周智伟前沿技术英国防部资助罗罗公司研发用于操控无人船舶的智能技术

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　　2021年3月，英国罗尔斯·罗伊斯公司（以下简称罗罗公司）高管透露，该公司获得英国国防部资助，以进一步研发和演示＂人工轮机长＂技术。该技术利用人工智能操控无人船舶航行，可使船舶在被较少干预的情况下执行长航时任务，提高无人水面舰船执行长期任务的能力。
　　图1 罗罗公司关于＂人工轮机长＂技术的宣传图
　　一、研制背景与历程
　　现代舰船通常需要多个子系统共同进行有效、高效、安全的操作，如推进系统、电子系统、燃料系统等。军用高速、长航时自主水面舰船的子系统较为复杂，对自主操控的要求远超当前商用无人水面艇的能力。此外，中型、大型舰船通常还会为动力、电子等系统配备多套设备，留有一定的冗余度，增加了自主操控系统调度各子系统的难度。因此，2016年，罗罗公司在芬兰技术与创新资金局＂先进自主水上应用＂（AAWA）项目资助下，开始研发舰船自主导航技术。2018年初，罗罗公司与费法瑞公司合作开展＂自主导航安全舰船＂（SVAN）项目，将AAWA项目的研发成果转化为水面舰船自主操控系统，以应对上述挑战。
　　2018年12月，罗罗公司在芬兰库尔图市南边群岛，成功演示了搭载自主操控系统的渡轮在两个港口间的自主航行、障碍物与碰撞规避，标志着其自主操控系统完成研发并具有一定自主能力。2019年在英国国际防务展上，罗罗公司正式展出该系统，并将其命名为＂人工轮机长＂。2021年3月，＂人工轮机长＂系统获得英国国防与安全加速器＂智能舰艇第二阶段＂计划资助，将通过为期16个月的研发，改善＂人工轮机长＂的人机交互与协作能力，提高决策和规划水平，以应对更复杂的作战环境。
　　二、系统主要功能
　　＂人工轮机长＂是一种可实现无人驾驶水运船舶自动化操控的自主控制系统，可根据人工输入的船舶任务计划，编制满足任务计划的船舶机械配置方案（如发动机形式、动力系统配置、推进器配置等），并根据任务计划和最终选择的配置方案操控船舶。＂人工轮机长＂运行过程中，其自主船舶设备控制（AVEC）系统会持续不断地与船舶上各种机械与电子系统通信，以获取各项数据，再根据实时任务管理系统、长期舰队管理系统等约束条件，生成控制命令，操控船舶。AVEC系统同时还可以不断评估船舶的机械状态和健康情况，在发生机械故障等问题时，生成解决方案，以减轻故障对任务计划的影响。
　　图2 ＂人工轮机长＂功能框架
　　AVEC系统是＂人工轮机长＂系统的核心，核心功能是决策制定模块，其下包括执行感知功能的评估子模块、执行思考的决策子模块、产生执行命令的命令子模块，以及支撑这三个模块的规划子模块。决策制定模块通过通信管理模块获取各种系统的数据。AVEC系统通过轮机长接口接收输入命令，并保留了手动控制接口，以备特殊情况使用。数据记录器为决策制定模块、通信管理、轮机长接口提供各种事件记录功能；安全系统则截取AVEC内部通信，与数据记录比对，判别是否存在入侵行为。
　　图3 自主船舶设备控制实施模型
　　三、影响意义
　　此次罗罗公司获得英国国防部国防与安全加速器资助，将加速＂人工轮机长＂技术的发展与成熟。未来＂人工轮机长＂系统部署运用后，将产生以下影响：
　　一是提升英国皇家海军无人舰艇远征航行能力。＂人工轮机长＂系统的设计初衷是应用在无人运输船只上，提高船只长期航行能力。但根据罗罗公司披露，这套系统不仅可以用于水面船只，也可用于无人潜航器，提高无人舰艇及其编队的长期自主航行能力。搭载＂人工轮机长＂的英国皇家海军无人舰艇，将具备远距离自主航行能力，以编队形式行动时，可以大幅增强英国皇家海军的远征运输和补给能力。
　　二是提高英国皇家海军舰船生存能力。＂人工轮机长＂的AVEC系统具有应对机械故障和一些突发问题的能力。根据罗罗公司披露，AVEC系统若应用在皇家海军舰艇上，可根据预先输入的一些机械故障、紧急情况定义（如船上火灾），拟制并实施应对措施，从而一定程度上提高舰船生存能力。