AI船長出航，NVIDIA AGX Xavier助力自動駕駛版五月花號橫穿大西洋！
- 2020 年 3 月 9 日
- 筆記
在過去的幾年中，無人駕駛汽車一直是頭條新聞，其他形式的自動駕駛交通工具也正在蓬勃發展。
本月，IBM和Promare（一家總部位於英國的海洋研究與探索慈善機構）將在9月6日進行風險投資之前，先試用一種由人工智能（AI）驅動的海上導航系統的原型，以便在大西洋沿岸派出一艘無人駕駛船穿越大西洋。
與原始的五月花號穿越400年前的路線非常相似。最初的五月花號船於1620年將第一批英國定居者帶到美國，從英國的普利茅斯出發，航行到今天被稱為馬薩諸塞州普利茅斯的地方。與當時的許多商船一樣，五月花號1.0版是方形帆船，完全依靠風和人類導航技術來尋找通往新世界的途徑。
而此次五月花自動船（MAS）將由太陽能和風力發電聯合驅動，船上配有柴油發電機作為後備動力。
此外，儘管第一輛「五月花」的最高時速約為2.5節，花了大約兩個月的時間才到達目的地，但升級版的最高時速為20節，應該在不到兩周的時間內就能到達目的地。
該任務於去年10月首次宣布，目標是在沒有人為干預的情況下，解決航行船舶在危險水域中遇到的所有常見障礙。
船上的「人工智能船長」，正如它的名字，不能總是依賴GPS和衛星連接，速度是處理實時數據的必要條件。這就是為什麼所有的人工智能和導航智能都必須在本地可用的原因，這使得邊緣計算成為合資企業成功的關鍵。
IBM的邊緣計算技術首席技術官Rob High指出:「邊緣計算對於製造像『五月花』這樣的自主飛船至關重要。」「這艘船需要感知周圍的環境，對情況做出明智的決定，然後在最短的時間內根據這些發現採取行動——即使存在斷斷續續的連接，同時還要保證數據安全，免受網絡威脅。」
新「五月花」號背後的團隊在過去幾年裡一直在訓練這艘船的人工智能模型，除了使用其他開源數據集外，還使用從普利茅斯灣(Plymouth Sound)的攝像機收集的數百萬張海事圖像。
為了增強機器學習能力，這艘船使用的是IBM Power AC922系統，該系統用於世界上一些最大的人工智能超級計算機，裝配了 NVIDIA V100 Tensor Core GPUs。除了IBM的PowerAI Vision之外，「五月花」號的AI船長還可以探測和識別船隻和浮標，以及包括殘骸在內的其他危險，並做出下一步行動的決定。
由於船舶在航行過程中無法使用高帶寬的雲服務，因此全自主系統將依賴於NVIDIA Jetson AGX Xavier在邊緣進行推理。
IBM團隊表示:「在海上，人工智能船長將在NVIDIA Jetson上處理本地數據，提高決策速度，減少船上的數據流和存儲量。」
例如，如果MAS遇到一艘貨船在與另一艘船相撞後卸載了部分貨物，AI船長將被要求採取行動，並可以使用船上傳感器和軟件的任何組合來繞過障礙。雷達可以探測到前方水中的危險，攝像機提供了關於水中物體的額外視覺數據。
此外，自動識別系統(AIS)可以獲取任何前方船隻的具體信息，包括船級、重量、速度、貨物類型等。來自貨船的無線電廣播警告也可以被接受和解釋，AI船長準備改變航向。
人工智能船長可以利用的其他數據包括導航系統和海圖服務器，這些數據提供了船隻當前的位置、速度、航向和航線，以及用於監測海洋狀態的姿態傳感器和水深測深儀。
車載管理系統還提供了重要的數據，如電池電量和功耗，可以用來確定危險海域的最佳路線，並通過天氣預報做出最終決定。
至關重要的是，人工智能船長可以與附近的其他船隻進行語音交流，傳達任何計划上的變化。
MAS號本身仍在波蘭格但斯克建造，人工智能船長本月將在一艘名為「普利茅斯探索」(Plymouth Quest)的載人研究船上接受測試，這艘船歸英國所有普利茅斯海洋實驗室。該測試將從本質上決定人工智能船長在真實場景中的表現，在9月下水之前，反饋將被用來完善主要船隻的機器學習能力。
海運佔全球貿易的90%左右，因為它是最划算的散裝運輸方式。但是航運被廣泛認為是地球的主要污染源。與自動駕駛汽車一樣，電氣化自動駕駛船舶的一個主要好處是，它們在減少排放的同時也承諾減少事故——至少四分之三的海上事故被認為是由人為失誤造成的。
此外，無人船為更長的研究任務打開了大門，因為食物、福利和薪水不再是後勤或預算方面的考慮。
近年來，人們一直在推動海上運輸的完全自動化。2016年，有消息稱，美國國防部高級研究計劃局(DARPA)正在研發一艘名為「海洋獵人」(Sea Hunter)的無人駕駛戰艦。兩年後，DARPA將「海洋獵人」原型機轉交給海軍研究辦公室(Office of Naval research)，進行進一步的更新換代。在挪威，一艘名為Yara Birkeland的無人貨船也在過去幾年裡進行了開發，預計將在2020年晚些時候投入商業運營。挪威科技大學(NNTU)已經對一種小型電動無人駕駛客運渡輪進行了試驗。
在其他地方，勞斯萊斯此前在芬蘭展示了一艘全自動載客渡輪，並宣布與英特爾(Intel)合作，作為一項宏大計劃的一部分，該計劃計劃在2025年之前將自動駕駛貨船引入世界海域。
因此，自航船舶領域發生了很多事情——Allied Research最近發佈的一份報告稱，該行業目前的規模為880億美元，10年內有望達到1300億美元。但是，當其他人試圖使船舶旅程的各個方面實現自動化時，新的「五月花」被設計成完全自給自足，不需要任何直接的人工干預。
「今天的許多自動駕駛船舶實際上只是自動化的——機械人(無法動態適應新情況，嚴重依賴操作員指令，」「五月花」自動駕駛船舶的首席技術官唐•斯科特(Don Scott)表示。「使用IBM的人工智能、雲計算和邊緣技術的集成套件，我們的目標是給予『五月花』充分的自主權，並在目前可能的範圍內推進。」
在「五月花」號載着清教徒橫渡大西洋四個世紀後，我們可能正在進入一個全新的海上冒險時代。
