無人車、無人機(jī)一直都是無論產(chǎn)業(yè)外還是產(chǎn)業(yè)內(nèi)都津津樂道的話題。不知道大家還可否記得除夕之夜以酷炫的姿態(tài)穿過“超級工程”港珠澳大橋的81條無人艇。無人艇與無人車、無人機(jī)等一道正式拉開了無人駕駛的新時(shí)代。另外，全球首艘500噸級小型無人貨船，這艘無人貨船將于今年年底下水，預(yù)計(jì)2019年率先在全球范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)商業(yè)運(yùn)營，開啟無人航運(yùn)之門。

周健（珠海云洲智能科技有限公司，硬件總監(jiān)）

1986年畢業(yè)于東南大學(xué) 電氣技術(shù)專業(yè)；

香港特區(qū)引進(jìn)專業(yè)人才，廈門市物聯(lián)網(wǎng)專家、“雙百計(jì)劃領(lǐng)軍型創(chuàng)業(yè)人才”；多次榮獲部省市級科技進(jìn)步獎(jiǎng)，參與“無線列調(diào)鐵路標(biāo)準(zhǔn)”、“C3G”、“礦山安全六大系統(tǒng)”等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定；

長期從事微波雷達(dá)/衛(wèi)星/無線通信的半導(dǎo)體器件、部件組件、整機(jī)以及系統(tǒng)的研發(fā)、生產(chǎn)、工程應(yīng)用；具有研究所、國企、民企、外企及港高校工作經(jīng)驗(yàn)，積累了從售前、售后服務(wù)到產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)、工程實(shí)施以及中外技術(shù)橋接等方面工作的理論和經(jīng)驗(yàn)。

聯(lián)動(dòng)原素i訪談對話周健

Q

首先請您簡單介紹一下云洲的創(chuàng)立背景？目前的團(tuán)隊(duì)規(guī)模有多大？核心團(tuán)隊(duì)的背景是怎樣的呢？

周健：2007年起，在全球范圍內(nèi)，無人艇的關(guān)鍵核心技術(shù)大都掌握在美國、以色列等國的海軍研究機(jī)構(gòu)手中，對中國完全處于技術(shù)封鎖狀態(tài)。與中國航母等“國之重器”走過的引進(jìn)、吸收道路不同，中國“無人艇行業(yè)”走的完全是一條自主研發(fā)之路，依靠自身積累，一步步摸索、前行。2008年，在香港科技大學(xué)讀書期間，以張?jiān)骑w為首的云洲創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)，就開啟了無人艇相關(guān)領(lǐng)域的探索研究，研制出了第一代水質(zhì)監(jiān)測無人船樣機(jī)。全球范圍內(nèi)針對無人操作系統(tǒng)的研究，香港科技大學(xué)堪稱“基地重鎮(zhèn)”，涌現(xiàn)出一批以“大疆”創(chuàng)始人汪濤為代表的青年才俊。

在此后一年半時(shí)間里，張?jiān)骑w與創(chuàng)業(yè)伙伴輾轉(zhuǎn)廣東、云南、四川、北京等地進(jìn)行市場調(diào)研，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用于環(huán)保領(lǐng)域的無人船市場空間巨大。從最初因?yàn)榕d趣而做船，到感到有意義而創(chuàng)業(yè)，再到感到責(zé)任和使命而駛向深藍(lán)，直至現(xiàn)在深信行業(yè)可以架設(shè)人類與海洋的橋梁。作為中國無人船艇行業(yè)領(lǐng)航者，云洲始終不斷挑戰(zhàn)和創(chuàng)新。

目前，在云洲252人的團(tuán)隊(duì)中，研發(fā)團(tuán)隊(duì)就占了98人，平均年齡是36歲。其中博士8人，碩士33人，研究員級、教授級高工9人，高級工程師 8人，設(shè)置了5位技術(shù)總監(jiān)，涵蓋無人艇總體、雷達(dá)、硬件、軟件、海洋應(yīng)用技術(shù)5個(gè)方向。這些人才中，多人獲得過國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)和國防科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)。

Q

貴公司目前的無人艇都實(shí)現(xiàn)了哪些技術(shù)上的突破呢？

周健：A．2016年8月，攻克公開水域全自主航行，比美軍晚19個(gè)月，經(jīng)軍方鑒定自主能力等級達(dá)美軍~4級，國際一流；

B．自主航行，智能避障，協(xié)同控制等多項(xiàng)技術(shù)被鑒定為國際領(lǐng)先；

C．2017年12月，實(shí)現(xiàn)81條無人艇海上自主集群編隊(duì)，創(chuàng)世界最大規(guī)模集群紀(jì)錄；

D．首套無人艇控制系統(tǒng)、首次5000米海拔作業(yè)、首次南極極地作業(yè)；

E．16噸級無人艇，續(xù)航力4000海里，2017年10月在南海連續(xù)航行22天，2400海里，創(chuàng)世界最長巡航紀(jì)錄。

云洲“瞭望者”號警戒巡邏無人艇

Q

貴公司設(shè)計(jì)該無人艇的初衷是什么？設(shè)想中的應(yīng)用場景是怎樣的？目前無人艇應(yīng)用在哪些場景比較多？解決哪些痛點(diǎn)問題？

周?。汗鞠群笸瞥隽耸澜绲谝凰噎h(huán)保無人艇，中國第一艘海洋調(diào)查無人艇，中國第一艘隱身無人艇和中國第一艘軍民兩用無人艇等科技產(chǎn)品。至今已形成環(huán)境測量、海洋調(diào)查、安防救援、軍事應(yīng)用、無人航運(yùn)五大業(yè)務(wù)版塊，完成無人船行業(yè)布局。

在環(huán)保和海洋業(yè)務(wù)領(lǐng)域，云洲提供智慧環(huán)保、智慧海洋等系列產(chǎn)品及服務(wù)解決方案。云洲無人船在天津港特大爆炸事故環(huán)境應(yīng)急處理、青藏高原科考，以及南海某島礁的海域調(diào)查、第34次南極科考等多項(xiàng)國家任務(wù)中表現(xiàn)出色。目前云洲近400條無人船在國內(nèi)23個(gè)省份，5個(gè)自治區(qū)，2個(gè)特別行政區(qū)和近100個(gè)市縣，正積極發(fā)揮作用。

云洲全面涉足軍民融合國家戰(zhàn)略，推出多款軍用、軍民兩用無人艇產(chǎn)品，于2016年先后三次參加海上重要活動(dòng)，填補(bǔ)了國內(nèi)無人艇軍事運(yùn)用的空白。云洲作為民營企業(yè)承擔(dān)多個(gè)裝備的總體，成為軍用無人艇領(lǐng)域當(dāng)之無愧的領(lǐng)航企業(yè)。

隨著自動(dòng)駕駛、人工智能技術(shù)的發(fā)展，國際航運(yùn)業(yè)巨頭紛紛布局無人航運(yùn)，2017年底，云洲基于近十年的無人船研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，與珠海市政府、中國船級社、武漢理工大學(xué)四方聯(lián)合啟動(dòng)建造全球首艘500噸級小型無人貨船，這艘無人貨船將于今年年底下水，預(yù)計(jì)2019年率先在全球范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)商業(yè)運(yùn)營，開啟無人航運(yùn)之門。

“筋斗云”無人貨運(yùn)船設(shè)計(jì)圖

Q

據(jù)了解無人艇關(guān)鍵核心技術(shù)大都掌握在國外的海軍研究機(jī)構(gòu)手中，你們作為民營企業(yè)，其自主研發(fā)的難點(diǎn)在哪呢？

周?。簾o人艇的核心關(guān)鍵技術(shù)包括船體平臺(tái)、控制系統(tǒng)和通信系統(tǒng)三大塊，最核心的是控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)智能的安全航行和可靠的自動(dòng)化操控能力，也就是自主控制能力，依賴于感知、決策、控制三大關(guān)鍵技術(shù)，即解決 看得清、避得開、走得準(zhǔn)的問題，涉及到多傳感器多目標(biāo)數(shù)據(jù)融合問題、遵守避碰規(guī)則同時(shí)考慮異常駕駛情況的決策規(guī)劃問題、非線性欠驅(qū)動(dòng)控制問題，需要大量的數(shù)學(xué)建模和實(shí)際測試驗(yàn)證工作，通過8年的研發(fā)，我們積累了很多這方面的理論研究和工程實(shí)踐成果，已經(jīng)在2016實(shí)現(xiàn)了自主避障的關(guān)鍵技術(shù)突破，并通過這兩年的迭代優(yōu)化改進(jìn)，2018年實(shí)現(xiàn)大規(guī)模集群編隊(duì)的關(guān)鍵技術(shù)，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了3.5級的自主控制能力，基本與國外海軍持平，目前大家都在往復(fù)雜環(huán)境和復(fù)雜任務(wù)應(yīng)用上的自主能力攻關(guān)。無線通信組網(wǎng)同步、抗干擾等方面，我們也積累了大量理論基礎(chǔ)和實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)。

Q

與無人機(jī)、無人車相比較，其技術(shù)有哪些相同，有哪些不一樣？

周健：從理論基礎(chǔ)和體系結(jié)構(gòu)基本一樣的，只是面對的環(huán)境不一樣，采取的傳感器有差異，動(dòng)力學(xué)模型和參數(shù)不同，所以算法要解決的問題和優(yōu)化的目標(biāo)不同。運(yùn)動(dòng)控制是無人系統(tǒng)的基礎(chǔ)，只有精準(zhǔn)的運(yùn)動(dòng)控制才可以保證航行安全的控制和任務(wù)執(zhí)行的準(zhǔn)確性，相對來講，無人船在水上受到的風(fēng)浪流涌的干擾，比無人車受到的運(yùn)動(dòng)干擾要大很多，因此對無人船的運(yùn)動(dòng)控制算法造成了比較大的魯棒控制問題，并且無人船的載荷變化、不同滑行狀態(tài)、機(jī)械結(jié)構(gòu)的擾動(dòng)等對動(dòng)力學(xué)參數(shù)有影響，類似的時(shí)變參數(shù)導(dǎo)致了運(yùn)動(dòng)控制的自適應(yīng)控制問題，還有船舶運(yùn)動(dòng)固有的大慣性、強(qiáng)時(shí)滯的非線性特點(diǎn)，這都是比無人車嚴(yán)重的問題。另外在看得清的問題上，水面上容易出現(xiàn)木樁、纜繩、浮標(biāo)甚至人等小目標(biāo)，而水面目標(biāo)比陸地目標(biāo)具有更多的波浪阻擋和反射干擾，導(dǎo)致無論是聲、光、電傳感器都容易造成誤警和漏檢問題，比無人車更難準(zhǔn)確地檢測和估計(jì)小目標(biāo)。

Q

目前云洲無人艇協(xié)同控制技術(shù)處于什么樣的水平地位？

周?。簾o人艇編隊(duì)協(xié)同是一個(gè)復(fù)雜的過程，涉及到多個(gè)平臺(tái)的信息在時(shí)間、空間上的相互配合。在2018春晚首次亮相后，云洲近期在萬山無人船測試場再次進(jìn)行了無人艇協(xié)同編隊(duì)測試，實(shí)現(xiàn)了無人艇群自適應(yīng)精準(zhǔn)控制。完成了無人艇集群的隊(duì)形保持、動(dòng)態(tài)任務(wù)分配、隊(duì)形自主變換、協(xié)同避障和容錯(cuò)控制等測試科目，多Agent框架下的無人艇集群在動(dòng)態(tài)環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)決策與協(xié)同一致性技術(shù)得到驗(yàn)證，在世界范圍尚屬首次。

美國海軍曾在2014年8月的一次演習(xí)中實(shí)現(xiàn)過13艘無人艇的蜂群作戰(zhàn)測試，為一個(gè)重要的目標(biāo)母艇保駕護(hù)航。演習(xí)過程中利用無人艇群的傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)了模擬的敵方船只，無人艇 艇群隨即作出反應(yīng)，包圍和攔截?cái)撤酱?，保護(hù)本方船只安全撤離。這是截止目前軍方所公開的消息中最大規(guī)模的一次無人艇協(xié)同編隊(duì)。而這13艘無人艇編隊(duì)中，只有5艘采用自動(dòng)控制，其余8艘采用遠(yuǎn)程遙控。

云洲無人艇在今年春晚亮相的81艘無人艇列陣，在規(guī)模數(shù)量上是空前的。而這次在萬山海上測試場實(shí)現(xiàn)的更為復(fù)雜的56條無人艇協(xié)同編隊(duì)，每條艇都有獨(dú)立的信息綜合處理能力和決策能力，通信組網(wǎng)順暢，這比自主航行更加智能。這標(biāo)志著中國無人艇的協(xié)同控制技術(shù)已經(jīng)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

Q

通過不同級的自主控制主要代替人的哪些工作呢？

周?。?a href="http://www.asorrir.com/v/tag/1453/" target="_blank">環(huán)境監(jiān)測無人船：a.水質(zhì)采樣（地表水/分層）；b.水質(zhì)參數(shù)在線監(jiān)測；c.污染源溯源；d.水下暗管探測；e.水下地形測繪f.水文流量流速測量。

海洋調(diào)查無人船：a.物理海洋觀測；b.海底探測；c.海洋工程勘察；d.海洋生化環(huán)境監(jiān)測。

安防搜救無人船:a.海事海監(jiān)；b.巡邏執(zhí)法；c.偵察取證；d.應(yīng)急救援。

軍用應(yīng)用：a.集群協(xié)同；b.警戒攔截；c.電子對抗；d.偵察反潛。

無人貨運(yùn)：a.內(nèi)河航運(yùn)、海島補(bǔ)給。

Q

為了確保無人艇同步接受信息指令，你們在通信這一塊是怎樣解決的？

周健：無人艇編隊(duì)協(xié)同無線通信系統(tǒng)，由編隊(duì)指揮控制中心系統(tǒng)和若干無人艇控制系統(tǒng)組成，通過編隊(duì)的通信系統(tǒng)交鏈，形成一個(gè)控制指揮網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)上的各個(gè)節(jié)點(diǎn)為實(shí)現(xiàn)各自的使命任務(wù)要求，分別進(jìn)行信息的獲取、收集、處理、存儲(chǔ)、發(fā)送和使用，是海上編隊(duì)任務(wù)的信息資源，向指揮中心實(shí)時(shí)提供信息訪問服務(wù) 。

以網(wǎng)絡(luò)化的編隊(duì)無線通信網(wǎng)為基礎(chǔ)，以區(qū)域無縫的網(wǎng)絡(luò)覆蓋為平臺(tái)，以編隊(duì)信息共享和綜合電子對抗技術(shù)為主要控制手段，以網(wǎng)絡(luò)化指揮控制為核心的一體化控制指揮的體系結(jié)構(gòu)，為無人艇編隊(duì)協(xié)同提供一個(gè)安全的、高效的、先進(jìn)的、適用的、經(jīng)濟(jì)的、能夠滿足無人艇編隊(duì)任務(wù)海域內(nèi)的信息交換網(wǎng)絡(luò)，使網(wǎng)絡(luò)具有高度的開放性和所提供設(shè)備在技術(shù)上的兼容性，留有充分的升級和擴(kuò)充的可能性，充分利用微波頻譜資源，為以后擴(kuò)充到更高速率提供充分的余地。

Q

你們的無人艇結(jié)合了哪些人工智能技術(shù)？幫助其解決了什么問題？接下來設(shè)想還會(huì)有哪些技術(shù)應(yīng)用在無人艇之上？

周?。翰捎昧酥R(shí)庫、機(jī)器學(xué)習(xí)、計(jì)算機(jī)視覺、群集智能等人工智能技術(shù)，解決決策、感知和協(xié)同控制的問題，接下來，主要是考慮人工智能的端系統(tǒng)化，實(shí)現(xiàn)基于軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的機(jī)器學(xué)習(xí)和智能決策系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)邊緣計(jì)算的分布式多智能體技術(shù)的人工智能。