船來(lái)船往，箱來(lái)箱走。在繁忙的天津港碼頭，每天無(wú)數大大小小的集裝箱在這里中轉。它們或從世界各地相聚，為中國廣袤的內陸帶來(lái)各種海外資源，或者從這里出發(fā)，為五大洲四大洋帶去來(lái)自中國的禮物。天津港，世界級人工深水港，中國北方第一個(gè)5億噸港口，集裝箱吞吐量超過(guò)1450萬(wàn)標準箱，是世界上最繁忙的港口之一。

天津港是世界上最繁忙的港口之一

集裝箱碼頭是人類(lèi)商業(yè)運作中為數不多的大型工業(yè)場(chǎng)景。在這里，秩序井然不僅僅是一句贊賞，更是一種需要嚴格執行的標準?！澳乃掖瑧撏？吭谀膫€(gè)泊位，哪個(gè)集裝箱應該放在什么位置，碼頭內周轉時(shí)應該有哪些設備執行……這些繁雜的問(wèn)題產(chǎn)生了體量龐大的數據，然而，工作人員是不可能把所有這些都記在腦子里?！?潘科是招商局集團港口控股有限公司創(chuàng )新工作小組組長(cháng)，他認為，業(yè)務(wù)信息化是港口發(fā)展的必由之路。

潘科介紹，傳統信息化手段只能記錄，不能決策，碼頭的一些業(yè)務(wù)場(chǎng)景即使采用一些簡(jiǎn)單的算法，也會(huì )帶來(lái)較大的計算量，所以目前較為繁忙的碼頭在中控調度上都要花費不少人力。為此，企業(yè)和天津大學(xué)、貝式計算公司展開(kāi)合作，將基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的機器學(xué)習技術(shù)應用到港口的實(shí)際工作中來(lái)。

“現在碼頭集裝箱的堆放大多數是隨機的。然而在需要調運貨物的時(shí)候，有可能先要拉出去運走的集裝箱是較早運來(lái)的，被壓在了最下面，用吊車(chē)重新碼放費時(shí)費力。不僅于此，有些貨物是海運變陸運，有些則是陸運變海運，這些非常復雜的情況交織在一起，讓這個(gè)課題在計算上面臨著(zhù)較大的挑戰?！碧旖虼髮W(xué)貝式計算校企聯(lián)合研究中心主任于瑞國副教授以圍棋為例，向記者說(shuō)明集裝箱堆放的算法解析思路。

“圍棋棋盤(pán)是二維矩陣，19x19路，所以一共是361個(gè)交叉點(diǎn)，每個(gè)交叉點(diǎn)有三種狀態(tài)。從機器學(xué)習的角度而言，圍棋的計算最大有3361種局面，大致的體量是10170 。而我們研究的課題中，以碼頭集裝箱堆放問(wèn)題舉例，可用位置是一個(gè)三維矩陣，總的可能計算量是3的上萬(wàn)次方?！庇谌饑榻B，目前在采用貝葉斯剪枝算法后，算法所需的計算力降到了大體可承受的范圍內，也可以為碼頭降低15%-25%的成本，提升貨運效率。

為此，三方合作建設了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )專(zhuān)用計算集群，用來(lái)對碼頭實(shí)行調度安排及場(chǎng)內設備感知問(wèn)題?！皩?shí)際上近些年神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)開(kāi)始逐步在工業(yè)化場(chǎng)景中普及。碼頭的無(wú)人化除了建設一個(gè)全新港口之外，出現了一種新的解法?！庇谌饑f(shuō)。

此外，貝式計算公司算法總監姜漢表示，使用多個(gè)機器學(xué)習模型構建的調度系統有機會(huì )成為港口的“大腦”，但除此之外的碼頭內環(huán)境、設備感知也都是人工智能技術(shù)可以發(fā)揮的空間。這給了傳統碼頭一個(gè)漸進(jìn)式的升級機會(huì )，在自動(dòng)化、智能化上面更進(jìn)一步?！?/p>

智慧港口的打造就是要實(shí)現港口無(wú)人化，所有調貨統籌運輸全部由機器操作實(shí)現。于瑞國表示，現在已經(jīng)有部分大型物流配送中心開(kāi)始在特定環(huán)境下實(shí)現了小規模的全無(wú)人操作。然而如何在更大、更復雜的環(huán)境下實(shí)現物流的全無(wú)人操作還是需要未來(lái)進(jìn)一步解決的問(wèn)題。

“我們從傳統購物到網(wǎng)上購物用了約20年時(shí)間。我相信，隨著(zhù)人工智能相應基礎設施的不斷提升與完善，在不久后的將來(lái)，完全無(wú)人操作的‘智慧港口’一定會(huì )實(shí)現?！庇谌饑判臐M(mǎn)滿(mǎn)。