港口界“阿爾法狗”！全球首套類腦智能智慧港口系統(tǒng)正式投用
2017-12-05 14:34 來源：中國(guó)經(jīng)濟(jì)周刊
“一帶一路”倡議下，港口“智慧升級(jí)”成為下一輪競(jìng)爭(zhēng)核心，港口業(yè)從機(jī)械時(shí)代轉(zhuǎn)向人工智能時(shí)代已成為國(guó)內(nèi)大型港口集團(tuán)的共識(shí)。12月4日，上海類腦強(qiáng)人工智能公司——西井科技開發(fā)出全球首套類腦智能智慧港口系統(tǒng)——WellOcean(一期：人工智能智慧理貨系統(tǒng))。招商局集團(tuán)旗下大榭招商國(guó)際碼頭首“嘗鮮”，成為全球第一個(gè)引入人工智能應(yīng)用的集裝箱碼頭。WellOcean系統(tǒng)也以“快、準(zhǔn)、穩(wěn)”幫助該碼頭真正實(shí)現(xiàn)了首次“智慧理貨”。
據(jù)介紹，WellOcean(一期：人工智能智慧理貨系統(tǒng))通過視覺人工智能方式對(duì)標(biāo)準(zhǔn)集裝箱的箱號(hào)、箱型、內(nèi)集卡作業(yè)號(hào)、車道、空/滿集卡、裝/卸船狀態(tài)、單小箱壓箱位置、前后箱門朝向等實(shí)現(xiàn)了極高準(zhǔn)確率的自主識(shí)別，因此也被招商局碼頭領(lǐng)導(dǎo)戲稱為港口界的“阿爾法狗”。
箱號(hào)識(shí)別關(guān)系碼頭理貨效率
理貨，指的是船方或貨主根據(jù)運(yùn)輸合同，在裝運(yùn)港和卸貨港收受和交付貨物時(shí)，委托港口的理貨機(jī)構(gòu)代理完成的在港口對(duì)貨物進(jìn)行計(jì)數(shù)、檢查貨物殘損、指導(dǎo)裝艙積載、制作有關(guān)單證等工作。
識(shí)別集裝箱號(hào)在港口業(yè)務(wù)中為何如此重要?記者從相關(guān)港口管理人員了解到，理貨具有把持“進(jìn)口貨第一關(guān)，出口貨最后一關(guān)”的職能，而集裝箱的箱號(hào)作為集裝箱在整個(gè)港區(qū)裝卸船、堆放、驗(yàn)殘、出關(guān)等作業(yè)時(shí)流轉(zhuǎn)的依據(jù)，將直接影響理貨公正性，以及整個(gè)港口大數(shù)據(jù)系統(tǒng)的流轉(zhuǎn)。
集裝箱箱號(hào)的識(shí)別難度在哪?WellOcean技術(shù)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人顧榮琦介紹，這是由于集裝箱的箱號(hào)橫豎排列不定，且箱號(hào)并非在平面，而是寫在曲面上，字符區(qū)域附近有非常復(fù)雜的紋理與噪聲，若再出現(xiàn)油漆脫落等復(fù)雜背景，將極大增加箱號(hào)的辨識(shí)難度。
據(jù)悉，運(yùn)用現(xiàn)行傳統(tǒng)OCR(Optical Character Recognition,光學(xué)字符識(shí)別)技術(shù)手段，集裝箱號(hào)的識(shí)別準(zhǔn)確率僅為80%——85%，并時(shí)不時(shí)需連接港口數(shù)據(jù)庫以進(jìn)行人力校驗(yàn)補(bǔ)正。且傳統(tǒng)技術(shù)難以識(shí)別油漆脫落等瑕疵集裝箱編號(hào)，因此各港口還要配備大量的理貨人員專門記錄集裝箱號(hào)，再人工錄入系統(tǒng)，以保證集裝箱能被正確地裝卸。
相關(guān)統(tǒng)計(jì)，港口理貨人員人工記錄集裝箱號(hào)的平均準(zhǔn)確率為92%。這意味著，依賴?yán)碡浫藛T采集箱號(hào)，不僅影響理貨效率的提升，且岸邊理貨人員長(zhǎng)期在裝卸船車道上工作，也存在潛在作業(yè)安全隱患和身體健康危害，加上勞動(dòng)強(qiáng)度大，理貨人員流動(dòng)率較高，港口也常常難招到合適工人。
集裝箱殘損字符輕松識(shí)別
當(dāng)人工智能引入傳統(tǒng)理貨業(yè)務(wù)后，在作業(yè)效率、查驗(yàn)箱損、理貨數(shù)據(jù)采集等物流鏈的多環(huán)節(jié)便有了用武之地。去年12月，WellOcean系統(tǒng)一期在大榭招商國(guó)際碼頭全面上線以來，標(biāo)準(zhǔn)集裝箱的箱號(hào)的采集、記錄識(shí)別準(zhǔn)確率已接近100%。
到底西井科技的系統(tǒng)是如何訓(xùn)練一臺(tái)“機(jī)器”迅速、準(zhǔn)確地讀出上面的箱號(hào)呢?
顧榮琦道出了其中的奧秘，“正是通過我們自主研發(fā)出的人工智能硬件和西井獨(dú)有算法相結(jié)合，利用機(jī)器學(xué)習(xí)來提升箱號(hào)識(shí)別效率，從而大為縮短集裝箱在碼頭的檢驗(yàn)時(shí)間。”
過去，采用傳統(tǒng)OCR識(shí)別箱號(hào)，需要空中觸發(fā)攝像機(jī)拍照后臺(tái)分析。而西井已實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)識(shí)別，在集裝箱裝卸過程中無需停頓，在不影響正常作業(yè)的情況下，實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)識(shí)別，遠(yuǎn)超越人肉眼的識(shí)別速度。這意味著，碼頭工作效率大幅度提升，未來碼頭突破原有設(shè)計(jì)吞吐量變成現(xiàn)實(shí)。
WellOcean系統(tǒng)一期最大優(yōu)勢(shì)就是能像“人”一樣自主識(shí)別出現(xiàn)生銹、油漆剝落等缺損字符的集裝箱號(hào)，而這是傳統(tǒng)OCR技術(shù)目前無法做到的。
顧榮琦表示，WellOcean系統(tǒng)具有“自我學(xué)習(xí),自我實(shí)時(shí)提高”的特點(diǎn)，即使面對(duì)字符缺損，也能在人腦反映過來前，極速認(rèn)出正確的數(shù)字與字母，識(shí)別準(zhǔn)確率已接近100%，顯然該系統(tǒng)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了人類識(shí)別的平均準(zhǔn)確率。
裝卸不停頓多車道自動(dòng)識(shí)別
顧榮琦稱，WellOcean系統(tǒng)一期除識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)集裝箱的箱號(hào)，還包括自主識(shí)別箱型、內(nèi)集卡作業(yè)號(hào)、車道、空/滿集卡、裝/卸船狀態(tài)、單小箱壓箱位置、前后箱門朝向，殘圖片實(shí)時(shí)抓拍保存等多功能。其中，雙集裝箱作業(yè)時(shí)能同步識(shí)別兩個(gè)不同集裝箱號(hào)，單小箱作業(yè)時(shí)能識(shí)別集裝箱是靠近車頭還是車尾等位置。上述所有這些識(shí)別，均已做到裝卸作業(yè)不停頓同步完成。
考慮到碼頭作業(yè)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程，多個(gè)車道上的車輛行駛線路復(fù)雜，加之卡車岸橋放置集裝箱位置不一，傳統(tǒng)OCR識(shí)別技術(shù)對(duì)攝像頭的安裝條件和數(shù)量有較高要求。另外，集卡行駛和箱體的上載下放過程中也會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)，種種因素疊加都會(huì)影響識(shí)別準(zhǔn)確率。
而WellOcean則能打破這些限制，系統(tǒng)可自動(dòng)識(shí)別集裝箱所在車道，從遠(yuǎn)至近同時(shí)進(jìn)行追蹤識(shí)別，像“人”一樣去判斷思考。即使當(dāng)雙集裝箱同時(shí)出現(xiàn)在畫面進(jìn)行作業(yè)、集裝箱靠近車頭或車尾等情況，系統(tǒng)亦能做到裝卸作業(yè)不停頓，同步快速讀出所需數(shù)據(jù)。
可適應(yīng)各類極端復(fù)雜環(huán)境
有意思的是，WellOcean系統(tǒng)通過機(jī)器的“自我學(xué)習(xí)”后，不但超越了港口理貨人員的工作效率，還能克服各種極端情況和復(fù)雜環(huán)境的條件限制，保持系統(tǒng)高效和穩(wěn)定性。
由于集裝箱的作業(yè)通常在露天環(huán)境完成，易受到港口所在地的氣候、光線條件影響，如雨雪、晴天強(qiáng)光、黑夜弱光……目前傳統(tǒng)技術(shù)受自然因素干擾大，而WellOcean系統(tǒng)則不受風(fēng)雨、光線強(qiáng)弱等自然條件限制。
比如，夏日常有的高溫天，有時(shí)一陣?yán)子赀^后，碼頭路面上升起熱騰騰的霧氣，往往會(huì)影響視頻畫面的清晰度，加之作業(yè)時(shí)攝像頭常出現(xiàn)抖動(dòng)，傳統(tǒng)識(shí)別技術(shù)難以正常工作，而WellOcean系統(tǒng)依舊能快速識(shí)別出正確的箱號(hào)。
另外，在太陽強(qiáng)光或者夜間燈光下，即便箱號(hào)字體被陰影覆蓋，系統(tǒng)的識(shí)別率也能保持高水準(zhǔn)。對(duì)于那些特定的黑色字體、白底黑字，系統(tǒng)自主識(shí)別箱號(hào)同樣又快又準(zhǔn)。
硬件與人力成本雙雙下降
據(jù)了解，傳統(tǒng)OCR識(shí)別技術(shù)對(duì)攝像頭配置數(shù)量、角度、光線要求苛刻，且往往需要觸發(fā)攝像頭進(jìn)行拍照，前期的集成設(shè)備投入和后期的維護(hù)成本均比較高。與之相比，WellOcean系統(tǒng)在硬件投入方面優(yōu)勢(shì)明顯，攝像頭需求少 ，自然降低施工及維護(hù)成本。同時(shí)，系統(tǒng)無需觸發(fā)裝置，可大幅減少因?yàn)橐驘o法啟動(dòng)觸發(fā)裝置的這部分影響，自然也直接節(jié)約了觸發(fā)硬件成本。
依靠WellOcean系統(tǒng)在碼頭代替人工識(shí)別箱號(hào)，不但確保了理貨的第三方的公正性，降低港口操作成本，提高海關(guān)的監(jiān)管力度;同時(shí)也能改善理貨員的工作環(huán)境，從根本上解決理貨行業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作時(shí)間長(zhǎng)的問題，有效降低了安全風(fēng)險(xiǎn)，也降低了人力成本。
對(duì)此，寧波大榭招商國(guó)際碼頭有限公司董事副總經(jīng)理?xiàng)钯s深有體會(huì)，他表示，開展人工智能理貨后，碼頭實(shí)現(xiàn)無人化保證安全的同時(shí)，箱號(hào)出錯(cuò)率降低到零，“理貨工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低，一下子從藍(lán)領(lǐng)工人升級(jí)到白領(lǐng)。原來刮風(fēng)下雨，酷暑嚴(yán)寒，碼頭作業(yè)環(huán)境惡劣，理貨人員流動(dòng)性很大。現(xiàn)在女性理貨員從碼頭后撤到良好環(huán)境的辦公室，她們只需要在異常時(shí)輸入即可，所以大多數(shù)時(shí)間挺空閑的，可以喝喝咖啡吃吃零食，甚至夜班一些員工就直接睡著了。”
據(jù)悉，人工智能理貨也大大節(jié)約了碼頭人力成本，原來16個(gè)岸橋3班倒，需48名理貨員。楊賡透露，在使用該套系統(tǒng)后，目前碼頭理貨(內(nèi)理)人員已減少一半，“原先一臺(tái)橋吊需要一名理貨人員，現(xiàn)在一名理貨員至少可操作2臺(tái)以上岸橋，具備了操作多臺(tái)橋吊能力。”
圍繞生態(tài)打造真正人工智能港口
楊賡說，碼頭致力于把水榭港灣打造成員工的快樂家園，圍繞一流的集裝箱碼頭開展科技創(chuàng)新，和西井科技的合作正是認(rèn)準(zhǔn)西井的技術(shù)是世界前沿的技術(shù)，“說實(shí)話，港口行業(yè)因相對(duì)封閉，大型IT公司并不會(huì)針對(duì)碼頭行業(yè)投入有針對(duì)碼頭行業(yè)特性的研發(fā)和產(chǎn)品，但是集裝箱碼頭發(fā)展速度快，對(duì)自動(dòng)化和智能化有很多的需求。”
“西井科技的芯片加算法模式，實(shí)現(xiàn)‘快準(zhǔn)穩(wěn)’基于碼頭行業(yè)的智能視頻識(shí)別系統(tǒng)，針對(duì)碼頭的痛點(diǎn)提供一套統(tǒng)一解決方案，應(yīng)用前景會(huì)非常廣闊。” 楊賡表示。
隨著越來越多的港口開始使用西井科技的人工智能理貨系統(tǒng)后，在得到客戶的認(rèn)可后，目前西井科技繼續(xù)圍繞自身的人工智能硬件和港口需求，縱深挖掘人工智能與港口行業(yè)更多的結(jié)合。
2017年，西井科技連續(xù)推出了在港口堆場(chǎng)內(nèi)、在港口進(jìn)出閘的二期、三期系統(tǒng)，受到港口業(yè)內(nèi)人士的好評(píng)。
西井科技市場(chǎng)總監(jiān)趙楨表示，西井科技對(duì)在港口行業(yè)的人工智能應(yīng)用場(chǎng)景已做了詳細(xì)周密的調(diào)研，未來將從局部人工智能轉(zhuǎn)向港口全局人工智能。目前WellOcean系統(tǒng)后續(xù)幾期開發(fā)已在同步推進(jìn)，不久將問世，“公司的目標(biāo)只有一個(gè)：全球首個(gè)全人工智能港口，通過大幅度降低港口運(yùn)營(yíng)和管理成本來產(chǎn)生更大的間接經(jīng)濟(jì)效益，推動(dòng)集裝箱貿(mào)易物流鏈的各環(huán)節(jié)成本逐漸下降，打造真正意義上的人工智能港口。”
據(jù)介紹，人工智能碼頭與自動(dòng)化碼頭有著本質(zhì)區(qū)別，不能簡(jiǎn)單將自動(dòng)化碼頭與人工智能碼頭劃上等號(hào)。
自動(dòng)化碼頭是遠(yuǎn)程自動(dòng)化的概念，并不是說沒有操作人員，而是操作人員在后臺(tái)去遠(yuǎn)程操控。這些現(xiàn)有的自動(dòng)化碼頭均為新建碼頭，碼頭需要較高投入，作為投資商，何時(shí)收回成本需要細(xì)細(xì)考量。目前大部分港口是不可承受的。同時(shí)，由于受自動(dòng)化技術(shù)的局限性，現(xiàn)在已運(yùn)營(yíng)的碼頭是不可能“大動(dòng)干戈”去停工一長(zhǎng)段時(shí)間改建為自動(dòng)化碼頭。
目前全球所有的自動(dòng)化碼頭都還不能稱為真正意義上的人工智能碼頭，并未用使用真正意義的人工智能技術(shù)。
而西井科技倡導(dǎo)的人工智能碼頭是針對(duì)現(xiàn)有已經(jīng)運(yùn)營(yíng)的集裝箱碼頭通過人工智能技術(shù)的嵌入實(shí)現(xiàn)，這樣就使得很多中小碼頭都在未來可以實(shí)現(xiàn)人力成本降低與效率提升。人工智能碼頭是在原有在運(yùn)營(yíng)的碼頭上改造升級(jí)，效率在未來將大大超越現(xiàn)在的自動(dòng)化碼頭。
隨著“一帶一路”倡議的不斷深化，全球貿(mào)易大幅度回暖，全球現(xiàn)有近2000個(gè)集裝箱碼頭都將面臨效率提升、人力成本增加的現(xiàn)實(shí)問題，人工智能的港口應(yīng)用恰逢其時(shí)。
不分大小服務(wù)全國(guó)、海外港口
2013年我國(guó)成為世界第一貨物貿(mào)易大國(guó)，海運(yùn)貨物貿(mào)易額占我國(guó)對(duì)外貿(mào)易總額的65%左右，且90%以上的外貿(mào)貨物通過海運(yùn)完成。2016年底，在全球排名前十的港口中有七個(gè)位于中國(guó)，總集裝箱吞吐量所占比重已占到全球七成。
就在今年，人工智能首次寫入2017政府工作報(bào)告。隨著“一帶一路”倡議的持續(xù)推進(jìn)，中國(guó)港口正掀起人工智能碼頭改造的熱潮。
采訪中，趙楨表示：“中國(guó)港口對(duì)新技術(shù)的向往是令人想不到的。原以為大型港口集團(tuán)會(huì)比較感興趣，想不到中小集裝箱碼頭也是不甘落后。原來我們?nèi)ジ劭谕扑]，現(xiàn)在越來越多的國(guó)內(nèi)大港領(lǐng)導(dǎo)跑到上海來與我們洽談。一些港口領(lǐng)導(dǎo)甚至特意邀請(qǐng)我們技術(shù)人員去為他們普及人工智能知識(shí)，我們覺得這更拉近了我們與港口的距離。”
截止目前，西井科技已經(jīng)與全國(guó)前十港口中的幾家簽訂了協(xié)議，與很多港口的項(xiàng)目正在建設(shè)過程中。
粵港澳大灣區(qū)內(nèi)的珠海港集團(tuán)控股企業(yè)珠海港信已與公司簽署《戰(zhàn)略合作框架協(xié)議》，建立全面戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系。雙方將聯(lián)合攜手開發(fā)智慧港口人工智能領(lǐng)域的解決方案，利用人工智能創(chuàng)新技術(shù)進(jìn)行智慧港口的升級(jí)換代，把握“一帶一路”和粵港澳大灣區(qū)的發(fā)展機(jī)遇，打造西江人工智能港口群。
趙楨說：“中國(guó)人工智能創(chuàng)新服務(wù)于國(guó)家戰(zhàn)略，應(yīng)用在中國(guó)企業(yè)，這是我們整個(gè)年輕團(tuán)隊(duì)的夢(mèng)想。特別是港口行業(yè)。中國(guó)的人工智能能邁向國(guó)際，中國(guó)港口行業(yè)肯定是最有可能的行業(yè)之一。我們覺得上海國(guó)際航運(yùn)中心建設(shè)和上海自由貿(mào)易港區(qū)建設(shè)，都將離不開新技術(shù)。上海也應(yīng)有與之配套相適應(yīng)的世界級(jí)港口人工智能配套服務(wù)商。我們正致力于將類腦智慧港口系統(tǒng)(WellOcean)打造成為世界港口智慧化標(biāo)桿系統(tǒng)，推動(dòng)類腦智能港口行業(yè)應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。”
上海科創(chuàng)企業(yè)爭(zhēng)創(chuàng)創(chuàng)新發(fā)展先行者
短短一年半時(shí)間，西井科技的港口智慧系統(tǒng)引來國(guó)內(nèi)外港口集團(tuán)關(guān)注的原因何在?
趙楨稱，這不僅在于公司自身的努力，更在于良好的大發(fā)展環(huán)境。國(guó)家層面把人工智能定位國(guó)家戰(zhàn)略后，上海市也在近期出臺(tái)推動(dòng)人工智能發(fā)展的實(shí)施意見，明確提出了利用圖像識(shí)別和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，推動(dòng)口岸監(jiān)管、港口物流等業(yè)務(wù)智能化。
“上海市有關(guān)部門也很支持我們，今年我們的人工智能港口系統(tǒng)已獲得上海市2017年軟件和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項(xiàng)資金支持項(xiàng)目。另外我們所在的長(zhǎng)寧區(qū)各級(jí)部門都在關(guān)心和支持公司發(fā)展，非常感謝他們。” 趙楨說。
談及未來，趙楨表示作為上海本土的人工智能公司更應(yīng)主動(dòng)作為，不斷突破自我，爭(zhēng)做上海科創(chuàng)創(chuàng)新發(fā)展的先行者。隨著WellOcean系統(tǒng)功能的不斷拓展和優(yōu)化，西井科技已開始承接外省市海關(guān)監(jiān)管作業(yè)區(qū)的智慧海關(guān)監(jiān)管人工智能應(yīng)用。不僅如此，隨著海鐵聯(lián)運(yùn)不斷發(fā)展，未來內(nèi)陸的眾多集裝箱轉(zhuǎn)運(yùn)中心、物流保稅區(qū)等都可以運(yùn)用該系統(tǒng)。（宋杰）
企業(yè)介紹
westwell lab成立于2015年5月，是一間專注研究Neuromorphic Engineering神經(jīng)形態(tài)工程的類腦強(qiáng)人工智能商業(yè)公司。westwell lab致力構(gòu)造一種完全跳脫于馮諾依曼結(jié)構(gòu)的神經(jīng)形態(tài)的芯片結(jié)構(gòu)——即模擬人腦神經(jīng)元工作原理而制造出的芯片，它既具備人腦的學(xué)習(xí)能力，又具備強(qiáng)大的特定運(yùn)算能力，僅需一塊郵票大小的芯片，就能模仿人類大腦在短時(shí)間內(nèi)處理海量的感官信息。這些基于人腦啟發(fā)的芯片可以通過掌上設(shè)備的感應(yīng)與智能化的應(yīng)用，改變移動(dòng)生活，而且它們不需要WiFi……
低功耗，高效率，無需聯(lián)網(wǎng)，正是這些優(yōu)勢(shì)，彰顯了這顆芯片的不凡所在。當(dāng)你設(shè)定完某個(gè)目標(biāo)后，我們創(chuàng)造出的這顆芯片，就會(huì)用人類的思考方式為你去實(shí)現(xiàn)它，而我們也寄希望用這種方式來改變你的生活。
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