资深科学家谈海事人工智能应用
人工智能（AI）技术的快速发展给包括航运在内的交通运输行业带来了深刻影响和革命性变化，由新加坡科技研究局高性能计算研究院（A*STAR IHPC）领导的海事数字化中心（C4MD）正在积极开展海事人工智能方面的研究，开发先进的智能航运、港口系统和脱碳数字化解决方案。高性能计算研究院（IHPC）成立于1998年，是新加坡科技研究局（A*STAR）旗下的研究机构。该机构旨在引领计算建模、模拟和人工智能等技术的发展，解决重大的科学、工业和社会挑战，力求通过多学科研发，促进科学进步和技术创新，同时开发有影响力的应用，推动经济增长，改善人们的生活。
△ 新加坡科技研究局高性能计算研究院资深科学家、海事人工智能计划主任付秀菊博士
在2023年10月于中国青岛举办的世界航海科学技术大会——智能航运与安全分会上，新加坡科技研究局高性能计算研究院资深科学家、海事人工智能计划主任付秀菊博士围绕“人工智能”发表了主题演讲。日前，付秀菊博士接受本刊记者专访，向我们介绍了人工智能在海事领域的应用场景和高性能计算研究院重点聚焦的海事人工智能研究方向，并分享了她对人工智能在促进海上交通安全、优化船队运营等方面的作用以及海事人工智能应用所面临的挑战等问题的专业见解。
问：请您介绍一下目前人工智能技术在海事行业的主要应用场景有哪些？
答：在海事行业应用人工智能的方式有很多，包括以下应用场景：
● 提高海上运营效率和自动化，例如通过人工智能安排港口、船队和港船的作业；
● 促进安全，例如加强船舶交通管理系统（VTS）运营, 以增强海上交通安全、自主航运和远程领航；
● 海事预测性维护，例如预测涡轮增压器何时需要保养或修理；
● 海上脱碳，例如根据天气条件高效地驾驶船舶从而节省燃料，为实现更可持续的航行路线规划绿色走廊，预测燃料消耗，以及根据运营和环境条件优化船舶航速从而提高燃料效率。
问：在新加坡科技研究局高性能计算研究院，海事人工智能研究重点关注哪些方面？
答：新加坡科技研究局旗下的高性能计算研究院被授权主持新加坡海事人工智能研究计划（Programme MARS：Programme for Maritime AI Research in Singapore）。我们这个研究要起到海事人工智能中心节点的作用，聚焦于领导和协调海事人工智能研究并促进其向具有实效的海事人工智能应用转化。
新加坡海事人工智能研究计划由四个密切相关的海事人工智能研究支柱组成，包括：
(1)海事数据卓越性研究：该支柱侧重于确保海事大数据的质量和精确度，以支持迭代人工智能模型的构建，使其能迅捷地适应和结合海事领域用户的知识并提升海事大数据的易用性。
(2)海事人工智能建模卓越性研究：该研究重点关注设计和开发基于海事数据结构、框架、处理技术和多源海事数据的创新海事人工智能模型及应用场景。
(3)海事人工智能计算卓越性研究：这部分工作主要着眼于设计和提供海事人工智能计算基础设施，包括海事人工智能高性能计算解决方案、工作流程和架构方案。具体来说就是为业界提供解决方案和实验性计算设施，以满足在海事人工智能计划下对有效处理日益增长的海量海事数据和复杂人工智能模型计算的需求。这些计算要求通常超出了目前很大一部分海事行业从业者的能力。
(4)海事人工智能应用卓越性研究：该支柱旨在拓展海事人工智能开发的能力并建立简化的海事人工智能开发流程，以便服务海事交通安全、海事系统运营效率、港口低碳和可持续发展等核心领域的广泛应用集群。
在我们的海事人工智能研究计划下，多个具体的行业应用案例项目将与这些支柱研究相互协调作用，从而为更高效的海事人工智能开发提供支持，并确保符合海事界的需求，开发创新功能和应用程序。在早些时候涉及MARS计划的媒体公告中，新加坡海事局（MPA）曾强调，海事人工智能将是推动下一轮行业转型以实现海事业务和运营进一步优化和自动化的关键，而MARS计划则将增强新加坡海事行业的人工智能能力和竞争力。
问：人工智能在帮助预防和应对海上安全事故方面发挥着什么样的作用？
答：关于这个问题，我们可以从海上交通安全的角度举一个例子。在我们的研究中，人工智能已经被证明有助于从海量交通数据中自动检测出船舶高风险碰撞事件（未遂事件）、交通热点和事故。这些被检测出来的大量有用事件可以帮助我们有效提取关键交通预警模式，并为升级海事交通安全管理系统提供前所未有的宝贵信息。人工智能可以从这些庞大的有用信息中学习、训练，从而进行海事交通风险即时监控，并为船舶碰撞风险管理提供早期预警。人工智能还可以利用大规模历史数据和来自实时传感器的多个数据源，协助进一步提前预测未来复杂的海事交通状况，以便更好地促进交通安全管理中心人员的协调，支持和强化有效的管理策略。
先进的人工智能计算能力以及对大规模数据的学习能力，可以提前提供准确的预测性见解，为人类交通管理员带来及时和准确的帮助，这有利于帮助他们减少繁重的工作量和人为错误。
问：对于航运公司而言，发展和应用人工智能技术能够带来哪些益处？
答：航运公司可以利用人工智能进一步优化船队运营，进行准确的预测性维护，提高航线效率，同时也可利用运营数据为客户定制交货时间和实时货运更新来改善客户体验。人工智能将促进航运公司与其他海事系统及合作伙伴的智能连接和协调，从而实现生态系统级别的优化。
问：在您看来，未来海事行业还能从哪些方面来进一步挖掘和拓展人工智能技术应用的潜力？要想在该领域取得突破，业界还有哪些难题和挑战需要克服？
答：海事行业可以探索结合常规以及最新的人工智能技术，例如使用大语言模型（LLM），来促进海事人工智能的革新性应用开发。比如开发基于大语言模型的预测性维护，不仅可以快速准确地从海量数据中筛选出故障信号，还能迅捷精准地提供可解释的诊断，从而支持后续的维修策略制定及优化。
为了实现海事人工智能在海事行业应用的突破，业界需要充分利用目前因数据隔离及质量问题而无法得到使用的海事数据，也需要通过研发来利用海事数据创造价值。
许多海事企业在人工智能的应用方面面临挑战，因为许多公司仍处于海事人工智能开发和应用的初级阶段。因此，将海事领域的知识与人工智能建模相结合对于建立海事人工智能生态系统至关重要。航运业非常需要大量海事人工智能工具和自动化平台来支持新型海事人工智能的设计、开发和计算，并加速技术的实际采用。海事系统价值链的各个环节都需要用到人工智能功能，并且需要优先考虑具备较高影响力的应用案例，以便证明人工智能在海事界拓展应用的价值。
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