智能船舶是利用傳感器、通信、物聯網、互聯網等技術手段，自動感知和獲得船舶自身、航行環境、物流、港口等方面的信息和數據，并基于計算機技術、自動控制技術和大數據處理與分析技術，在船舶航行、管理、維護保養、貨物運輸等方面實現自動決策、運行和自主安全航行的技術系統。作為數字與智能技術時代的新興領域，智能船舶已成為全球航運業的趨勢性發展方向，關系到整個船舶行業的升級革新。現階段，日本、韓國以及歐洲多國均將智能船舶視為重點發展領域，相繼發布多份指導性戰略文件，并在船舶智能系統、智能航行、岸基遠程駕控、船舶編隊航行等領域開啟了一系列關鍵性技術研究項目，旨在搶占未來智能船舶技術高地，獲得未來“無人船”時代發展先機。

一、智能船舶發展現狀

（一）日本聚焦基礎技術開發、基礎設施建設與技術標準化工作

為了更好地推動海事全產業鏈智能化變革、應對人口老齡化問題帶來的勞動力短缺困境，日本近年來不斷加大在智能船舶領域的研發投入，國內船舶行業各相關方積極致力于物聯網和人工智能等先進技術研究，大力推進智能船舶基礎技術開發與基礎設施建設進程。與此同時，日本先后開展了一系列重點研究項目，并注重開展智能船舶標準化立項工作，以期全方位提升其智能船舶技術的國際核心競爭力。

在技術層面，日本從底層數據通信基礎標準出發，總體上遵循自下而上的發展理念。2015年，日本郵船牽頭開啟“船舶信息管理系統”（SIMS）項目，旨在通過收集、監測和共享船岸之間的詳細數據來進一步提升船舶的信息管理水平。2018年，日本國土交通省設立船舶遠程駕駛示范項目，將建設岸基駕控中心和實現遠程操作為目標。此外，日本船級社成立了“海事業大數據中心”，并與IBM公司聯合開發有關軟件，對收集機艙內的實時數據加以處理、分析，進而為設備維護、優化等提供合理的建議。目前，日本已完成對遠程控制導航的測試和對自主船舶技術框架的AIP認證，并進行了多次自主航行試驗。其中，無人船項目“MEGURI 2040”框架下的集裝箱船“204 TEU Suzaku”與大型車客渡船“Sunflower Shiretoko”已于2022年上半年先后完成自主航行試驗，極大地推動了日本智能船舶的技術進步。與此同時，日本注重搶占智能船舶國際標準化制定領域的主動權。據統計，2013至2015年間，日本牽頭并發布的國際標準共計15項，牽頭的在研標準共計10項。較為有代表性的是其依托“智能船舶應用平臺”（SSAP）項目成果，主導制定了《船載設備和系統通信網絡布設指南》、《用于現場數據共享的船舶數據服務器》和《船載機械設備的標準數據》三項國際標準，獲得了較強的國際影響力。

在政策文件層面，日本密集發布多份智能船舶技術發展的政策文件，旨在全方位指導智能船舶發展。2017年，日本船級社發布《自動操作船舶概念設計指南》（Guideline of Concept Design of Automated Operated Ships），涉及智能船舶安全設計要素、風險評估、自主等級分組以及遠程遙控等多個方面。2018年，日本政府發布《海洋基本計劃》（Basic Plan on Ocean Policy），其中重點強調應加強對“i-Shipping”等智能船舶項目的支持，以進一步提升日本智能船舶技術水平。2020年，日本船級社發布《數字智能船舶指南》（Guidelines for Digital Smart Ships），為“數字智能船”船級符號制定了相應標準，以更好地響應業界未來需求與技術進步。

日本“Suzaku”號集裝箱船

（二）韓國將三大船廠作為主導，形成了以生產建造為中心、以應用帶動研發的發展格局

作為全球范圍內最早開啟智能船舶研究的國家，韓國依托大宇造船、現代重工與三星重工三大船企取得了智能船舶領域的發展先機，先后推出了“智能船舶1.0”“智能船舶2.0”等重大戰略項目，并取得了多項成就。現階段，韓國三大船企基本代表了韓國造船工業的實力和發展方向，三家企業幾乎全部承擔了韓國智能船舶的研發工作，逐漸形成了以生產建造為中心、以應用帶動研發的發展格局。

在技術層面，韓國將優勢的信息技術產業為牽引，在智能船舶的發展過程中充分結合并發揮其信息和數字化產業的優勢。在韓國開展的一系列相關項目中，通信業機構和企業深度參與，并將諸多新興技術系統應用到了船舶建造之中。2019年，韓國提出“自主水面船舶”（KASS）項目，該項目著力于航運業和造船業兩大方向來研究船舶智能化的商用模式。2020年，現代重工將與韓國科學技術院共同開發的“現代智能導航輔助系統”（HiNAS）成功安裝在1艘25萬載重噸散貨船上。同年，三星重工完成韓國造船業界首次遠程自主航行實船海上測試，并計劃今后進一步結合人工智能技術以及超高速移動通信技術，開發出更加先進的航行輔助系統。2021年，大宇造船與韓國實時影像處理平臺企業N3N合作，旨在共同研發出更高水平的智能船舶平臺。2022年，三星重工集團與美國船級社簽署聯合開發協議，雙方將聯合開發新型“船體應力監測系統”（HSMS），以進一步提升船舶安全性。目前，三星重工的“智能船舶解決方案”（SVESSEL）、現代重工的“綜合智能船舶解決方案”（ISSS）等智能船舶技術平臺體系均處在世界前列，并廣泛應用到了多艘商船之上。此外，大宇造船于2018年推出了“智能船舶4.0服務架構”計劃，希望構建出基于云計算、物聯網等技術，實時收集數據并基于數據分析來管理船舶的架構體系，該計劃使其有望成為全球智能船舶物聯網基礎設施服務市場的領導者。

在政策文件層面，韓國政府與企業深入聯動，制定多份智能船舶發展指導性文件。2018年，韓國政府在明確的100個國家課題中提出，要挖掘培育高附加值未來型新產業（智能船舶），協同海運和造船行業共同建設海運強國。2019年，韓國政府發布《智能自航船舶及航運港口應用服務開發》（Intelligent Self-propelled Ship and Shipping Port Application Service Development），其中包括一系列重要的研發項目規劃，表明韓國希望依靠高新技術來推動高附加值智能船舶研發，搶占國際造船市場新的制高點。2022年，韓國現代重工集團發布《2030年愿景》（Vision 2030），提出到2030年建成“智能型自主航行造船廠”、成為未來全球智能船舶領域領軍企業的發展愿景。

韓國“智能船舶4.0服務架構”

（三）歐洲多國以高技術企業為引領，主推小型船舶自主化與無人化項目

與日韓兩國相比，歐洲國家受地理環境、市場規模和產業模式等因素的影響，在智能船舶領域有著相對獨特的發展模式。近年來，歐洲多國一直將技術要素作為智能船舶產業發展的核心競爭力，長期以高技術企業作為引領，旨在保持著技術層面的領先優勢。與此同時，歐洲點對點短途船運市場規模廣闊，因此歐洲船舶工業更傾向于開展小型船舶的自主化無人化項目。此外，歐洲的人力成本相對較高，所以各國更加注重推進無人化和少人化操作實踐。

在技術層面，歐洲多國長期致力于保持智能船舶技術的先進性、穩定性與可靠性，同時注重推動新興技術與市場需求相結合。2012年，德國MarineSoft公司主導開展了“智能化及網絡支持的海上無人導航系統”（MUNIN）項目，旨在建立有關無人船舶的技術框架，同時對其技術、經濟和法律法規上的可行性進行評估。2017年，英國羅爾斯·羅伊斯公司成立首個智能船舶體驗空間，可向客戶、供應商和合作伙伴展示最新數字解決方案如何變革船舶行業。2019年，歐盟開啟自主船舶項目“AUTO SHIP”，該項目旨在改善歐洲貿易和貨物運輸環境，進一步完善歐洲船運市場機制。此外，由歐洲各大船企聯手打造的全球首艘零排放“無人”集裝箱船“Yara Birkeland”號已于2022年5月正式投入運營，標志著歐洲多國在智能船舶技術發展取得了重要的階段性進展，也進一步驗證了歐洲在智能船舶領域的高技術水準。

在政策文件層面，歐洲各大海運強國均將智能船舶技術提升至國家戰略高度。2015年，英國勞氏船級社、奎納蒂克集團和南安普敦大學合作推出了《全球海洋技術趨勢2030》（Global Marine Technology Trends 2030）報告，把智能船舶列為18個關鍵海洋技術之一。2016年，英國羅爾斯·羅伊斯公司發布《高級無人駕駛船舶應用開發計劃》（The Advanced Autonomous Waterborne Applications Initiative）白皮書，對智能船舶的未來發展階段進行了整體規劃。2017年，英國勞氏船級社發布《無人海事系統規則》（Code For Unmanned Marine Systems），從適用范圍、目的、功能目標以及性能要求等方面對智能船舶進行了相應的論述。2018年，挪威船級社發布《自主船舶和遙控船舶》（Autonomous and Remotely Operated Ships），全方位、多角度對智能船舶技術進行了分析，并提出虛擬測試的概念，以期提高實船測試效率、減小實船測試成本。2019年，法國發布《自主航運》（Autonomous Shipping），對實現未來智能航運的目標提供了整體指南，其中包括通則、風險和技術評估、自動化系統的功能性、自動化系統的可靠性等諸多內容。

歐洲“Yara Birkeland”號集裝箱船

二、智能船舶發展瓶頸

現階段，世界主要海運大國的智能船舶技術發展迅速，在技術標準化、信息和數字化、自主航行等方面均取得了一系列重要突破，但距離真正的“無人船”時代還有一定距離。根據國際主流標準，智能船舶的發展主要分為四個階段，即互聯互通、系統整合、遠程控制和自主操作。其中，第一和第二階段的技術當前已相對比較成熟，只是應用程度深淺不同，而第三階段遠程控制與第四階段自主操作所對船舶執行系統的可靠性和穩定性都有很高的要求。盡管以歐洲“Yara Birkeland”號為代表的先進智能船舶已經開始進入運營狀態，但目前還未能真正實現完全自主操作。總體來看，智能船舶技術的發展仍存在諸多瓶頸。

一是全球定位系統、慣性導航系統、光學和紅外系統、雷達系統等多型船用核心傳感器的性能還亟待進一步提升。在現代工業體系中，傳感器作為獲取信息和數據的主要途徑與手段，已經深入到海洋探測、環境保護、資源調查、醫學診斷、生物工程等諸多領域。目前，智能船舶領域的各型核心傳感器在精確性、適配性以及魯棒性等方面的性能還不足以支撐智能船舶向更高水平發展。智能船舶在復雜的海洋環境中運行需要處理海量數據，如果各型核心傳感器不能正確地生成、處理或融合數據，將導致船舶無法進行高精度的態勢感知，從而影響自主系統的決策和行動。因此，更多型號、更高性能的船用核心傳感器是智能船舶技術向更高水平邁進的必要支撐。

二是現有海事通信技術能力還未能完全滿足智能船舶對高連接性、高安全性的要求。相比傳統船舶，智能船舶對定位、導航和定時等系統的穩定性需求更高，同時對高清視頻、實時雷達等服務的數據吞吐量需求更大。為了實現更加穩定的互聯互通，智能船舶需要構建多種不同層次的網絡和通道，以提升智能船舶與岸上的連接性以及智能船舶間的連接性，從而提升智能船舶在運行中的穩定性。此外，智能船舶領域同樣面臨著網絡攻擊的威脅，更高安全級別的通信渠道是保證智能船舶正常運行的重要前提。目前來看，5G通信技術、高功率衛星通信技術以及可見光或光保真技術能夠在連接性與安全性方面對智能船舶的發展提供助力，但這些技術融入智能船舶技術發展體系還需要一定時間，且需要相關的輔助技術與配套軟件，短時間內難以形成完備的技術體系，未來還需進一步發展。

三是智能船舶在動力選擇、能源供應與能源優化管理等方面還存在短板。目前，船舶節能減排已成為主流，全球航運業向低碳方向發展已成為國際社會的共識，兼具成本管控與節能減排的船舶能源管理系統成為船舶行業發展的重要主題之一。相關分析表示，純電動力推進方式是當下智能船舶發展的最優動力選擇。一方面，電力推進能夠有效滿足節能減排的需求。另一方面，電力推進能夠助力智能船舶更好地實現自主補給、自主充電、自主維護等多種功能，并有助于進一步降低其船舶運營能效指數。但就目前而言，鋰硫、鋰空氣和鋁離子等電池技術尚未完全實現商業化，超級電容等新興技術仍處于早期開發階段，無法為智能船舶提供連貫和結構化的能源架構和管理系統，因而在某種程度上限制了智能船舶在動力能源層面的技術進步。

三、智能船舶發展趨勢

盡管智能船舶技術當前依舊面臨著諸多發展瓶頸，但隨著信息技術、傳感技術與大數據技術等先進技術的深入發展與廣泛應用，智能船舶的發展進程定將進一步加快。與此同時，日本、韓國等世界各大海運強國將進一步提升對智能船舶發展的投入力度，全方位促進智能船舶技術的發展。在全球脫碳與智能工業等時代背景下，智能船舶在國際航運領域的重要性將獲得進一步提升，相關國際標準制定方面的爭奪也將愈加激烈。未來，智能船舶的未來發展將呈現如下三個主要趨勢。

一是智能船舶多項關鍵性核心技術將取得重要突破，船舶自主化智能化程度獲得進一步提升。智能船舶在發展的過程中涉及到多項核心技術，除此前提到的傳感器技術、通信技術與能源優化管理技術外，還包括路線規劃技術、狀態監測與故障診斷技術以及遇險預警救助技術等。盡管部分技術目前依舊存在理論支撐薄弱、開發階段較早、應用化程度不足等問題，但隨著各大海運強國投入力度的提升，以及同類型技術在其他工業領域的深入發展，智能船舶的關鍵性核心技術的發展速度將獲得進一步加快，一系列重要技術突破也將隨之而來。未來，在信息時代不斷發展、相關技術不斷進步的加持之下，智能船舶的發展將進一步加快，其自主化智能化程度將獲得進一步提升。

二是相關國際標準制定領域的爭奪將更加激烈，世界海運強國將持續聚焦智能船舶標準化制定工作。現階段，智能船舶的發展方興未艾，整體仍處在技術發展和市場培育階段，對于發展的關鍵環節，如智能船舶的定義與分級、船舶智能感知、決策優化等技術還尚未形成統一的國際標準，國際規則將對未來行業發展起到重要的“塑造”作用。自2017年6月ISO/TC8/WG10智能航運工作組第一次會議以來，各大海運強國對智能航運標準化工作的關注與參與力度持續升溫。除持續聚焦于標準制定工作的日本外，韓國、挪威與丹麥等國也紛紛加強在智能船舶國際標準制定領域的關注度，相繼在多個領域提交標準化提案，加快國際標準化領域的謀篇布局。未來，智能船舶國際標準化制定方面的博弈將日趨激烈，成為各國在技術發展體系外的另一大主流戰場。

三是智能船舶的商業應用模式將更為明確，有望開辟出獨特的市場運行機制。以目前發展情況來看，智能船舶還未能形成明確的商業應用模式，多數智能船舶項目還處在前期測試階段，并且在安全監管、適航認可、船員配置、保險購買以及責任認定等方面均處于空白期，距離實現商業化運營還有著一定的距離。不過，智能船舶產業近年來已逐步開始由技術導向和政策導向轉變為市場導向，以歐洲的“Yara Birkeland”號集裝箱船和我國的“智飛”號集裝箱船為代表的智能船舶項目已經開始在商業應用方面進行前沿性探索，未來有望開辟出獨特的智能船舶市場運行機制。

四、結語

智能船舶是未來船舶發展的必然趨勢，也是引領未來航運時代發展的主流。雖然現有技術水準還未能實現自主航行與商業化運營，但隨著數字化、智能化技術不斷進步，加之物聯網、信息技術、人工智能、5G通信技術的快速發展，智能船舶的發展前景一片大好。我國盡管在智能船舶領域取得了一定成就，但在試驗標準體系構建、技術成果貢獻、投資資源利用等方面還存在短板，未來還需要多領域、多行業、多部門共同研發、共同創新，以在智能船舶領域奪得頭籌，真正實現制造強國、海洋強國的宏偉目標。

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作者簡介

宗山雨國務院發展研究中心國際技術經濟研究所研究四室，三級分析員

研究方向：海洋和核領域形勢跟蹤及關鍵核心技術、前沿技術研究

聯系方式：iite_shanyu@126.com

編輯丨鄭實

研究所簡介

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