2030年海上技术展望
顾丽宙 魏思菁
摘要：劳氏注册机构、QinetiQ和英国安南普顿大学共同发布2030年全球海上技术趋势，预测一系列不同技术在未来十五年如何影响全球航运业走势，目的是为经营者、政策制定者提供指导，也让社会了解未来海上行业。
关键词：机器人 传感器 大数据分析 先进材料 智能船舶以及通信
0 概述
未来商业航运，包括机器人技术、传感器、大数据分析、动力、电力、先进材料、智能船舶、造船业和通信技术等八大领域，将面临许多挑战，但也会迎来新机遇。世界贸易在增长，作为一匹驮马，航运业正在承受变化，在保持竞争中面临巨大挑战。
航运业一直寻找具有成本效益的技术和经营解决方案，来保证其船队和资产不受损。技术能帮助解决环境挑战和改善二十一世纪商务世界的经营效率。
随着发展中国家中产阶级增长，消费需求爆炸式增长，原材料、食品和能源生产将增加，同时随着陆地资源快速消耗，注意力将转向海洋空间，会需要持续技术来保护环境。创新速度迅速，新技术层出不穷，要预言哪项技术将改变商业航运、海洋空间开发利用和海上经营常常是一种挑战。
1 下一代船舶
商用船舶，面对八项目标的实施技术，被认为各船差异化，总之对于该行业，会迈向创造“ TechnoMax Ships”时代。这种TechnoMax船舶会更加智能化，更绿色环保，并使用灵活动力选择，以及全船载无线连接和经全球卫星数字连接。
迈向TechnoMax未来活动会要求在两个明显领域发展，这将围绕该八项已提到的颠覆性技术。第一个领域包括船舶动力和电力、船舶制造和智能船舶，而第二领域包括传感器、机器人技术、大数据分析和先进材料以及通信。换言之，第一领域一般更多覆盖船舶业“内部发展”，而第二领域会依赖全球技术“外在发展”。
这些不同领域的技术当然相互交叉——智能船舶技术会需要综合传感器装置、大数据分析、通信和先进材料，而新设计也将在改善效率和减排上融入动力和电力。
机器人技术将使用传感器装置，提供人类达不到的物理能力，同时大数据分析技术将帮助发展认知能力，会使他们在复杂事态中更加有用。
传感器装置、机器对机器通信，和已经发展的物联网（IOT）最终会应用到所有船舶，然后将产生巨大数据量——需要使用数据分析技术，转换数据为改善船舶运行效率，创造新的商业机会。
2 先进材料
先进材料的应用，在船舶演变进化中起重要作用，拥有更多新功能的材料，将强有力地改革未来船舶设计。未来十五年，各种材料可能以微米或纳米尺度微调，加之轻型合成物质和由生命有机体激发的生物材料能适应其环境，为船舶建造和运行效率创造新的选择。
尽管未来十五年，不会看到像航空或汽车业那种大幅度大规模的钢置换，但先进材料革新，从船舶结构和机器，会悄悄进入角色。新一代机器将展现先进性能。固有智能功能专用于特殊应用，这些可能有为轴承研发的自修材料，或为冰级船舶暴露表面研发的自修材料。材料会更加独立和可靠。应该研究新材料的表现形式、监控策略，来容纳材料的新特征。
规则制定者和船级社应该研究调查和试验这些新技术的要求。多用途材料使用能使船舶某些配件更少回收。在产品开发阶段应该考虑寿命策略。
3 大数据分析
“大数据”概念正悄然在海上领域建立影响，因为全球经营越来越多转向靠数据分析来更好地了解市场和个体组织经营。航运领域，正在从气象和海图，机器性能检测和货物流向，直至关于船员个人信息，产生巨大量的数据。由于这种丰富信息继续增长，需要用新工具把能获得的信息最大化。
为达到此目的，IT基础设施需要升级，来检索、储存和实时处理数据。在不远的将来，那些数据将连接到认知系统，能认知海量数据，组合机器学习和自然预测处理，创造出人与机器间的连接。这种进化会从决策树驱动方法变为采用数据概率驱动法，使用数据来降低寿命周期成本，提高了解客户程度，提高早期问题发现概率，阻止事故发生。安全获取数据和确保作为决策基础的数据质量，将是未来发展的聚焦点。
航运业将更透明。这必然包含行业经营和营运模式变化。透明也会保证公司和个体经营过程是合法的，并且他们的数据受到保护。通过实时检测船舶性能、资产管理、符合性、紧急回应，以及事故调查，来获得实现增强经营效率和安全。船到岸、船到船以及人到船或岸的联系会增强。
规则制定者应该考虑数字报告方法标准化和数字分类标准化，来确保数字统一性，并帮助数据开采，提供可靠信息。
4 机器人技术
未来十五年内，航运业会使用三类机器人——学习机器人、能物理上处理资产的实践机器人、在残酷环境中用于检查的微型机器人。它们成功的关键是反应时间，但这些机器人实际使用会与感应器技术进化相关联，因为将要求机器人的应答时间低于几毫秒，甚至包括网路延迟时间。
这样会增加船员招募的难度，但能助推船员脱离海上危险情况的安全性，减少由于船员疲劳或操作错误引起的风险。
不过，需要指出，这些技术的进展不会完全没有问题。要考虑技术道德要素是重要的抑制剂。此外，非政府组织（NGOs）可能反对在船舶上使用这项技术。现在，招募专业人员操作机器人设备的培训是挑战，且增加运营陈本。
在操作阶段，运营成本会因为专家对机器人技术操作、维护和培训而增加。应探索人与机器接口方面工作，便于在船舶使用机器人技术，创建安全运营的合适环境。
5 传感器
不可阻挡的物联网推进会继续改进该领域的尺寸、效率和性能。设备网络提升传感器技术新能力，即无线功能与新一代微型和纳米机械传感器连接在一起，能在环境检测和数据采集上产生重要突破。人们将会看到从各种遥远位置，通过有实时通信和数据传输能力的远程传感器，自动采集数据，让船舶设备监测、管理和控制它的状态，并警告操作者即将会发生的问题。这会看到状态监测（CM）， 基于状态监测（CBM）会极大改善资产使用期，产生冲击资本支出和营运支出的影响。
不过，为实现这些目标，需要进行一系列传感器技术改进，保证他们具有的特性：自校准、容错性、高传输能力、无线能力、环境友好易处理材料、坚固、超低能耗、小型化、提供主动行为能力和网络模块工作的能力。传感器通信网络需要维持电源，也要像维护数据安全一样认真对待。
传感器网络上的攻击会严重损害经营并使船舶停止航行。不过，克服这些问题会创造极大潜力来改善营运。实时监测和分析策略对改善商业航运是关键。采用坚固可靠的传感器来采集船舶高质量数据会开辟优化船舶寿命周期的新途径。
这项技术将提供合适转发、储存和分析的数据，再者，它会在船舶寿命期改进船舶和辅助设备的运行和维护。
把它们综合到神经网络，会帮助提供基于无线通信的行业控制系统智能水平。一旦组合其他技术，传感器会被看作商业航运业强大工具。
6 海上通信
据预测，2030年前，VAST开始很好地占据市场。海上市场，特别是Inmarsat和Telenor Satellite Broadcasting，Ka波段开始成为主流，也会移向更高频率，来持续下一个十五年，甚至会进入太赫领域。
这会获得在较高数据传输速度下转发的复式信号，但需要通过额外创新，来处理高频率段传递距离受限，以及会对雨衰或大气层现象引起的无线电信号吸收愈加敏感的问题。
再者，卫星本身应该从高解决方案感应器发展、更精确时间参照、高吞流率和高频率再使用中受益。因为这些卫星系统进一步与扩充Wi-Fi和4G/5G移动电话网完整结合，所以提供给海上船舶带宽应该大量增加——导致船舶营运发生巨大变化。
船东将能实时监测船舶采集的语音和高清（HD）或3D视频。无线电识别（RFID）标记将支持资产跟踪管理，包括货物、结构和机器部件状态跟踪。船员需要培训来操作复合通信工具。
进化会在工作流程中体现。船舶物理检验将由远程监测取代。规则符合性和实施将遥控获得，不再需要走访船舶。船舶管理和自动操作实时决策成为可能。
消费者能从工厂到零售商进程中跟踪产品供应链，并能详细检查航行中的轨迹。同时，我们会看到船岸人员间通信的进步，以及船员幸福感的提升。
7 未来
未来航运和TechnoMax船舶的可能走向，决定了2030年航运业与现在的极大差异。TechnoMax船舶由技术先进的造船公司设计，会有准备地投资，提高其竞争力，并促进有社会责任的船东订购和经营。航运业需要根据船舶设计、建造和经营角度来考虑其经营模式。这会影响新一代造船师、工程师、船员和管理人员的教育和培训。
船舶营运部分或全部由岸上实施，将由本科学历甚至博士学位人员遥控操作，因为船舶会变得智能化和复杂化。
船舶系统设计和建造会非常完美，仅有少数国家能掌握。这也会在某种程度上导致航运组织结构性变化，使得中等水平管理要求部分或全部不复存在，致使数据分析系统融入沙漏型组织体系。许多新问题，如计算机安全、港口营运和有关就业、安全的社会问题呈上升趋势，亟需解决。
摘要：劳氏注册机构、QinetiQ和英国安南普顿大学共同发布2030年全球海上技术趋势，预测一系列不同技术在未来十五年如何影响全球航运业走势，目的是为经营者、政策制定者提供指导，也让社会了解未来海上行业。
关键词：机器人 传感器 大数据分析 先进材料 智能船舶以及通信
0 概述
未来商业航运，包括机器人技术、传感器、大数据分析、动力、电力、先进材料、智能船舶、造船业和通信技术等八大领域，将面临许多挑战，但也会迎来新机遇。世界贸易在增长，作为一匹驮马，航运业正在承受变化，在保持竞争中面临巨大挑战。
航运业一直寻找具有成本效益的技术和经营解决方案，来保证其船队和资产不受损。技术能帮助解决环境挑战和改善二十一世纪商务世界的经营效率。
随着发展中国家中产阶级增长，消费需求爆炸式增长，原材料、食品和能源生产将增加，同时随着陆地资源快速消耗，注意力将转向海洋空间，会需要持续技术来保护环境。创新速度迅速，新技术层出不穷，要预言哪项技术将改变商业航运、海洋空间开发利用和海上经营常常是一种挑战。
1 下一代船舶
商用船舶，面对八项目标的实施技术，被认为各船差异化，总之对于该行业，会迈向创造“ TechnoMax Ships”时代。这种TechnoMax船舶会更加智能化，更绿色环保，并使用灵活动力选择，以及全船载无线连接和经全球卫星数字连接。
迈向TechnoMax未来活动会要求在两个明显领域发展，这将围绕该八项已提到的颠覆性技术。第一个领域包括船舶动力和电力、船舶制造和智能船舶，而第二领域包括传感器、机器人技术、大数据分析和先进材料以及通信。换言之，第一领域一般更多覆盖船舶业“内部发展”，而第二领域会依赖全球技术“外在发展”。
这些不同领域的技术当然相互交叉——智能船舶技术会需要综合传感器装置、大数据分析、通信和先进材料，而新设计也将在改善效率和减排上融入动力和电力。
机器人技术将使用传感器装置，提供人类达不到的物理能力，同时大数据分析技术将帮助发展认知能力，会使他们在复杂事态中更加有用。
传感器装置、机器对机器通信，和已经发展的物联网（IOT）最终会应用到所有船舶，然后将产生巨大数据量——需要使用数据分析技术，转换数据为改善船舶运行效率，创造新的商业机会。
2 先进材料
先进材料的应用，在船舶演变进化中起重要作用，拥有更多新功能的材料，将强有力地改革未来船舶设计。未来十五年，各种材料可能以微米或纳米尺度微调，加之轻型合成物质和由生命有机体激发的生物材料能适应其环境，为船舶建造和运行效率创造新的选择。
尽管未来十五年，不会看到像航空或汽车业那种大幅度大规模的钢置换，但先进材料革新，从船舶结构和机器，会悄悄进入角色。新一代机器将展现先进性能。固有智能功能专用于特殊应用，这些可能有为轴承研发的自修材料，或为冰级船舶暴露表面研发的自修材料。材料会更加独立和可靠。应该研究新材料的表现形式、监控策略，来容纳材料的新特征。
规则制定者和船级社应该研究调查和试验这些新技术的要求。多用途材料使用能使船舶某些配件更少回收。在产品开发阶段应该考虑寿命策略。
3 大数据分析
“大数据”概念正悄然在海上领域建立影响，因为全球经营越来越多转向靠数据分析来更好地了解市场和个体组织经营。航运领域，正在从气象和海图，机器性能检测和货物流向，直至关于船员个人信息，产生巨大量的数据。由于这种丰富信息继续增长，需要用新工具把能获得的信息最大化。
为达到此目的，IT基础设施需要升级，来检索、储存和实时处理数据。在不远的将来，那些数据将连接到认知系统，能认知海量数据，组合机器学习和自然预测处理，创造出人与机器间的连接。这种进化会从决策树驱动方法变为采用数据概率驱动法，使用数据来降低寿命周期成本，提高了解客户程度，提高早期问题发现概率，阻止事故发生。安全获取数据和确保作为决策基础的数据质量，将是未来发展的聚焦点。
航运业将更透明。这必然包含行业经营和营运模式变化。透明也会保证公司和个体经营过程是合法的，并且他们的数据受到保护。通过实时检测船舶性能、资产管理、符合性、紧急回应，以及事故调查，来获得实现增强经营效率和安全。船到岸、船到船以及人到船或岸的联系会增强。
规则制定者应该考虑数字报告方法标准化和数字分类标准化，来确保数字统一性，并帮助数据开采，提供可靠信息。
4 机器人技术
未来十五年内，航运业会使用三类机器人——学习机器人、能物理上处理资产的实践机器人、在残酷环境中用于检查的微型机器人。它们成功的关键是反应时间，但这些机器人实际使用会与感应器技术进化相关联，因为将要求机器人的应答时间低于几毫秒，甚至包括网路延迟时间。
这样会增加船员招募的难度，但能助推船员脱离海上危险情况的安全性，减少由于船员疲劳或操作错误引起的风险。
不过，需要指出，这些技术的进展不会完全没有问题。要考虑技术道德要素是重要的抑制剂。此外，非政府组织（NGOs）可能反对在船舶上使用这项技术。现在，招募专业人员操作机器人设备的培训是挑战，且增加运营陈本。
在操作阶段，运营成本会因为专家对机器人技术操作、维护和培训而增加。应探索人与机器接口方面工作，便于在船舶使用机器人技术，创建安全运营的合适环境。
5 传感器
不可阻挡的物联网推进会继续改进该领域的尺寸、效率和性能。设备网络提升传感器技术新能力，即无线功能与新一代微型和纳米机械传感器连接在一起，能在环境检测和数据采集上产生重要突破。人们将会看到从各种遥远位置，通过有实时通信和数据传输能力的远程传感器，自动采集数据，让船舶设备监测、管理和控制它的状态，并警告操作者即将会发生的问题。这会看到状态监测（CM）， 基于状态监测（CBM）会极大改善资产使用期，产生冲击资本支出和营运支出的影响。
不过，为实现这些目标，需要进行一系列传感器技术改进，保证他们具有的特性：自校准、容错性、高传输能力、无线能力、环境友好易处理材料、坚固、超低能耗、小型化、提供主动行为能力和网络模块工作的能力。传感器通信网络需要维持电源，也要像维护数据安全一样认真对待。
传感器网络上的攻击会严重损害经营并使船舶停止航行。不过，克服这些问题会创造极大潜力来改善营运。实时监测和分析策略对改善商业航运是关键。采用坚固可靠的传感器来采集船舶高质量数据会开辟优化船舶寿命周期的新途径。
这项技术将提供合适转发、储存和分析的数据，再者，它会在船舶寿命期改进船舶和辅助设备的运行和维护。
把它们综合到神经网络，会帮助提供基于无线通信的行业控制系统智能水平。一旦组合其他技术，传感器会被看作商业航运业强大工具。
6 海上通信
据预测，2030年前，VAST开始很好地占据市场。海上市场，特别是Inmarsat和Telenor Satellite Broadcasting，Ka波段开始成为主流，也会移向更高频率，来持续下一个十五年，甚至会进入太赫领域。
这会获得在较高数据传输速度下转发的复式信号，但需要通过额外创新，来处理高频率段传递距离受限，以及会对雨衰或大气层现象引起的无线电信号吸收愈加敏感的问题。
再者，卫星本身应该从高解决方案感应器发展、更精确时间参照、高吞流率和高频率再使用中受益。因为这些卫星系统进一步与扩充Wi-Fi和4G/5G移动电话网完整结合，所以提供给海上船舶带宽应该大量增加——导致船舶营运发生巨大变化。
船东将能实时监测船舶采集的语音和高清（HD）或3D视频。无线电识别（RFID）标记将支持资产跟踪管理，包括货物、结构和机器部件状态跟踪。船员需要培训来操作复合通信工具。
进化会在工作流程中体现。船舶物理检验将由远程监测取代。规则符合性和实施将遥控获得，不再需要走访船舶。船舶管理和自动操作实时决策成为可能。
消费者能从工厂到零售商进程中跟踪产品供应链，并能详细检查航行中的轨迹。同时，我们会看到船岸人员间通信的进步，以及船员幸福感的提升。
7 未来
未来航运和TechnoMax船舶的可能走向，决定了2030年航运业与现在的极大差异。TechnoMax船舶由技术先进的造船公司设计，会有准备地投资，提高其竞争力，并促进有社会责任的船东订购和经营。航运业需要根据船舶设计、建造和经营角度来考虑其经营模式。这会影响新一代造船师、工程师、船员和管理人员的教育和培训。
船舶营运部分或全部由岸上实施，将由本科学历甚至博士学位人员遥控操作，因为船舶会变得智能化和复杂化。
船舶系统设计和建造会非常完美，仅有少数国家能掌握。这也会在某种程度上导致航运组织结构性变化，使得中等水平管理要求部分或全部不复存在，致使数据分析系统融入沙漏型组织体系。许多新问题，如计算机安全、港口营运和有关就业、安全的社会问题呈上升趋势，亟需解决。
