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Hitachi

日立在中国

Miles MetschkeMiles Metschke

Anthony Emeka Ohazulike

Hitachi Europe,
European Research & Development Centre

2019 EUROPE
以AI技术实现
节能环保的航行

开发世界领先的AI导航系统

航海一线所面临的课题

近年来,海运行业面临着节能减排的课题。年航海次数达29,000次的Stena Line轮渡公司,作为欧洲的业界代表,也提出了要将每海里的燃料消费量削减25%的奋斗目标。为了达到这一目标,由来自欧洲各日立公司的成员组成的、以数据科学为专长的日立团队,开始与Stena Line轮渡公司合作,共同开发能提高燃料消费效率的解决方案。

“航船驾驶是一门艺术。”该项目的领头人Anthony Emeka Ohazulike 先生(Hitachi Europe, European Research & Development Centre),用此句话描述航海的奥义。在海上,同样的航行状况从来不会出现两次,海流、海浪、海风总在不断地变化。驾船时,要读风向、看洋流,不断地做出判断、进行最佳的操作。所以,对于航船驾驶而言,基于丰富经验之上的直觉最为重要。也正因为如此,新手船长与资深船长在航船驾驶时所消耗的燃料大不相同。另外,已有预测:船长这一职业今后有可能面临人才不足的难题。在劳动人口出现减少倾向的欧洲,培养船长的接班人会越来越困难。

为了改变这一现状,日立的专业AI开发团队,提出了开发AI导航系统的解决方案,以实现能够不受船长航行经验影响的高效航海。即,让AI通过机械学习掌握资深船长的驾船技术,根据气候、环境和船只的大小提供最佳的驾船方案。

目标:从实验室走向临床

为了分析所有的自然条件

但是,这一开发工作并未顺利进展。因为航海是与难以预测的自然之间的博弈。在开发分析、解析自然的系统的道路上,困难重重。Anthony先生和首席数据科学家Aatos Heikkinen先生 (Hitachi Europe, Social Innovation Business)、数据科学家Lisa Knoll女士 (Hitachi Consulting UK)首先进行的是将影响航海的各种各样的自然条件数据化。筛选Stena Line轮渡公司过去四年的航海记录,追踪每一天的船只航行状况,构建起与气候、海流、水深相关的模式。Aatos先生苦笑地说道:“与航海中的船只进行数据通讯很难。在陆地上信息的交互一瞬间即可完成,但在通讯环境恶劣的海上则要花很长的时间,为此,有时需要通宵达旦地工作。”

日立团队将每隔2个星期就向Stena Line渡轮公司汇报1次包括数据分析等的项目进展情况,以加强与发起这项合作的高级船长、Jan Sjöström先生的合作。“如果得不到航海现场工作人员的信任,这个项目绝对不会成功。”担任日立团队与Stena Line轮渡公司间的协调业务的项目主管Christopher Attard先生 (Hitachi Consulting UK)说道。我们为建立互信关系所付出的努力终于得到了回报。一天,Jan船长提出请求,“能不能在我驾驶的大型渡轮上安装AI导航系统?”Anthony先生等人像养育自己的孩子一样打造出来的AI导航系统终于要实现它的首次航海了。

发扬“开拓者精神”,迎难而上的研究团队

基于“诚”的与Jan船长的合作创新

试用版AI导航系统是在Stena Scandinavica船上开始投入使用的。我们在Jan船长指导下的航海修行也从此开始。在航海现场进行测试、解决发现的问题、修改系统、并将修改后的系统运用到下一次航海之中。这样一系列的工作,日立团队与Stena Line轮渡公司重复进行了很多次。

海流、海浪、水深、风等多种参数相互关联、相互作用,缺乏任何一项,都会使导航产生混乱。实际上,在上述参数之中,有一项并没有被包含在最初日立的开发计划之中。那就是风。在刮大风的某一天,不能应对风力条件的试用版AI导航系统受大风影响,失去了所有的功能,暴露出了它的缺陷。第二天早上,我们就收到了来自Jan船长的严厉批评。“如果不导入风模式,我绝不会再次按下AI导航系统的按钮。”正是因为相信AI的可能性、真正想在航海中使用AI导航系统,Jan船长才进行了这样严厉的批评。开发团队虚心接受,为了回应Jan船长的期待,开始进行追加风模式的开发工作。

将风模式化是一项非常困难的工作。风不仅与海流、海浪紧密相关、相互作用,还对船只本身产生影响,甚至还会因船体的尺寸、形状而产出不同的负荷。为了打造这一复杂的风模式、将它追加到AI导航系统之中,开发团队进行了多次的集体讨论。Lisa女士回顾道:“由于大家来自不同的国家、专业背景不同,所以有过许多的意见分歧。但是,正因为我们有不同的构思,才能在进行充分的集体讨论之后找到了最佳的答案。”Anthony先生所率领的团队凭借团队之“和”的力量克服了这一难题。

船长在航海时是否使用了AI导航系统,在陆地上也可以监测到。如果AI导航系统的开关是打开的,那就证明AI导航系统运转正常。“有一天,我们看到Jan船长在航海时使用AI系统的程度达到了99%。这充分表明了他非常信赖日立。” Anthony先生激动地说道。在项目步入最终阶段、试用版的功能稳定下来的时候,我们收到了来自Jan船长的喜报。“今天遇到了狂风巨浪,但AI导航系统表现得很好。它根据海流与风向的变化提出了最佳的驾船方案,高效航海非常成功。”Anthony先生反复地阅读这一喜报,就像自己的孩子得到了认可一般、无比喜悦。

坦诚造就未来

为了构建人类与AI技术的良好关系

用AI技术优化航海的课题是一个巨大的挑战,它激发了开发团队的“开拓者精神”。但是,它也使船长和船员们产生了自己的工作会被新技术夺走的担心。日立团队与Stena Line轮渡公司所建成的信赖关系消除了这一戒备心理。开发团队不是突然地将AI技术强加给船长和船员,而是诚实地公开每一道开发工序,以获取他们的理解。Anthony先生说:“当船长和船员们知道AI能激发出他们工作的潜能、提高他们的工作效率,了解到使用AI技术的真正好处之后,我们的开发速度也大幅度地加快了。”就这样,AI导航系统的改善工作顺利进展,在任何气候条件下都能实现高效航海的AI导航系统终于问世了。

那么,究竟此AI导航系统的能力接近于真人船长的本领了吗?当问及这一点的时候,Jan船长思考片刻后,回答道:“它现在还未能超越我,但是我可以感受到它正在快速地追赶着我。”面对同一提问,Anthony先生说:“与新手船长相比,它能进行更高效的航行。但是它还未能步入航海经验丰富的资深船长方能到达的、可谓“艺术”的驾船圣域。”日立的奋斗目标绝不是要打造与人类对抗的AI技术,而是能与人类一起合作、优化工作的AI技术,换言之,是要提供能与人类一起为下一代做贡献的AI解决方案。

“为了给我们的后人留下更好的环境,我将凭借AI技术继续挑战新的课题。因为,如果只做有把握成功的事情的话,不要说创新,就连失败也体验不到。”Anthony先生微笑着说道。港口上传来渡轮启航的汽笛声,仿佛是在告诉我们Anthony先生和AI技术又开启了新的征程。

日立集团核心价值观

日立集团肩负的社会使命 企业理念 通过优秀的自主技术及产品开发贡献于社会 日立集团为实现使命而尊崇的价值 日立创业的精神 和·诚·开拓者精神 日立集团面向未来的理想愿景 日立集团愿景 日立,以创新开启解决之道,以优秀的团队和丰富的全球市场经验,为世界注入新的活力。

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VALUESVALUES

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