港口界“阿爾法狗”！全球首套類腦智能智慧港口系統正式投用
2017-12-05 14:34 來源：中國經濟周刊
“一帶一路”倡議下，港口“智慧升級”成為下一輪競爭核心，港口業從機械時代轉向人工智能時代已成為國內大型港口集團的共識。12月4日，上海類腦強人工智能公司——西井科技開發出全球首套類腦智能智慧港口系統——WellOcean(一期：人工智能智慧理貨系統)。招商局集團旗下大榭招商國際碼頭首“嘗鮮”，成為全球第一個引入人工智能應用的集裝箱碼頭。WellOcean系統也以“快、準、穩”幫助該碼頭真正實現了首次“智慧理貨”。
據介紹，WellOcean(一期：人工智能智慧理貨系統)通過視覺人工智能方式對標準集裝箱的箱號、箱型、內集卡作業號、車道、空/滿集卡、裝/卸船狀態、單小箱壓箱位置、前后箱門朝向等實現了極高準確率的自主識別，因此也被招商局碼頭領導戲稱為港口界的“阿爾法狗”。
箱號識別關系碼頭理貨效率
理貨，指的是船方或貨主根據運輸合同，在裝運港和卸貨港收受和交付貨物時，委托港口的理貨機構代理完成的在港口對貨物進行計數、檢查貨物殘損、指導裝艙積載、制作有關單證等工作。
識別集裝箱號在港口業務中為何如此重要?記者從相關港口管理人員了解到，理貨具有把持“進口貨第一關，出口貨最后一關”的職能，而集裝箱的箱號作為集裝箱在整個港區裝卸船、堆放、驗殘、出關等作業時流轉的依據，將直接影響理貨公正性，以及整個港口大數據系統的流轉。
集裝箱箱號的識別難度在哪?WellOcean技術團隊負責人顧榮琦介紹，這是由于集裝箱的箱號橫豎排列不定，且箱號并非在平面，而是寫在曲面上，字符區域附近有非常復雜的紋理與噪聲，若再出現油漆脫落等復雜背景，將極大增加箱號的辨識難度。
據悉，運用現行傳統OCR(Optical Character Recognition,光學字符識別)技術手段，集裝箱號的識別準確率僅為80%——85%，并時不時需連接港口數據庫以進行人力校驗補正。且傳統技術難以識別油漆脫落等瑕疵集裝箱編號，因此各港口還要配備大量的理貨人員專門記錄集裝箱號，再人工錄入系統，以保證集裝箱能被正確地裝卸。
相關統計，港口理貨人員人工記錄集裝箱號的平均準確率為92%。這意味著，依賴理貨人員采集箱號，不僅影響理貨效率的提升，且岸邊理貨人員長期在裝卸船車道上工作，也存在潛在作業安全隱患和身體健康危害，加上勞動強度大，理貨人員流動率較高，港口也常常難招到合適工人。
集裝箱殘損字符輕松識別
當人工智能引入傳統理貨業務后，在作業效率、查驗箱損、理貨數據采集等物流鏈的多環節便有了用武之地。去年12月，WellOcean系統一期在大榭招商國際碼頭全面上線以來，標準集裝箱的箱號的采集、記錄識別準確率已接近100%。
到底西井科技的系統是如何訓練一臺“機器”迅速、準確地讀出上面的箱號呢?
顧榮琦道出了其中的奧秘，“正是通過我們自主研發出的人工智能硬件和西井獨有算法相結合，利用機器學習來提升箱號識別效率，從而大為縮短集裝箱在碼頭的檢驗時間?！?/span>
過去，采用傳統OCR識別箱號，需要空中觸發攝像機拍照后臺分析。而西井已實現了動態識別，在集裝箱裝卸過程中無需停頓，在不影響正常作業的情況下，實現毫秒級識別，遠超越人肉眼的識別速度。這意味著，碼頭工作效率大幅度提升，未來碼頭突破原有設計吞吐量變成現實。
WellOcean系統一期最大優勢就是能像“人”一樣自主識別出現生銹、油漆剝落等缺損字符的集裝箱號，而這是傳統OCR技術目前無法做到的。
顧榮琦表示，WellOcean系統具有“自我學習,自我實時提高”的特點，即使面對字符缺損，也能在人腦反映過來前，極速認出正確的數字與字母，識別準確率已接近100%，顯然該系統已遠遠超越了人類識別的平均準確率。
裝卸不停頓多車道自動識別
顧榮琦稱，WellOcean系統一期除識別標準集裝箱的箱號，還包括自主識別箱型、內集卡作業號、車道、空/滿集卡、裝/卸船狀態、單小箱壓箱位置、前后箱門朝向，殘圖片實時抓拍保存等多功能。其中，雙集裝箱作業時能同步識別兩個不同集裝箱號，單小箱作業時能識別集裝箱是靠近車頭還是車尾等位置。上述所有這些識別，均已做到裝卸作業不停頓同步完成。
考慮到碼頭作業是一個動態的過程，多個車道上的車輛行駛線路復雜，加之卡車岸橋放置集裝箱位置不一，傳統OCR識別技術對攝像頭的安裝條件和數量有較高要求。另外，集卡行駛和箱體的上載下放過程中也會產生震動，種種因素疊加都會影響識別準確率。
而WellOcean則能打破這些限制，系統可自動識別集裝箱所在車道，從遠至近同時進行追蹤識別，像“人”一樣去判斷思考。即使當雙集裝箱同時出現在畫面進行作業、集裝箱靠近車頭或車尾等情況，系統亦能做到裝卸作業不停頓，同步快速讀出所需數據。
可適應各類極端復雜環境
有意思的是，WellOcean系統通過機器的“自我學習”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雜環境的條件限制，保持系統高效和穩定性。
由于集裝箱的作業通常在露天環境完成，易受到港口所在地的氣候、光線條件影響，如雨雪、晴天強光、黑夜弱光……目前傳統技術受自然因素干擾大，而WellOcean系統則不受風雨、光線強弱等自然條件限制。
比如，夏日常有的高溫天，有時一陣雷雨過后，碼頭路面上升起熱騰騰的霧氣，往往會影響視頻畫面的清晰度，加之作業時攝像頭常出現抖動，傳統識別技術難以正常工作，而WellOcean系統依舊能快速識別出正確的箱號。
另外，在太陽強光或者夜間燈光下，即便箱號字體被陰影覆蓋，系統的識別率也能保持高水準。對于那些特定的黑色字體、白底黑字，系統自主識別箱號同樣又快又準。
硬件與人力成本雙雙下降
據了解，傳統OCR識別技術對攝像頭配置數量、角度、光線要求苛刻，且往往需要觸發攝像頭進行拍照，前期的集成設備投入和后期的維護成本均比較高。與之相比，WellOcean系統在硬件投入方面優勢明顯，攝像頭需求少 ，自然降低施工及維護成本。同時，系統無需觸發裝置，可大幅減少因為因無法啟動觸發裝置的這部分影響，自然也直接節約了觸發硬件成本。
依靠WellOcean系統在碼頭代替人工識別箱號，不但確保了理貨的第三方的公正性，降低港口操作成本，提高海關的監管力度;同時也能改善理貨員的工作環境，從根本上解決理貨行業勞動強度大、工作時間長的問題，有效降低了安全風險，也降低了人力成本。
對此，寧波大榭招商國際碼頭有限公司董事副總經理楊賡深有體會，他表示，開展人工智能理貨后，碼頭實現無人化保證安全的同時，箱號出錯率降低到零，“理貨工人的勞動強度大大降低，一下子從藍領工人升級到白領。原來刮風下雨，酷暑嚴寒，碼頭作業環境惡劣，理貨人員流動性很大。現在女性理貨員從碼頭后撤到良好環境的辦公室，她們只需要在異常時輸入即可，所以大多數時間挺空閑的，可以喝喝咖啡吃吃零食，甚至夜班一些員工就直接睡著了?！?/span>
據悉，人工智能理貨也大大節約了碼頭人力成本，原來16個岸橋3班倒，需48名理貨員。楊賡透露，在使用該套系統后，目前碼頭理貨(內理)人員已減少一半，“原先一臺橋吊需要一名理貨人員，現在一名理貨員至少可操作2臺以上岸橋，具備了操作多臺橋吊能力?！?/span>
圍繞生態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新，和西井科技的合作正是認準西井的技術是世界前沿的技術，“說實話，港口行業因相對封閉，大型IT公司并不會針對碼頭行業投入有針對碼頭行業特性的研發和產品，但是集裝箱碼頭發展速度快，對自動化和智能化有很多的需求。”
“西井科技的芯片加算法模式，實現‘快準穩’基于碼頭行業的智能視頻識別系統，針對碼頭的痛點提供一套統一解決方案，應用前景會非常廣闊?！?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后，在得到客戶的認可后，目前西井科技繼續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更多的結合。
2017年，西井科技連續推出了在港口堆場內、在港口進出閘的二期、三期系統，受到港口業內人士的好評。
西井科技市場總監趙楨表示，西井科技對在港口行業的人工智能應用場景已做了詳細周密的調研，未來將從局部人工智能轉向港口全局人工智能。目前WellOcean系統后續幾期開發已在同步推進，不久將問世，“公司的目標只有一個：全球首個全人工智能港口，通過大幅度降低港口運營和管理成本來產生更大的間接經濟效益，推動集裝箱貿易物流鏈的各環節成本逐漸下降，打造真正意義上的人工智能港口。”
據介紹，人工智能碼頭與自動化碼頭有著本質區別，不能簡單將自動化碼頭與人工智能碼頭劃上等號。
自動化碼頭是遠程自動化的概念，并不是說沒有操作人員，而是操作人員在后臺去遠程操控。這些現有的自動化碼頭均為新建碼頭，碼頭需要較高投入，作為投資商，何時收回成本需要細細考量。目前大部分港口是不可承受的。同時，由于受自動化技術的局限性，現在已運營的碼頭是不可能“大動干戈”去停工一長段時間改建為自動化碼頭。
目前全球所有的自動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。
而西井科技倡導的人工智能碼頭是針對現有已經運營的集裝箱碼頭通過人工智能技術的嵌入實現，這樣就使得很多中小碼頭都在未來可以實現人力成本降低與效率提升。人工智能碼頭是在原有在運營的碼頭上改造升級，效率在未來將大大超越現在的自動化碼頭。
隨著“一帶一路”倡議的不斷深化，全球貿易大幅度回暖，全球現有近2000個集裝箱碼頭都將面臨效率提升、人力成本增加的現實問題，人工智能的港口應用恰逢其時。
不分大小服務全國、海外港口
2013年我國成為世界第一貨物貿易大國，海運貨物貿易額占我國對外貿易總額的65%左右，且90%以上的外貿貨物通過海運完成。2016年底，在全球排名前十的港口中有七個位于中國，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政府工作報告。隨著“一帶一路”倡議的持續推進，中國港口正掀起人工智能碼頭改造的熱潮。
采訪中，趙楨表示：“中國港口對新技術的向往是令人想不到的。原以為大型港口集團會比較感興趣，想不到中小集裝箱碼頭也是不甘落后。原來我們去港口推薦，現在越來越多的國內大港領導跑到上海來與我們洽談。一些港口領導甚至特意邀請我們技術人員去為他們普及人工智能知識，我們覺得這更拉近了我們與港口的距離?！?/span>
截止目前，西井科技已經與全國前十港口中的幾家簽訂了協議，與很多港口的項目正在建設過程中。
粵港澳大灣區內的珠海港集團控股企業珠海港信已與公司簽署《戰略合作框架協議》，建立全面戰略合作伙伴關系。雙方將聯合攜手開發智慧港口人工智能領域的解決方案，利用人工智能創新技術進行智慧港口的升級換代，把握“一帶一路”和粵港澳大灣區的發展機遇，打造西江人工智能港口群。
趙楨說：“中國人工智能創新服務于國家戰略，應用在中國企業，這是我們整個年輕團隊的夢想。特別是港口行業。中國的人工智能能邁向國際，中國港口行業肯定是最有可能的行業之一。我們覺得上海國際航運中心建設和上海自由貿易港區建設，都將離不開新技術。上海也應有與之配套相適應的世界級港口人工智能配套服務商。我們正致力于將類腦智慧港口系統(WellOcean)打造成為世界港口智慧化標桿系統，推動類腦智能港口行業應用的產業化進程?！?/span>
上?？苿撈髽I爭創創新發展先行者
短短一年半時間，西井科技的港口智慧系統引來國內外港口集團關注的原因何在?
趙楨稱，這不僅在于公司自身的努力，更在于良好的大發展環境。國家層面把人工智能定位國家戰略后，上海市也在近期出臺推動人工智能發展的實施意見，明確提出了利用圖像識別和機器學習技術，推動口岸監管、港口物流等業務智能化。
“上海市有關部門也很支持我們，今年我們的人工智能港口系統已獲得上海市2017年軟件和集成電路產業發展專項資金支持項目。另外我們所在的長寧區各級部門都在關心和支持公司發展，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主動作為，不斷突破自我，爭做上?？苿搫撔掳l展的先行者。隨著WellOcean系統功能的不斷拓展和優化，西井科技已開始承接外省市海關監管作業區的智慧海關監管人工智能應用。不僅如此，隨著海鐵聯運不斷發展，未來內陸的眾多集裝箱轉運中心、物流保稅區等都可以運用該系統。（宋杰）
企業介紹
westwell lab成立于2015年5月，是一間專注研究Neuromorphic Engineering神經形態工程的類腦強人工智能商業公司。westwell lab致力構造一種完全跳脫于馮諾依曼結構的神經形態的芯片結構——即模擬人腦神經元工作原理而制造出的芯片，它既具備人腦的學習能力，又具備強大的特定運算能力，僅需一塊郵票大小的芯片，就能模仿人類大腦在短時間內處理海量的感官信息。這些基于人腦啟發的芯片可以通過掌上設備的感應與智能化的應用，改變移動生活，而且它們不需要WiFi……
低功耗，高效率，無需聯網，正是這些優勢，彰顯了這顆芯片的不凡所在。當你設定完某個目標后，我們創造出的這顆芯片，就會用人類的思考方式為你去實現它，而我們也寄希望用這種方式來改變你的生活。
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