幾乎沒有哪個話題像人工智能那樣容易引發(fā)爭論。但在花哨的噱頭、潛在的陷阱和棘手的倫理問題之外，它確實有可能徹底改變超級游艇行業(yè)。

隨著人工智能滲透到我們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷?，從Siri和Alexa到物聯(lián)網(wǎng)、智能家居系統(tǒng)以及在線購物推薦，您或許會好奇人工智能的發(fā)展對我們超級游艇行業(yè)有何影響。實際上，人工智能已廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，從岸上的游艇管理軟件到碰撞檢測系統(tǒng)，而傳感器數(shù)據(jù)的激增則催生了用于預(yù)測性維護(hù)的機(jī)器學(xué)習(xí)。但有一個領(lǐng)域尤其引人注目：設(shè)計。

位于考斯的Olesinski Naval Architecture（Olesinski船舶設(shè)計公司）是游艇設(shè)計領(lǐng)域人工智能開發(fā)的先驅(qū)，早在十年前就已邁出試探性的第一步。此后，該公司與南安普敦大學(xué)的研究人員合作，隨后又與艾倫·圖靈研究所合作，將人工智能融入其工作流程的多個環(huán)節(jié)，包括優(yōu)化內(nèi)部布局。其初衷并非要探究人工智能能否取代設(shè)計師，而是要探索如何將其作為工具來加快設(shè)計進(jìn)程——比如消除設(shè)計中的死胡同，或者激發(fā)新的解決方案。隨著能夠理解并生成自然語言及其他類型內(nèi)容的大語言模型的發(fā)展，這些人工智能功能取得了重大進(jìn)展，能夠執(zhí)行各種各樣的任務(wù)。

Bill Edwards

Olesinski研發(fā)部門負(fù)責(zé)人Bill Edwards表示：“這些模型已變得強(qiáng)大得多，現(xiàn)在具備了情境感知能力，而且最重要的是，變得易于獲取?！彼J(rèn)為，這些模型正在從根本上改變我們與技術(shù)的互動方式。如今，諸如研究、創(chuàng)意構(gòu)思、代碼生成和問題解決等任務(wù)都可以借助人工智能驅(qū)動的工具獲得顯著的幫助。

他說：“人工智能的影響體現(xiàn)在我們?nèi)粘Ｊ褂玫能浖拖到y(tǒng)中，使得從日常溝通到復(fù)雜技術(shù)工作的一切都變得更快、更智能，多模態(tài)人工智能能力也在加速發(fā)展。文本到圖像和圖像到文本模型，以及基于語音和視頻的系統(tǒng)，正在改變創(chuàng)意和解釋性工作流程，對于像船舶設(shè)計這樣以設(shè)計為中心的領(lǐng)域，這種演變蘊(yùn)含著巨大的潛力。”

探索、優(yōu)化與驗證

隨著這些技術(shù)在計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）和模擬軟件中日益融合，我們可能會看到更多由人工智能驅(qū)動的概念探索、優(yōu)化和驗證的無縫循環(huán)。更重要的是，生成式人工智能將不再只是憑借有趣但完全不可行的游艇概念來吸引眼球，而是在更具技術(shù)導(dǎo)向的設(shè)計中發(fā)揮重要作用。

“在游艇和船舶設(shè)計中，最復(fù)雜且耗時最長的部分之一就是管道、通風(fēng)管道和電纜橋架等分配器的布線，還有分配器與其他元件和設(shè)備的相互作用、法規(guī)的遵循以及優(yōu)化設(shè)計、制造和裝配的目標(biāo)，”西門子數(shù)字工業(yè)軟件公司軟件工程高級總監(jiān)、馬德里理工大學(xué)海洋工程學(xué)院教授Rodrigo Perez Fernandez博士表示，“人工智能技術(shù)的應(yīng)用將幫助設(shè)計師做出決策并采用既能優(yōu)化設(shè)計又能縮短設(shè)計時間的布線方案。”

Olesinski AI

強(qiáng)大的搜索和優(yōu)化算法可用于解決這些問題。例如，南安普頓大學(xué)開發(fā)的cMLSGA 算法是Olesinski系統(tǒng)的核心，并廣泛應(yīng)用于船舶航線規(guī)劃優(yōu)化軟件中。

除了大型語言模型（LLM），大型量化模型（LQM）的發(fā)展也將對設(shè)計中更技術(shù)性的方面產(chǎn)生影響。LQM并非基于語言學(xué)習(xí)，而是通過物理、公式和理論來構(gòu)建。

Edwards接著說：“我們的想法是將物理學(xué)知識與機(jī)器學(xué)習(xí)方法相結(jié)合，以改進(jìn)我們進(jìn)行和利用涉及流體的模擬的方式。我們目前正在與艾倫·圖靈研究所的Zack Xuereb Conti合作探索為決策構(gòu)建定制模型，這些模型的成功在很大程度上不依賴于數(shù)據(jù)量?！?/p>

“我們最近與一家初創(chuàng)企業(yè)舉行了一次介紹會，我們相信未來能與他們合作開展突破性的基于人工智能的計算流體動力學(xué)（CFD）項目，”Vripack公司的聯(lián)合創(chuàng)意總監(jiān)Marnix Hoekstra補(bǔ)充道。“這尚未得到證實，但毫無疑問這將會實現(xiàn)。而且我們已經(jīng)在將人工智能作為行業(yè)工具和靈感來源加以利用。”

Videoworks AI

打造更優(yōu)方案

隨著設(shè)計師們開始采用人工智能技術(shù)，且該技術(shù)在計算機(jī)輔助設(shè)計軟件中應(yīng)用得越來越廣泛，造船廠也有可能從中受益。實際上，人工智能已經(jīng)在工業(yè)自動化中發(fā)揮了作用，其中許多方面都適用于超級游艇領(lǐng)域。

Fernandez博士表示：“造船業(yè)正越來越多地采用人工智能及相關(guān)技術(shù)來改進(jìn)船舶設(shè)計、建造、運(yùn)營和維護(hù)的多個方面。雖然并非所有造船廠都已全面整合這些技術(shù)，但在采用人工智能解決方案方面已取得了顯著進(jìn)展。”

人工智能算法能夠分析海量數(shù)據(jù)，包括歷史設(shè)計數(shù)據(jù)、性能指標(biāo)和環(huán)境因素，從而提出更高效、更創(chuàng)新的船舶設(shè)計、制造和生產(chǎn)方案。值得注意的是，許多船廠正在采用人工智能驅(qū)動的自動化技術(shù)來優(yōu)化制造流程。

Fernandez博士接著說道：“機(jī)器人和人工智能驅(qū)動的機(jī)器能夠更高效地完成重復(fù)性任務(wù)，從而縮短生產(chǎn)時間和降低成本。此外，人工智能還能用于質(zhì)量控制，甚至在經(jīng)驗豐富的老員工離職時傳承知識?！?/p>

在設(shè)計流程中利用人工智能來優(yōu)化技術(shù)設(shè)計，顯然意味著對概念和施工工作流程采取更全面的方法。這或許對那些希望簡化裝配線的生產(chǎn)建筑商特別重要，但對那些要么希望減少一次性部件的工具使用，要么通過簡化組件設(shè)計來縮短交付時間的定制建筑商也同樣重要。例如，人工智能被用于企業(yè)資源規(guī)劃（ERP）軟件中，以幫助優(yōu)化諸如財務(wù)、人力資源、制造、供應(yīng)鏈、銷售和采購等核心業(yè)務(wù)流程。

Edwards表示：“對我們而言，這些技術(shù)的應(yīng)用無疑對我們設(shè)計、工程以及優(yōu)化所負(fù)責(zé)項目中的各個方面產(chǎn)生了影響。”但他也補(bǔ)充了一個前提條件：“用于訓(xùn)練和指導(dǎo)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)確實存在，但如何對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理以及如何構(gòu)建系統(tǒng)來應(yīng)對這些問題，這都是需要解決的。”

“Seawolf X”號

在超級游艇的運(yùn)營階段，人工智能的應(yīng)用已有一段時間了，尤其是在機(jī)械系統(tǒng)的預(yù)測性維護(hù)方面。但新型混合動力電動游艇的出現(xiàn)為人工智能在能源監(jiān)測方面的應(yīng)用提供了更多空間，意大利Rossinavi建造的42.75米長的“ Seawolf X ”號就凸顯了這一點。

這艘雙體船配備了一套由Videoworks與比薩大學(xué)合作開發(fā)的人工智能系統(tǒng)，其主要功能是監(jiān)測船上的能源消耗和使用情況，以及游艇能源儲備的狀態(tài)。通過創(chuàng)建不同的用戶配置文件，該系統(tǒng)能夠推薦不同的行動方案，以最大限度地提高能源效率，減少能源消耗和對環(huán)境的影響，同時還能在電力系統(tǒng)達(dá)到容量上限時發(fā)出警報，以便船員可以推遲諸如洗衣之類的活動，優(yōu)先滿足客人的需求。該系統(tǒng)通過接入游艇現(xiàn)有的系統(tǒng)架構(gòu)來運(yùn)行。

“在游艇上，有很多非常先進(jìn)的系統(tǒng)，每個系統(tǒng)都經(jīng)過優(yōu)化，并配有傳感器和執(zhí)行器，”比薩大學(xué)信息工程系主任Sergio Saponara解釋道，“我們的想法是創(chuàng)建一個類似管理者的系統(tǒng)，它能獲取來自不同子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并借助人工智能算法，為監(jiān)測和控制提供附加價值?！闭嬲奶魬?zhàn)在于努力在用戶舒適度（比如從氣候控制的角度來看）和更高的可持續(xù)性之間找到最佳平衡。

Rossinavi的 工智能系統(tǒng)持續(xù)分析船舶的運(yùn)行情況，通過觀察行為、與船員對話來學(xué)習(xí)，進(jìn)而預(yù)測船上乘客的需求，并推薦低影響行為以實現(xiàn)環(huán)保航行。

Sea Cat 游艇渲染圖

與任何人工智能系統(tǒng)一樣，該系統(tǒng)背后的關(guān)鍵因素是數(shù)據(jù)，正如那句老話所說，“無用數(shù)據(jù)入、無用數(shù)據(jù)出”（garbage in, garbage out），獲取用于訓(xùn)練人工智能的良好數(shù)據(jù)至關(guān)重要。其中一些數(shù)據(jù)以數(shù)字孿生的形式存在——本質(zhì)上是船上組件（如冷卻機(jī)組）的計算機(jī)建模版本。

Saponara說：“人工智能算法需要基于某些東西進(jìn)行訓(xùn)練——你需要一個‘ 故事 ’。但如果技術(shù)是新的，那如何創(chuàng)造這個故事呢？創(chuàng)建一艘游艇的數(shù)字模型能讓您為人工智能填充數(shù)據(jù)。您先分析模型中的冷卻器，然后將其與其他所有模型結(jié)合起來，從而構(gòu)建出整艘船的模型。”

Hefring公司的助力

Hefring 公司的首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人：Karl Birgir Bjornsson

Hefring Marine公司在其智能船舶導(dǎo)航系統(tǒng)中采用了類似的基礎(chǔ)模型理念，但用途不同。該系統(tǒng)利用傳感器數(shù)據(jù)、人工智能和邊緣計算（一種新興范式，指的是在用戶附近或用戶端的一系列網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備，能夠以更高的速度和更大的容量進(jìn)行處理，從而實現(xiàn)實時行動導(dǎo)向的結(jié)果）來提供有關(guān)操作和導(dǎo)航的見解，例如實時航線規(guī)劃、燃油效率，甚至是減少砰擊和波浪沖擊的最佳航速。

“我們在2018年底啟動了這個項目，當(dāng)時它只是一個研究項目，旨在探究高速船只在不同條件和海況下的操控性能，并獲取一些獨(dú)立驗證的數(shù)據(jù)，以證明我們在拉夫納（Rafnar）研發(fā)的 “ OK ” 號船體在減輕沖擊方面更勝一籌?！盚efring聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Karl Birgir Bj?rnsson這樣說道。

Hefring公司向冰島大學(xué)尋求幫助，該校的機(jī)械工程教授Magnus Tór Jónsson加入了該項目，并現(xiàn)已成為Hefring的首席技術(shù)官。

該團(tuán)隊對多種不同的船體進(jìn)行了比較，其中許多船體在冰島的旅游行業(yè)中都有使用。他們發(fā)現(xiàn)，船體本身以及操作人員的行為都會影響船只的運(yùn)動，進(jìn)而影響乘客的感受。Bj?rnsson說：“關(guān)鍵在于以一種合理的方式向操作人員展示數(shù)據(jù)，以便他們能夠做出更好的決策?！?/p>

Hefring IMAS 控制與傳感器單元

為了預(yù)測可能發(fā)生的撞擊影響，團(tuán)隊必須弄清楚如何根據(jù)船只已表現(xiàn)出的運(yùn)動來預(yù)測其前方的海況。此外，人工智能不僅要掌握那艘船的特點，還要能夠適應(yīng)不同大小和類型的船只。

“該模型需要一些參數(shù)才能運(yùn)行，比如規(guī)格、尺寸和發(fā)動機(jī)等，”Bj?rnsson說，“然后它就可以基于返回的數(shù)據(jù)開始學(xué)習(xí)。擁有一個可比船只的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫意味著我們可以將其作為基礎(chǔ)層，或者作為預(yù)訓(xùn)練模型用作起點?！?/p>

該系統(tǒng)已展現(xiàn)出令人矚目的成果，推薦的行動方案與經(jīng)驗豐富的船員操作如出一轍，甚至在行動看似有悖常理時（比如在波濤洶涌的海面上加速以減少船只沖擊），也能讓經(jīng)驗不足的操作人員充滿信心。

Bj?rnsson說 ：“使我們能夠很好地部署人工智能的原因在于，我們很清楚我們想從中獲得什么，我認(rèn)為這是一個很好的經(jīng)驗法則。無論是有監(jiān)督學(xué)習(xí)、半監(jiān)督學(xué)習(xí)還是無監(jiān)督學(xué)習(xí)，你都應(yīng)該清楚你希望人工智能模型交付什么。”

Hefring Marine 創(chuàng)始人

Edwards預(yù)測，人工智能在超級游艇行業(yè)中的使用范圍和性質(zhì)將隨著技術(shù)的飛躍式發(fā)展而自然演變，并催生出關(guān)于如何利用這些技術(shù)的全新想法。

“有時這代表著一個已經(jīng)在進(jìn)行的過程的演變和順勢發(fā)展，”他解釋道?！岸@可能是真正革命性的，能夠以根本不同的方式執(zhí)行任務(wù)，或催生與我們的行業(yè)相關(guān)的全新產(chǎn)品。”

有一件事是肯定的：數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法正變得越來越普遍。無論是為了了解我們的產(chǎn)品在現(xiàn)實世界中的表現(xiàn)并將其反饋到設(shè)計、模擬和優(yōu)化流程中，還是為了改進(jìn)和優(yōu)化制造流程并監(jiān)控效果，人工智能都將繼續(xù)存在。