智能船舶“破浪”，競逐全球

全球船舶工業(yè)正經(jīng)歷從“勞動力成本驅(qū)動”向“技術(shù)生態(tài)主導(dǎo)”的質(zhì)變。中韓在智能化與綠色化賽道上形成“雙極競爭”，歐洲、日本憑借細(xì)分領(lǐng)域技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)維持影響力。

隨著船舶智能化技術(shù)的重大突破以及跨領(lǐng)域融合進(jìn)程加快，AI賦能的海上絲綢之路正在發(fā)生巨變。2022年4月，我國首艘具備自主航行能力的300TEU集裝箱船舶“智飛”號正式投入運(yùn)營。這艘船舶創(chuàng)新性地融合了傳統(tǒng)人工操作模式、遠(yuǎn)程遙控操作模式，以及高度智能化的全自主無人航行模式，標(biāo)志著我國在船舶智能航行技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)處于全球前列。

相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，全球無人船市場正處于高速增長階段：全球無人船市場規(guī)模預(yù)計(jì)將保持約20%的年復(fù)合增長率（CAGR）；到2025年，市場規(guī)模有望達(dá)160億美元，到2030年可能突破更高水平。從航行在凌晨海上絲路上的無人集裝箱船，到穿梭于極地航道的科考船隊(duì)；從深入水下幾千米進(jìn)行海底探測的無人航行器，到自動行駛在旅游航線上的大型郵輪，這些不再是停留在科幻小說里的想象，而是船舶工業(yè)智能化進(jìn)程的進(jìn)行時(shí)。鄭和船隊(duì)的后裔們，在鋼鐵巨輪上植入“數(shù)字大腦”，通過北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)取代牽星板，穿透海上迷霧，在汪洋之上織就無形的智能網(wǎng)絡(luò)。他們書寫的不僅是技術(shù)的進(jìn)化史，更是一個文明對海洋認(rèn)知的升維——從征服波濤到與智能共生，新時(shí)代的航海精神正重新定義萬里海疆的未來航路。

韓華海洋首艘鉆井船進(jìn)軍深水鉆井市場。

百年嬗變與智能化浪潮

全球船舶工業(yè)的競爭格局經(jīng)歷了從歐洲壟斷到日韓崛起，再到中國主導(dǎo)的演變過程，如今在智能化浪潮的推動下，各區(qū)域的競爭格局也在不斷變化。

在現(xiàn)代船舶制造行業(yè)的發(fā)展歷程中，歐洲扮演了起點(diǎn)的角色。得益于工業(yè)革命所奠定的技術(shù)基礎(chǔ)，19世紀(jì)末，英國在全球造船領(lǐng)域占據(jù)了顯著的優(yōu)勢地位，其當(dāng)時(shí)的造船產(chǎn)量占全球造船總量的六成以上，同時(shí)其擁有的船舶隊(duì)規(guī)模也超過了世界船舶總數(shù)的一半。可以說，英國是當(dāng)時(shí)全球造船業(yè)的核心地帶。隨著時(shí)代發(fā)展，歐洲在高附加值船型方面仍然保持領(lǐng)先，英國勞氏船級社、挪威船級社在全球船舶行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)制定等方面走在前列。

于20世紀(jì)中后期至2000年左右，日韓憑借自身優(yōu)勢崛起，成為全球船舶工業(yè)的主導(dǎo)力量。日本憑借較低的人力成本以及在船舶制造技術(shù)上的持續(xù)創(chuàng)新，成為承接全球造船產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵力量，逐步成為全球最大造船國。與此同時(shí)，在1990年至2010年間，韓國通過奉行出口導(dǎo)向型經(jīng)濟(jì)政策，積極引入國外先進(jìn)技術(shù)，并開展廣泛外資合作，注重在液化天然氣（LNG）船等高附加值船型領(lǐng)域持續(xù)進(jìn)行技術(shù)突破，進(jìn)一步穩(wěn)固了其市場份額，形成了“日韓競爭”的格局。2010年以后，中國造船業(yè)規(guī)模迅速擴(kuò)張，連續(xù)15年在造船完工量、新接造船訂單量和手持造船訂單量等指標(biāo)方面保持位居全球之首。

全球造船業(yè)中心的遷移路徑清晰地反映了制造業(yè)在全球范圍內(nèi)的價(jià)值鏈重構(gòu)與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的規(guī)律——從歐洲到日韓，再到中國，新興經(jīng)濟(jì)體憑借技術(shù)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)突破，借助產(chǎn)業(yè)政策進(jìn)行引導(dǎo)，最終在全球競爭中脫穎而出。其中，完整的產(chǎn)業(yè)鏈條構(gòu)成了產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)支撐，持續(xù)創(chuàng)新能力則成為保持競爭優(yōu)勢的核心要素。在當(dāng)前全球船舶工業(yè)處于綠色低碳與數(shù)智化轉(zhuǎn)型的浪潮中，主要造船國家也紛紛推進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級以鞏固市場地位。

歐洲在智能船舶領(lǐng)域保持著顯著的技術(shù)先發(fā)優(yōu)勢，早在2006年即開發(fā)出首個整合信息通信技術(shù)、電子控制與計(jì)算機(jī)處理的內(nèi)河航運(yùn)綜合信息系統(tǒng)。此后，2014年英國羅羅公司啟動了智能船舶應(yīng)用的關(guān)鍵性項(xiàng)目，計(jì)劃在2035年實(shí)現(xiàn)無人駕駛船舶的商業(yè)運(yùn)營。同期，歐盟的MUNIN計(jì)劃聚焦于船舶自動航行技術(shù)的可行性驗(yàn)證，探討相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)框架，力求在2034年前完成無人船舶的研發(fā)與驗(yàn)證。值得關(guān)注的是，歐洲還組建了包含80家企業(yè)的聯(lián)合研發(fā)體系，致力于構(gòu)建智能航運(yùn)生態(tài)系統(tǒng)，計(jì)劃2025年前在波羅的海區(qū)域建成全智能航運(yùn)試驗(yàn)區(qū)。

日本在標(biāo)準(zhǔn)化和局部智能化方面尋求突破，其于2014年啟動了智能船舶應(yīng)用平臺項(xiàng)目，聯(lián)合多家企業(yè)從底層數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)入手，構(gòu)建了船舶設(shè)備數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化體系。在此基礎(chǔ)上，日本主導(dǎo)制定了三項(xiàng)關(guān)鍵國際標(biāo)準(zhǔn)，即《船載設(shè)備和系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)布設(shè)指南》《用于現(xiàn)場數(shù)據(jù)共享的船舶數(shù)據(jù)服務(wù)器》和《船載機(jī)械設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)》。

韓國的智能船舶發(fā)展則主要依托HD現(xiàn)代集團(tuán)、韓華海洋和三星重工三大造船集團(tuán)。2009年，韓國現(xiàn)代重工聯(lián)合韓國電子通信研究院開展合作研究，探索信息技術(shù)在船舶建造中的應(yīng)用，成功推出“智能船舶1.0”計(jì)劃。2019年，韓國正式啟動自動航行船舶開發(fā)項(xiàng)目。2021年，HD現(xiàn)代集團(tuán)完成首次船舶完全自主航行測試；2022年，現(xiàn)代重工集團(tuán)建造18萬立方米超大型LNG運(yùn)輸船，成功完成自主橫渡大洋的試驗(yàn)。

中國船舶工業(yè)的智能化發(fā)展是政策引領(lǐng)、技術(shù)突破、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同和企業(yè)實(shí)踐結(jié)合的過程，經(jīng)歷了機(jī)電化、數(shù)字化、智能化以及完全自主化與生態(tài)協(xié)同等多個階段。在早期的機(jī)械化階段，當(dāng)時(shí)的船舶工業(yè)以蒸汽動力和機(jī)械操作為核心，依賴人工經(jīng)驗(yàn)完成船舶建造與航行控制。當(dāng)時(shí)的船舶工業(yè)主要建造小型船舶，技術(shù)基礎(chǔ)相對薄弱。進(jìn)入20世紀(jì)中后期，船舶工業(yè)迎來了電氣化階段，船舶動力逐漸向柴油機(jī)、電力轉(zhuǎn)型，國家相關(guān)政策也推動了船舶工業(yè)的技術(shù)改造。這一時(shí)期，船用柴油機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化，提升了船舶的動力效率，同時(shí)電氣控制系統(tǒng)也開始應(yīng)用于機(jī)艙設(shè)備管理。從2000年開始，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）和模塊化建造技術(shù)得到應(yīng)用，初步實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)數(shù)字化。三維設(shè)計(jì)軟件逐漸普及，提升了設(shè)計(jì)精度。此后，船舶企業(yè)還通過引入計(jì)算機(jī)技術(shù)優(yōu)化了生產(chǎn)管理流程。

2015年，中國船級社發(fā)布了全球首個《智能船舶規(guī)范》，定義了智能航行、能效管理等標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)志著我國船舶工業(yè)迎來數(shù)字化、智能化階段。2017—2019年，工信部等部委相繼發(fā)布了《船舶工業(yè)深化結(jié)構(gòu)調(diào)整加快轉(zhuǎn)型升級行動計(jì)劃（2016—2020年）》《推進(jìn)船舶總裝建造智能化轉(zhuǎn)型行動計(jì)劃（2019—2021年）》《智能航運(yùn)發(fā)展指導(dǎo)意見》《智能船舶發(fā)展行動計(jì)劃（2019—2021年）》等文件，明確了“數(shù)字化造船”和“智能化船舶”的核心目標(biāo)，智能車間試點(diǎn)項(xiàng)目和智能船舶的建造也相繼開展。2015年，南通中遠(yuǎn)海運(yùn)川崎船舶制造智能車間成為船舶行業(yè)首個智能制造試點(diǎn)示范項(xiàng)目，率先開啟數(shù)字化生產(chǎn)線的應(yīng)用，大幅提高了生產(chǎn)效率。隨后滬東中華、大連船舶重工等骨干企業(yè)也相繼推進(jìn)數(shù)字化車間建設(shè)。

隨著物聯(lián)網(wǎng)、5G、云計(jì)算等技術(shù)的應(yīng)用，船舶與岸基的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)交互能力得到加強(qiáng)，網(wǎng)絡(luò)化與智能化融合階段在2019年至2025年逐步發(fā)展。在此期間，首艘自主航行的集裝箱船“智飛”號正式交付運(yùn)營；首艘具備開闊水域自主航行能力的智能型科考母船“珠海云”號也完成測試，正式交付使用；并相繼建成了智能型測試工作保障船“香洲云”號，數(shù)字孿生智能試驗(yàn)船“海豚1”號等。中國船舶工業(yè)的數(shù)字化與智能化的雙輪驅(qū)動特征尤為顯著，行業(yè)生態(tài)也從單一的船舶制造向“智能船舶+智慧港口+綠色能源”的生態(tài)體系擴(kuò)展，技術(shù)融合成為核心競爭力。

全球船舶工業(yè)正經(jīng)歷從“勞動力成本驅(qū)動”向“技術(shù)生態(tài)主導(dǎo)”的質(zhì)變。中韓在智能化與綠色化賽道上形成“雙極競爭”，而歐洲、日本憑借細(xì)分領(lǐng)域技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)維持影響力。未來，技術(shù)制高點(diǎn)的爭奪將集中在自主航行和綠色燃料領(lǐng)域。

挪威“YARA BIRKELAND”號成為全球首艘獲準(zhǔn)無人駕駛的貨輪。

知識產(chǎn)權(quán)助力智能船舶創(chuàng)新發(fā)展

知識產(chǎn)權(quán)是技術(shù)競爭中的重要載體，因此各國都在加快布局智能船舶賽道，專利在推動智能船舶技術(shù)研發(fā)以及提升產(chǎn)業(yè)競爭優(yōu)勢方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。全球范圍內(nèi)，中國、美國、日本以及歐洲在智能船舶專利申請和授權(quán)數(shù)量上遙遙領(lǐng)先于其他國家與地區(qū)，且各自呈現(xiàn)出獨(dú)特的技術(shù)發(fā)展方向。近十年，中國在智能船舶技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域的專利布局呈現(xiàn)出高速增長態(tài)勢，逐漸超越了傳統(tǒng)技術(shù)強(qiáng)國日本和美國。這一趨勢不僅凸顯了中國在智能船舶領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新能力的顯著提升，也反映了中國在全球智能船舶技術(shù)研發(fā)競爭格局中的地位變化。同時(shí)，中國作為全球造船中心，國外企業(yè)均在中國進(jìn)行大量的專利布局，相關(guān)專利占比達(dá)到12%。

中國智能船舶的專利主要涉及船舶導(dǎo)航與自主控制、船舶智能設(shè)計(jì)與制造等領(lǐng)域，創(chuàng)新主體既包括企業(yè)，還包括高校。其中高校利用自身學(xué)科優(yōu)勢在基礎(chǔ)理論等方面進(jìn)行創(chuàng)新，如武漢理工大學(xué)研發(fā)了基于AIS的船舶航行軌跡預(yù)測方法及系統(tǒng)，通過改進(jìn)具體算法，搜尋得到最優(yōu)模型參數(shù)，提高軌跡預(yù)測模型對船舶航行軌跡的預(yù)測精度和預(yù)測效率，進(jìn)而提升船舶航行安全水平。此外，高校也積極與企業(yè)合作，探索產(chǎn)學(xué)研一體化的創(chuàng)新路徑。如大連海事大學(xué)與企業(yè)共同研發(fā)了智能船舶避碰算法測試場景的自適應(yīng)生成方法，利用預(yù)測模型和聚類算法生成智能船舶避碰算法的測試場景，實(shí)現(xiàn)了對智能船舶避碰算法的全面測試；武漢理工大學(xué)也與企業(yè)合作開發(fā)了面向差異化港口的多維度數(shù)據(jù)融合方法及系統(tǒng)，用于智慧港口的數(shù)據(jù)處理，可以提高港口數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化水平，消除來自不同港口的數(shù)據(jù)差異。

在企業(yè)創(chuàng)新方面，相關(guān)船企注重在船舶智能設(shè)計(jì)與制造方面的創(chuàng)新，如江南造船研發(fā)了船舶內(nèi)裝區(qū)域設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)樹生成方法和船舶管路管線自動布局計(jì)算方法，有效提高內(nèi)裝區(qū)域設(shè)計(jì)的效率和準(zhǔn)確性；而科技型創(chuàng)新企業(yè)則注重小型無人船的研發(fā)，如珠海云洲智能科技是我國無人船方面的龍頭企業(yè)之一，截至2025年4月，其擁有智能船舶方面的有效專利180余件，研發(fā)了無人船艇的環(huán)境地圖生成方法及無人船艇感知系統(tǒng)、智能水面搬運(yùn)船等技術(shù)。

美國的相關(guān)專利技術(shù)專注于智能船舶在具體場景的應(yīng)用。如2020年的一項(xiàng)用于內(nèi)河的信息管理系統(tǒng)的技術(shù)，其基于人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)，對特定的內(nèi)河航運(yùn)進(jìn)行預(yù)測分析，解決了該內(nèi)河運(yùn)輸效率低的問題，提高了航行的安全性和效率；又如，2022年的一項(xiàng)用于海釣船舶的網(wǎng)絡(luò)組建控制方法，是基于預(yù)定模式和條件，自動地管理相關(guān)船只,從而提高海釣及捕撈效率，并減少船舶能量的消耗。

歐洲和日本的相關(guān)專利則是較多地關(guān)注環(huán)境感知技術(shù)、智能維護(hù)技術(shù)和具體場景下的船舶控制技術(shù)。日本研發(fā)了應(yīng)用于智能船舶的自主故障診斷系統(tǒng)，其采集船只的速度、航向角等多維數(shù)據(jù)，并依據(jù)采集到的數(shù)據(jù)來判斷船上不同位置的舵是否發(fā)生故障，從而實(shí)現(xiàn)船舶的智能診斷和維護(hù)；歐洲提出了海上波浪運(yùn)動預(yù)測的技術(shù)，其通過建立波浪預(yù)測模型，并利用測試浮體的XYZ三個方向的運(yùn)動數(shù)據(jù)和傳感器檢測數(shù)據(jù)的融合，對未來幾分鐘內(nèi)的波浪運(yùn)動進(jìn)行預(yù)測，用于對海上的無人船只更加精確地進(jìn)行控制。

我國首艘自主航行300TEU（標(biāo)準(zhǔn)箱）集裝箱船—— 智飛號 圖/中國船級社

開啟智能航海新篇章

當(dāng)算法開始解析洋流軌跡和氣象數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)字孿生映射出虛擬航路和船舶航向，人類與智能體共同書寫的航海敘事翻開了新的篇章。這場由人工智能驅(qū)動的變革，徹底重構(gòu)了海上航運(yùn)。在數(shù)據(jù)與鋼鐵的結(jié)合下，傳統(tǒng)航運(yùn)業(yè)正蛻變?yōu)檫B接物理世界與數(shù)字世界的超級節(jié)點(diǎn)，其迸發(fā)的能量既照亮了前路，也投下了亟待驅(qū)散的陰影。

技術(shù)的滲透悄然改變了航海規(guī)律，航運(yùn)效率的提高和污染的減少帶來了更高的經(jīng)濟(jì)效益。中遠(yuǎn)海運(yùn)集團(tuán)通過對船只航行狀態(tài)的優(yōu)化控制，在實(shí)際運(yùn)營中實(shí)現(xiàn)了船舶能效的提升和碳排的有效減少；全球航運(yùn)巨頭馬士基在船只管理中引入了預(yù)測性維護(hù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了船舶設(shè)備的智能化診斷和處理，提高了航運(yùn)的安全性。挪威“YARA BIRKELAND”號成為全球首艘獲準(zhǔn)無人駕駛的貨輪，預(yù)示著航海決策權(quán)從經(jīng)驗(yàn)豐富的船長逐步轉(zhuǎn)移至由海量數(shù)據(jù)訓(xùn)練的算法模型。曾經(jīng)依靠羅盤與六分儀丈量海洋的行業(yè)，如今正被二進(jìn)制代碼重新定義。

當(dāng)船舶的“數(shù)字大腦”開始自主決策，傳統(tǒng)秩序逐漸顯現(xiàn)裂痕。國際海事組織公約中“適任船員”的傳統(tǒng)定義，在遠(yuǎn)程操控與自主導(dǎo)航系統(tǒng)面前略顯滯后；現(xiàn)有的《海事索賠責(zé)任限制公約》《國際海上人命安全公約》等制度在制定時(shí)也均沒有考慮智能化技術(shù)的應(yīng)用。更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)還潛伏在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)層，調(diào)查報(bào)告顯示，在近年的航運(yùn)業(yè)發(fā)展中，網(wǎng)絡(luò)入侵與信息盜取已成為關(guān)鍵隱患，其在行業(yè)挑戰(zhàn)的排名中位居前列。當(dāng)價(jià)值數(shù)億美元的貨輪在海洋上演“數(shù)字迷航”時(shí)，其也暴露出智能船舶的神經(jīng)中樞遠(yuǎn)比想象中脆弱。這些困境直指一個核心命題：當(dāng)代碼開始掌舵，誰來為海上安全“兜底”？

環(huán)保需求與數(shù)字耗能的悖論也正在發(fā)酵。新一代智能船舶通過動力系統(tǒng)的控制優(yōu)化等措施，的確能削減傳統(tǒng)能源下的碳排放，但支撐其運(yùn)轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)控制中心卻成為新的能耗黑洞。智能系統(tǒng)雖然降低了單船油耗，但在全球航運(yùn)數(shù)據(jù)中心激增的算力需求下，同步催生了船舶算力集群的新能源焦慮。這些悖論在警示人類技術(shù)創(chuàng)新必須與可持續(xù)發(fā)展同頻共振。

從鄭和下西洋的帆影幢幢，到今天智能巨輪的劈波斬浪，人類征服海洋的敘事從未停歇。當(dāng)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為船舶勾勒數(shù)字航跡，當(dāng)量子通信技術(shù)加密著跨洋指令，我們或許正在見證航海文明最富張力的蛻變。未來的某天，當(dāng)年輕船員在駕駛臺與AI協(xié)同規(guī)避臺風(fēng)時(shí)，他仍會記起老船長的話：“機(jī)器能算出最經(jīng)濟(jì)的航路，但判斷何時(shí)該頂風(fēng)破浪的，永遠(yuǎn)得是活生生的人?！?這或許就是智能時(shí)代航運(yùn)業(yè)最好的模樣——科技為舟，人文作槳，共赴深藍(lán)。（作者單位：國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作湖北中心）

（文章來源：《創(chuàng)意世界》2025年7月號）

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編校：范曉華，審讀：郭麗

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