“海豚1”出征！看AI时代的“驭海之术”(2)

“实体船停止了，虚拟船可以继续航行。”张智说，这样就可以为实船预判它接下来航行的策略，预判可能的危险，并试验遇到这些危险状况时该怎样操纵，保证实船运行安全。

“我们希望将‘海豚1’的智慧‘复制’给万千船舶。但又不能一个一个地教，船舶数字孪生集成软件平台及其应用系统的作用就是要像老师一样‘传道授业’。”夏桂华告诉记者，虚实交互的平台为智能船舶测试提供一个比现实环境更多变、更丰富的“演练场”。

未来，“海豚1”所依托的高效测试、验证、运行、调度、管控平台，或可应用于自主智能船舶前期研发、中期测试、后期运营等，加快我国自主智能船舶在可达海域的应用和部署步伐。

大海中的环境瞬息万变，与船舶航行相关的因素何止万千。如何才能构建一个涵盖虚拟船、虚拟海洋、虚拟天气环境等映射现实世界，且具有精准模拟功能的推演平台呢？

夏桂华给出虚实交互的关键秘诀：“在数字孪生系统中，虚与实是动态辩证的关系，简单概括就是‘从实到虚’‘从虚到实’，最后实现‘以虚控实’。”

遵循这一原则，团队依据真实物理空间的船舶和其航行的海洋环境，构造出数字孪生船舶以及数字“赛博”海洋环境，并通过信息和人工智能技术，让虚实之间实时交互联通。

在“海豚1”的船舱里、在黄岛和哈尔滨的船舶远程数字支持控制中心，都可以看到实时“海豚1”实时同步的“虚拟船”。它不仅对本体的机械结构、主机系统、感知系统、装备部件以及管线电路系统等进行了数字再现，还与“海豚1”的感知系统、操控系统完全打通。

“虚拟船中的数字建模，可以对实体船进行远程支持控制，实现智能船舶的自主航行、自动靠离泊和自动避碰等作业环节。”张智说，“海豚1”的落地解决了基于数字孪生技术实现船舶远程数字支持自主航行的关键问题，为未来基于远程支持的智能船舶和海洋工程装备自主航行和作业提供基础技术支撑。

两次原始创新扎牢技术根基

“这并非一个全新的领域。”团队系统首席蔡成涛教授说，工业数字化是新型工业化的一部分。世界各国在多年前就纷纷开启了数字孪生智能船舶的研制。例如，韩国2012年开始建造智能船舶，以促进船舶的信息化、自动化、智能化以及绿色节能发展。

中国的选择是：谋定而后动。

2015年，哈尔滨工程大学与中船集团702所共同牵头，与多家船海学科技术优势科研院所和高校协同攻关，研发全球第一座数值水池虚拟试验系统V1.0，通过了中国船级社和法国BV船级社的国内、国际双认证。

这是世界上首次实现的亿级网格量的大规模高效并行计算，它能够为船舶与海洋工程设计、试航和运行提供极为精细的水动力性能模拟。

“当时的潮流是数据驱动，就像会下围棋的阿尔法狗，在一定的算法支持下，通过海量数据集训练产生固定任务中的‘智能’。”张智说，但夏桂华没有带领团队走这条路。

“数据很重要，但模型才是性能的魂。两者相互磨合，才能在一定算力的基础上实现高精度运算。”夏桂华说，要在船舶工业中落地应用的数字化系统必须满足两个条件：首先需要建立尽可能精准的模型，其次要通过数据驱动模型迭代升级。

毋庸讳言，信息技术领域有一条不变的铁律：惟有掌握代码，才能决定迭代的节奏。

正因如此，当2019年智能船舶与数字孪生技术的研究开始实施时，夏桂华再次选择了源头创新。