无人航行深海探测面临多重挑战

2018-10-31 00:00 来源:法制日报 作者:孙安清

  无人航行和深海探测,一个是水上智能,一个是水下智能,可谓航海黑科技“双璧”,因具有巨大开采空间和开发价值日益引起各国兴趣,但面临科技、安全、法律等方面的挑战。这是《法制日报》记者近日从在青岛西海岸新区召开的2018东亚海洋合作平台青岛论坛上获取的讯息。

  无人航行深海探测前景无限

  近年来,无人车和无人机成为热门话题,以无人艇船为代表的智能船舶也在环境监测、区域巡航等领域频频抛头露面。

  有关专家认为,对于经济性和安全性的追求是无人船技术发展的重要原因。与传统船舶比起来,无人船能够通过专家决策系统与远程遥控系统在劳动条件更好的岸上进行操作,从而从根本上减少人为因素对船舶航行安全的影响。一方面,在没有船员的情况下,船上的救生、消防、防污染等绝大多数设备将不再需要,既减少船舶重量又降低能耗,从而实现船舶建造及运营成本的减少及船舶载货能力的提升。有公司认为,这些因素加上重量和空气阻力的减少将带来12%至15%的燃料节约。另一方面,导致船舶海上事故的主要原因是决策和操作过失、应急反应不当等人为因素。德国安联保险2012年发布的报告就曾提到,75%至96%的海上事故是人为错误的结果。因此,在智能化水平足够的基础上,无人船能够有效提高航行安全水平,减少事故发生。

  事实上,在无人技术领域,有关无人船的研究探索在进行之中。放眼国际,丹麦启动无人船研发项目,挪威开辟无人船试验区,韩国开发了无人船通用技术平台,荷兰正研发利用“浮动自驾无人船”实现载人和货运,北欧航运强国挪威已经下水集装箱无人船。一些船业巨头甚至乐观预测:也许只需几十年,发展成熟的“幽灵船”技术将改写全球远洋运输的面貌。业界人士预计,全球无人船市场规模在2019年可能达到大约100亿美元。

  “中国国内也成立了一些无人航行研究机构,特别是成立了几个联盟,在珠海、舟山、青岛等领域联合成立了无人船在海域上的测试基地。”2018东亚海洋合作平台青岛论坛上,大连海事大学副校长、教授、博士生导师孙培廷介绍。

  2018东亚海洋合作平台青岛论坛上,国家深海基地管理中心主任于洪军在其题为《高新技术助力深海事业发展》演讲中认为,地球表面70.8%被海水覆盖,海底占全球面积的一半,深海是事关世界各国资源持续供给的源头,事关推动世界科技创新。

  记者了解到,在陆地资源逐渐枯竭的今天,人们把目光投向了深海大洋。海洋蕴藏了全球超过70%的油气资源,全球深水区最终潜在石油储量高达1000亿桶。近十年来,人们新发现的探明储量在1亿吨以上的油气田70%都在海上,其中一半以上位于深海。海底世界除了大家耳熟能详的锰结核、深海油气,还有热液矿床以及当前炙手可热的天然气水合物。深水是世界油气的重要接替区,天然气水合物的储量极为巨大,据估计,把人类已经用掉的和还没有开发的石油、煤、天然气加在一起,还赶不上天然气水合物中有机碳总含量的一半,天然气水合物很可能将成为新世纪的新能源。于洪军认为,稀土也是我们很重要一个资源,现在发现海底储量是陆地的800倍,有很大的应用前景。目前,我国在深海初步形成了多种资源和合同区的勘探开发格局。

  于洪军称,人类了解和研究深海离不开深海高技术的支撑,目前应用最多的就是载人和非载人潜水器。载人潜水器有近距离观察、近距离采样、精准操作等优越性,是要求最高的一种潜水器,是深海运载技术前沿和制高点,成为衡量一个国家海洋实力的重要象征,目前全世界只有包括中国在内的五个国家有大型载人潜水器。

  安全性稳定性仍面临问题

  专家认为,长期来看,航运业正经历根本性的变化,更多的变化仍在孕育之中。无人船的出现只是一个时间问题,然而走向成熟、大规模投入商业使用还需要各方协调、合力推动。只有人工智能发展到与人脑可以比拟的“强智能”水平,人类才能完全放手将交通运输交给人工智能。

  具体来看,专家认为,目前的人工智能驾驶一般货船出海完全没问题,但是还不足以操纵在海上面临更多复杂状况的集装箱船。搬走横亘在无人船面前的信息传输安全性、动力装置稳定性以及远程操纵可靠性“三座大山”,是一个漫长的过程。

  “船和其他交通工具不同,一旦出海之后,没有任何可以停靠的地方,也不太可能再取得陆地上其他实质性的支援,这个时候船上所有工作目前是由人来完成的,如果想实行智能航海,那么这些工作和优化都由船上自身完成,或者通过通讯方式由岸上协同完成,这都是非常重要的一些技术领域。”孙培廷具体阐释无人航行的运行风险,今天的船舶越来越大型化,满载原油的大型油轮甚至达到30多万吨,如果30万吨的油轮出现问题,就是多个国家甚至世界性的问题,可能是承受不起的后果。所以,货物安全是从事航运的第一要务,每时每刻对货物的实时监测是航运里面的重点工作。

  孙培廷所言并非危言耸听。据悉,无人驾驶在内的科技助推了航运业的发展,但其隐忧却不容忽视。3月23日,全球最大集装箱航运公司马士基再次受到网络攻击。去年的黑客袭击给马士基造成了2.5至3亿美元的损失。业内人士称,当前的网络袭击主要针对IT系统,今后很可能将黑手伸向操控系统,这给无人船的远航之旅蒙上了灰色。另外,无人船还面临着防御海盗袭击、高昂的初始运营费用、持续可靠动力、自动识别障碍物并避开其他船舶等方面的挑战。

  孙培廷认为,智能化除了带来一些安全防范问题,更多的会带来一些诸如“社会对于人工智能的接受度”等问题和法律法规问题,这些问题的重要性不亚于技术开发,需要调整以适应新的业态。

  记者了解到,法律法规主要涉及几个方面:一是船舶安全法律法规,其中包括《国际海上人命安全公约》(SOLAS)中关于构造、救生设备、消防船舶配员、信号与报警方面的要求,《国际海上避碰规则》(COLREG)中瞭望航行决策、灯光信号交互及涉及船员的部分条款,还需考虑常规船与无人船在灯光、信号等方面的交互问题;二是船员管理法规,包括《海员培训、发证和值班标准国际公约》(STCW)、《国际劳工公约》和船舶最低安全配员规则中关于船员定义及相关要求、安全配员等要求;三是海上权益与责任法律法规中涉及船长责任、海难救助、法律主体和保险责任等内容。

  “深海的特点就是高压、黑暗、低温、缺氧。”对于深海探测面临的挑战,于洪军介绍,深海每增加十米,压力就要增加一个大气压。另外,深海有一些特殊环境,比如深海热液区,也叫海底火山区,有黑烟囱、白烟囱等,深海特殊性比太空更厉害,这种特殊性给人类探索认知深海、开发利用深海资源提出了巨大挑战。另外,深海的海洋酸化、海洋微塑料等问题也已经威胁到海洋生物乃至人类社会的安全。据悉,海底极端环境对潜水器要求极高,在高压环境下,耐高水压的动态密封结构和技术也是水下机器人的一项关键技术。机器人上的任何一个密封的电气设备、连接线缆和插件都不能有丝毫渗漏,否则会导致整个部件甚至整个电控系统的毁灭。

  众所周知,日本在海洋探索方面曾走在各国前列。1990年,日本造出世界上唯一下潜深度达到7000米的探测器“海沟”号缆控式水下机器人。天有不测风云,2003年5月29日,日本科学家利用“海沟”号在日本高知县东南大约130公里左右的海域下潜4673米进行海底调查作业,由于当年的4号台风已经开始接近这一海域,操作人员在回收“海沟”号时,不知因何原因,“海沟”号已无法回到母船的发射架中,后经全力搜救一个月无果,不少科学家痛心不已。

  走向成熟尚需合力推动

  专家认为,在智能化风口,无人船和深海探测发展前景可期,应以开放的心态与严谨的态度,合力推动,与业界一同应对面临的挑战。

  国内航运界专家蔡玉良曾对媒体说,作为航运业界的一项系统工程,无人航行面临的挑战也是跨专业跨领域的。面对这些问题,需要主管机关、船企、船级社、科研、设计、港口等部门的通力协作。要开展航运管理及船舶运营模式研究,加快航运企业为适应无人船操作与管理的升级。在关注传统船舶安全问题的同时,研究因船岸一体化给船舶安全带来的新风险。此外,需重点关注在共享经济背景下无人船引发的新业态。

  对于无人船涉及的广泛而多层次的海事法律法规体系,蔡玉良建议,秉持“鼓励科技创新热情”和“保障安全有序的谨慎”两种态度结合的原则,对现有海事法律法规开展适用性研究,并根据国际、国内船舶航运特点,有针对性地制定无人船的运营监管政策。结合无人船具备的高度信息集成、实时共享等特点,蔡玉良建议将无人船的运营融入大物流循环中,提高物流效率。

  在无人船研发的实验阶段,专家认为,在适宜航区建立一个无人船试验区是极为必要的,试验区的设立需综合考虑气象、水文条件、信号强度、通航密度等水域情况,构建船舶运营的监督管理模拟环境,重点选择示范效应强的航线。

  “去年1月,我国的蛟龙、海龙、潜龙载人潜水器同时移交,目前三龙装备体系基本形成。要充分发挥载人潜水器的重大深海高新技术装备优势,进入深海,探测深海,呵护深海,东亚乃至全球联合起来,实现深海活动常态化、业务化、科技化,更好为人类服务。”对于深海探测,于洪军充满希望。

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(责任编辑:任国凤)
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