立兼容机器操作和机器驾驶的S100-machine的数据格式，并且建立MSP-Machine的标准化数据服务包机制，保障不同航段、不同港口国、沿岸国面向智能航运服务的质量一致性。
第四个是新型安全基础设施。无论智能技术发展到什么程度，航运的参与者都会有“人”的存在，新型安全基础设施应当是兼顾人和机器，做到“各美其美,美人之美,美美与共”。这要分为三个层面来讲。第一个层面，智能航运时代，每一条智能航行的船舶，实际上都是同时运行在自然、规则和赛博三个空间中，我们已经建立了保障船舶在自然空间和规则空间中安全运行的治理体系，但是我们在赛博空间中，尚未开展有实效的治理能力和治理体系研究工作，这个建设是十分迫切的。第二个层面，新一代水上智慧交通系统中要“构建一种数字映射系统，保障航运安全、提高海事监管效率”。新型安全基础设施应当逐步建设整个航运体系的数字孪生体，真正的实现远程监管和风险预测。第三个层面，我们需要逐步建立智能航运算法的合规性、可靠性、安全性治理体系，并研发建立相应的治理手段，保障航运利益相关者的权益，促进机会均等，消除算法设计、技术开发、产品研发、应用实践过程中的错误、偏见和歧视。
三、智能航运新型基础设施的研究进展。
交通运输部水运科学研究院智能航运研究中心是专门从事智能化技术研究的机构，中心承担了多项国家重点项目、课题，也拥有“自主航行船舶远程控制平台”“水运一号空间实验平台”“内河航道网运行监测平台”等新型基础设施和交通运输部“无人船舶系统及设备关键技术重点实验室”等省部级平台。接下来我主要介绍三项新型基础设施的研究进展。
一是水运一号，水运一号是2019年1月21日发射的，到现在已经在轨运行了二十多个月的时间。水运一号对于我们开展智能航运研究具有十分重要的意义，我们已经利用水运一号开展了多项与智能航运相关的空间科学实验。水运一号可以通过调用光学载荷，将通过无线电收集到的船舶动态信息和通过光学拍摄到的船舶动态信息相融合，两种数据信息的融合、既可发挥遥感影像直观的优势，又能发挥AIS数据长时间监测的特点，形成一个动态的立体化监测网络。这对于全面掌握海上态势，从而开展船舶航行行为研究分析，是有着比较重要意义。
二是远程控制平台，平台主要是开展智能船舶，例如“智腾号”自主航行船的远程控制，这是国内首先建成的智能航运远程控制基础设施，未来随着研究的深入，将会有更多的远控船舶或者自主航行船舶接入到这个平台之中，借助于平台开展实验测试，并不断提升平台的功能和性能水平。
三是面向有人驾驶和机器驾驶的标准化信息服务平台，平台可以同时面向传统人工驾驶船舶和智能航行船舶提供标准化的信息服务，包括十余项标准化的信息服务包，在进行平台开发的同时，我们也在积极参与和推动这些信息服务包的国内国际标准化工作。