歐洲航行安全項(xiàng)目OCEAN示意圖/OCEAN官網(wǎng)

近日，為期3年的歐洲航行安全項(xiàng)目OCEAN項(xiàng)目正式進(jìn)入最后階段。該項(xiàng)目由歐盟和英國(guó)國(guó)家科研與創(chuàng)新署（UKRI）資助，旨在提高船舶的航行安全。值得一提的是，OCEAN項(xiàng)目為“歐洲地平線（Horizon Europe）”中數(shù)字化相關(guān)的關(guān)鍵戰(zhàn)略方向提供支持。“歐洲地平線”是歐盟委員會(huì)的科研資助項(xiàng)目，其費(fèi)用是歐盟歷史上最大手筆的科研資助，其關(guān)注領(lǐng)域包括智能船舶的相關(guān)研究。

項(xiàng)目聚焦以人為本

據(jù)統(tǒng)計(jì)，歐洲的船隊(duì)每年約發(fā)生3000起海上事故，其中28%的事故被歸類為嚴(yán)重或非常嚴(yán)重，導(dǎo)致船上人員傷亡、污染、火災(zāi)、碰撞或擱淺等。根據(jù)歐洲海事安全局（EMSA）的統(tǒng)計(jì)，無(wú)論是貨船、客船還是服務(wù)船，航行事故在這些統(tǒng)計(jì)數(shù)字中都占很大比例。

研究發(fā)現(xiàn)，嚴(yán)重航行事故（擱淺和碰撞）、涉及漂浮集裝箱的事故以及對(duì)大型海洋哺乳動(dòng)物有害的撞擊事件是行業(yè)所面臨的三大主要挑戰(zhàn)。為了更好應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，2022年10月，由歐盟的研究與創(chuàng)新計(jì)劃“歐洲地平線”和英國(guó)UKRI資助的創(chuàng)新和開發(fā)計(jì)劃OCEAN項(xiàng)目(the Operator-Centred Enhancement of Awareness in Navigation)正式啟動(dòng)，項(xiàng)目期限為3年。該項(xiàng)目的重點(diǎn)是提高操作人員的航行意識(shí)，減少碰撞和擱淺等嚴(yán)重事故的發(fā)生頻率，保護(hù)海洋哺乳動(dòng)物的生命，并降低漂浮障礙物帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。

該項(xiàng)目由西挪威應(yīng)用科技大學(xué)、康士伯海事、英國(guó)航海學(xué)會(huì)等13個(gè)成員組成，這些成員來(lái)自7個(gè)歐洲國(guó)家（挪威、希臘、西班牙、丹麥、葡萄牙、愛爾蘭和英國(guó)，均位于歐洲主要沿海地區(qū)），涵蓋了海岸管理局、船舶運(yùn)營(yíng)商、海事安全和運(yùn)輸研究人員、海洋哺乳動(dòng)物生態(tài)和保護(hù)專家、海事信息系統(tǒng)和傳感器專業(yè)公司、專業(yè)組織、風(fēng)險(xiǎn)和安全管理組織，以及數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)融合和衛(wèi)星成像方面的專家等各利益相關(guān)方。

OCEAN項(xiàng)目的使命包含了意識(shí)、目標(biāo)、技術(shù)、創(chuàng)新以及培訓(xùn)5個(gè)方面。首先，提高安全意識(shí)，減少鯨的撞擊和海上事故。其次，為減少航行事故、為船舶駕駛員提供支持以及為保護(hù)海洋野生動(dòng)植物做出貢獻(xiàn)。第三，開發(fā)人工智能（AI）、算法和機(jī)器學(xué)習(xí)的使用，以提高航行安全。第四，通過技術(shù)創(chuàng)新，努力減少由此造成的人類、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)損失。第五，對(duì)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)和駕駛室設(shè)備設(shè)計(jì)方法提出改進(jìn)和修正建議。

本項(xiàng)目研究針對(duì)增強(qiáng)“現(xiàn)場(chǎng)”航行意識(shí)，提高機(jī)動(dòng)規(guī)避性能，以避免與近域威脅相撞等，提供和展示幾項(xiàng)以人為本的創(chuàng)新，如4D態(tài)勢(shì)感知顯示屏，通過將當(dāng)前的駕駛室信息系統(tǒng)與該項(xiàng)目專門開發(fā)的海洋哺乳動(dòng)物和丟失的漂浮集裝箱探測(cè)和跟蹤能力相結(jié)合，提高航行危險(xiǎn)的可視化程度。

該項(xiàng)目還將設(shè)計(jì)和實(shí)施歐洲航行危險(xiǎn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施，將與漂浮集裝箱和大型海洋哺乳動(dòng)物聚集有關(guān)的多源觀測(cè)和危險(xiǎn)預(yù)測(cè)輸入到現(xiàn)有的分布式海洋預(yù)警基礎(chǔ)設(shè)施。項(xiàng)目結(jié)束后，該項(xiàng)目團(tuán)體還將努力把這一數(shù)據(jù)生態(tài)系統(tǒng)移交給歐洲相關(guān)組織進(jìn)行部署和維護(hù)。

綜上，OCEAN項(xiàng)目的研究將有助于大大減少航行事故，拯救生命，保護(hù)環(huán)境，減少經(jīng)濟(jì)損失。該項(xiàng)目還將有助于開發(fā)新的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，通過增強(qiáng)而非取代人類的能力，在未來(lái)數(shù)年內(nèi)改善海上安全。

創(chuàng)新方法促航行安全

OCEAN項(xiàng)目是一項(xiàng)開創(chuàng)性的研究項(xiàng)目，旨在加強(qiáng)航行安全和降低與海上航行有關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)。通過利用技術(shù)、預(yù)測(cè)建模和眾包數(shù)據(jù)，為船員在海上面臨的挑戰(zhàn)提供了創(chuàng)新解決方案。

OCEAN項(xiàng)目旨在采取綜合方法解決海上航行危險(xiǎn)問題。其主要目標(biāo)之一是通過提高船員對(duì)周圍環(huán)境的認(rèn)識(shí)來(lái)支持他們的日常工作。包括促進(jìn)規(guī)避操作，以避免與海洋生物和漂浮物發(fā)生碰撞。該項(xiàng)目的戰(zhàn)略核心是創(chuàng)建歐洲航行危險(xiǎn)基礎(chǔ)設(shè)施（ENHI），作為收集、處理和分發(fā)潛在航行危險(xiǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)的中央樞紐。ENHI從各來(lái)源處收集數(shù)據(jù)，為船員提供有關(guān)潛在危險(xiǎn)的實(shí)時(shí)信息，來(lái)源包括水聽器列陣，通過聲音探測(cè)海洋哺乳動(dòng)物的存在；專用移動(dòng)應(yīng)用程序提供的視情報(bào)告，用戶可直接通過智能手機(jī)報(bào)告視情情況；預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)在特定區(qū)域遇到漂浮物或海洋哺乳動(dòng)物的可能性；衛(wèi)星圖像分析，為航行危險(xiǎn)提供更多信息。通過管理這些不同來(lái)源的數(shù)據(jù)，ENHI可幫助船員能夠在海上做出明智的決定，降低碰撞風(fēng)險(xiǎn)，確保船舶和海洋生物安全。

海上航行的一個(gè)主要挑戰(zhàn)是預(yù)測(cè)漂浮物和海洋生物的移動(dòng)。OCEAN項(xiàng)目通過采用復(fù)雜的模型來(lái)分析水溫、海洋條件等因素，預(yù)測(cè)在某些區(qū)域遇到海洋哺乳動(dòng)物的概率，從而應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)。同樣，漂浮物模型會(huì)考慮風(fēng)型和洋流等因素，預(yù)測(cè)漂浮集裝箱隨時(shí)間的移動(dòng)。通過預(yù)測(cè)這些物體的軌跡，船上人員可以采取積極措施避免碰撞，并將對(duì)船舶和海洋環(huán)境造成損害的風(fēng)險(xiǎn)降至最低。

除了從傳統(tǒng)渠道收集數(shù)據(jù)外，OCEAN項(xiàng)目還將利用眾包數(shù)據(jù)（通過其應(yīng)用程序）的力量來(lái)加強(qiáng)安全。該應(yīng)用程序允許用戶直接通過移動(dòng)設(shè)備報(bào)告漂浮集裝箱和海洋哺乳動(dòng)物的目擊情況，從而補(bǔ)充現(xiàn)有數(shù)據(jù)，更全面地了解海上潛在危險(xiǎn)。通過這種眾包數(shù)據(jù)的方式，OCEAN項(xiàng)目不僅可提高航行安全，還可促進(jìn)公眾對(duì)海洋保護(hù)問題的參與和意識(shí)。

未來(lái)，OCEAN項(xiàng)目旨在將ENHI移交給負(fù)責(zé)海上安全和環(huán)境保護(hù)的歐洲組織。通過鞏固歐洲層面的努力，該項(xiàng)目力求確保船員的持續(xù)安全，并保護(hù)歐洲水域的海洋生態(tài)系統(tǒng)。

AI檢測(cè)漂浮集裝箱

在海上漂浮的落水集裝箱不僅會(huì)對(duì)環(huán)境、水生生物以及棲息地造成威脅，還將對(duì)船舶航行造成危害，如造成碰撞和潛在災(zāi)難。隨著運(yùn)力及貨物的不斷增加，這個(gè)問題還將變得越來(lái)越普遍。因此，采取必要措施減少海上落水集裝箱的負(fù)面影響至關(guān)重要。

針對(duì)海上漂浮的落水集裝箱問題，OCEAN項(xiàng)目研究出的解決方案包括AI檢測(cè)、用于識(shí)別落水集裝箱的大型語(yǔ)言模型，以及對(duì)處于危險(xiǎn)中船舶發(fā)送航行警告。

AI檢測(cè)。OCEAN項(xiàng)目探索了利用衛(wèi)星圖像的AI檢測(cè)和報(bào)告漂浮的集裝箱，研究表明，在亞米級(jí)分辨率的衛(wèi)星圖像中，人工智能可以檢測(cè)到漂浮的集裝箱。OCEAN項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)還探討了以幾十米的分辨率檢測(cè)一些集裝箱的可能性。然而，在衛(wèi)星圖像上檢測(cè)集裝箱所面臨的挑戰(zhàn)之一是高分辨率衛(wèi)星圖像的高昂成本。OCEAN項(xiàng)目還提出了一種利用免費(fèi)哨兵（Sentinel）數(shù)據(jù)結(jié)合高分辨率圖像進(jìn)行集裝箱檢測(cè)的經(jīng)濟(jì)有效的解決方案。并向政策制定者建議為海事當(dāng)局提供高分辨率衛(wèi)星圖像。

大型語(yǔ)言模型。OCEAN項(xiàng)目探索了使用大型語(yǔ)言模型（LLM）識(shí)別落水集裝箱的替代方法。當(dāng)獲得有關(guān)落水集裝箱的報(bào)告時(shí)，大型語(yǔ)言模型可以自主分析內(nèi)容，以確定集裝箱是否丟失，精確定位落水發(fā)生的時(shí)間和地點(diǎn)，并量化受影響集裝箱的數(shù)量。然而，在實(shí)施大型語(yǔ)言模型方面目前仍然存在挑戰(zhàn)，例如確定可靠的信息來(lái)源。

航行警告。在發(fā)現(xiàn)落水集裝箱和集裝箱船有遺失集裝箱風(fēng)險(xiǎn)時(shí)發(fā)出航行警告,這有助于提高船員的意識(shí)。OCEAN項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)利用前幾項(xiàng)技術(shù)探測(cè)并確定漂浮集裝箱相關(guān)信息，然后可以通過多種渠道向相關(guān)人員發(fā)出警報(bào)。OCEAN項(xiàng)目還利用挪威氣象研究所開發(fā)的OpenDrift框架開發(fā)了一個(gè)基于報(bào)告信息的集裝箱前漂預(yù)測(cè)模型。通過將模型數(shù)據(jù)與天氣信息和自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS）相關(guān)聯(lián)，可以確定是哪艘船舶遺失了集裝箱，以及遺失的時(shí)間和地點(diǎn)。同時(shí)，OpenDrift模型還可用于模擬集裝箱漂移的時(shí)間回溯，重建其在被探測(cè)到之前的可能軌跡。此外，OCEAN項(xiàng)目研究還發(fā)現(xiàn)，目前與落水集裝箱有關(guān)的航行警告廣播利用率相對(duì)較低，其認(rèn)為實(shí)施向可能遺失集裝箱的船舶播發(fā)航行警告的程序?qū)⒎浅Ｓ杏�。而且，�?duì)于海事當(dāng)局和打撈公司來(lái)說(shuō)，航行警告也十分有用。在國(guó)際海事組織（IMO）層面，已經(jīng)提出了幾項(xiàng)關(guān)于強(qiáng)制報(bào)告丟失集裝箱和標(biāo)準(zhǔn)化報(bào)告程序的修正案草案，這些修正案預(yù)計(jì)將于2026年1月1日生效。

事故調(diào)查創(chuàng)新途徑

事故調(diào)查及總結(jié)對(duì)于確保航行安全具有重要作用。事故調(diào)查能夠幫助識(shí)別導(dǎo)致事故的根本原因，通過深入分析和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，有助于采取針對(duì)性的措施來(lái)預(yù)防未來(lái)類似事故的發(fā)生。OCEAN項(xiàng)目整體上側(cè)重于碰撞和擱淺等航行事故。

當(dāng)下，傳統(tǒng)的事故調(diào)查方法已不足以應(yīng)對(duì)現(xiàn)代海上作業(yè)的復(fù)雜性和風(fēng)險(xiǎn)。在技術(shù)進(jìn)步的推動(dòng)下，向預(yù)測(cè)性事故調(diào)查轉(zhuǎn)變的勢(shì)頭日益強(qiáng)勁，正在推動(dòng)積極主動(dòng)的預(yù)防措施，以加強(qiáng)海員和海洋環(huán)境的安全。向積極主動(dòng)的方法轉(zhuǎn)變需要從被動(dòng)應(yīng)對(duì)措施轉(zhuǎn)向積極主動(dòng)的預(yù)防措施，從而培養(yǎng)一種持續(xù)改進(jìn)和風(fēng)險(xiǎn)管理的文化。

OCEAN項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，如果采用預(yù)測(cè)性事故調(diào)查方法和技術(shù)手段，便可以超越僅僅對(duì)事故作出反應(yīng)的傳統(tǒng)模式，促進(jìn)安全水平進(jìn)一步提升。

研究發(fā)現(xiàn)，技術(shù)在實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性事故調(diào)查和促進(jìn)主動(dòng)預(yù)防方面至關(guān)重要。OCEAN項(xiàng)目借助AI和機(jī)器學(xué)習(xí)，先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析工具可以處理海量數(shù)據(jù)，識(shí)別人類無(wú)法觀察到的模式和趨勢(shì)。這些洞察力可以轉(zhuǎn)化為可操作的措施，以降低風(fēng)險(xiǎn)和預(yù)防事故。此外，將實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)集成到船舶上，還能提供有關(guān)設(shè)備性能、天氣狀況和船員行為的持續(xù)反饋。這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可以輸入預(yù)測(cè)模型，從而及早發(fā)現(xiàn)潛在的危險(xiǎn)，船員便可及時(shí)采取糾正措施，避免事故的發(fā)生。

OCEAN項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，在未來(lái)的海事作業(yè)中，預(yù)測(cè)性事故調(diào)查將是確保最高安全標(biāo)準(zhǔn)和促進(jìn)海事行業(yè)持續(xù)改進(jìn)文化的基石。