港口界“阿尔法狗”！全球首套类脑智能智慧港口系统正式投用
2017-12-05 14:34 来源：中国经济周刊
“一带一路”倡议下，港口“智慧升级”成为下一轮竞争核心，港口业从机械时代转向人工智能时代已成为国内大型港口集团的共识。12月4日，上海类脑强人工智能公司——西井科技开发出全球首套类脑智能智慧港口系统——WellOcean(一期：人工智能智慧理货系统)。招商局集团旗下大榭招商国际码头首“尝鲜”，成为全球第一个引入人工智能应用的集装箱码头。WellOcean系统也以“快、准、稳”帮助该码头真正实现了首次“智慧理货”。
据介绍，WellOcean(一期：人工智能智慧理货系统)通过视觉人工智能方式对标准集装箱的箱号、箱型、内集卡作业号、车道、空/满集卡、装/卸船状态、单小箱压箱位置、前后箱门朝向等实现了极高准确率的自主识别，因此也被招商局码头领导戏称为港口界的“阿尔法狗”。
箱号识别关系码头理货效率
理货，指的是船方或货主根据运输合同，在装运港和卸货港收受和交付货物时，委托港口的理货机构代理完成的在港口对货物进行计数、检查货物残损、指导装舱积载、制作有关单证等工作。
识别集装箱号在港口业务中为何如此重要?记者从相关港口管理人员了解到，理货具有把持“进口货第一关，出口货最后一关”的职能，而集装箱的箱号作为集装箱在整个港区装卸船、堆放、验残、出关等作业时流转的依据，将直接影响理货公正性，以及整个港口大数据系统的流转。
集装箱箱号的识别难度在哪?WellOcean技术团队负责人顾荣琦介绍，这是由于集装箱的箱号横竖排列不定，且箱号并非在平面，而是写在曲面上，字符区域附近有非常复杂的纹理与噪声，若再出现油漆脱落等复杂背景，将极大增加箱号的辨识难度。
据悉，运用现行传统OCR(Optical Character Recognition,光学字符识别)技术手段，集装箱号的识别准确率仅为80%——85%，并时不时需连接港口数据库以进行人力校验补正。且传统技术难以识别油漆脱落等瑕疵集装箱编号，因此各港口还要配备大量的理货人员专门记录集装箱号，再人工录入系统，以保证集装箱能被正确地装卸。
相关统计，港口理货人员人工记录集装箱号的平均准确率为92%。这意味着，依赖理货人员采集箱号，不仅影响理货效率的提升，且岸边理货人员长期在装卸船车道上工作，也存在潜在作业安全隐患和身体健康危害，加上劳动强度大，理货人员流动率较高，港口也常常难招到合适工人。
集装箱残损字符轻松识别
当人工智能引入传统理货业务后，在作业效率、查验箱损、理货数据采集等物流链的多环节便有了用武之地。去年12月，WellOcean系统一期在大榭招商国际码头全面上线以来，标准集装箱的箱号的采集、记录识别准确率已接近100%。
到底西井科技的系统是如何训练一台“机器”迅速、准确地读出上面的箱号呢?
顾荣琦道出了其中的奥秘，“正是通过我们自主研发出的人工智能硬件和西井独有算法相结合，利用机器学习来提升箱号识别效率，从而大为缩短集装箱在码头的检验时间。”
过去，采用传统OCR识别箱号，需要空中触发摄像机拍照后台分析。而西井已实现了动态识别，在集装箱装卸过程中无需停顿，在不影响正常作业的情况下，实现毫秒级识别，远超越人肉眼的识别速度。这意味着，码头工作效率大幅度提升，未来码头突破原有设计吞吐量变成现实。
WellOcean系统一期最大优势就是能像“人”一样自主识别出现生锈、油漆剥落等缺损字符的集装箱号，而这是传统OCR技术目前无法做到的。
顾荣琦表示，WellOcean系统具有“自我学习,自我实时提高”的特点，即使面对字符缺损，也能在人脑反映过来前，极速认出正确的数字与字母，识别准确率已接近100%，显然该系统已远远超越了人类识别的平均准确率。
装卸不停顿多车道自动识别
顾荣琦称，WellOcean系统一期除识别标准集装箱的箱号，还包括自主识别箱型、内集卡作业号、车道、空/满集卡、装/卸船状态、单小箱压箱位置、前后箱门朝向，残图片实时抓拍保存等多功能。其中，双集装箱作业时能同步识别两个不同集装箱号，单小箱作业时能识别集装箱是靠近车头还是车尾等位置。上述所有这些识别，均已做到装卸作业不停顿同步完成。
考虑到码头作业是一个动态的过程，多个车道上的车辆行驶线路复杂，加之卡车岸桥放置集装箱位置不一，传统OCR识别技术对摄像头的安装条件和数量有较高要求。另外，集卡行驶和箱体的上载下放过程中也会产生震动，种种因素叠加都会影响识别准确率。
而WellOcean则能打破这些限制，系统可自动识别集装箱所在车道，从远至近同时进行追踪识别，像“人”一样去判断思考。即使当双集装箱同时出现在画面进行作业、集装箱靠近车头或车尾等情况，系统亦能做到装卸作业不停顿，同步快速读出所需数据。
可适应各类极端复杂环境
有意思的是，WellOcean系统通过机器的“自我学习”后，不但超越了港口理货人员的工作效率，还能克服各种极端情况和复杂环境的条件限制，保持系统高效和稳定性。
由于集装箱的作业通常在露天环境完成，易受到港口所在地的气候、光线条件影响，如雨雪、晴天强光、黑夜弱光……目前传统技术受自然因素干扰大，而WellOcean系统则不受风雨、光线强弱等自然条件限制。
比如，夏日常有的高温天，有时一阵雷雨过后，码头路面上升起热腾腾的雾气，往往会影响视频画面的清晰度，加之作业时摄像头常出现抖动，传统识别技术难以正常工作，而WellOcean系统依旧能快速识别出正确的箱号。
另外，在太阳强光或者夜间灯光下，即便箱号字体被阴影覆盖，系统的识别率也能保持高水准。对于那些特定的黑色字体、白底黑字，系统自主识别箱号同样又快又准。
硬件与人力成本双双下降
据了解，传统OCR识别技术对摄像头配置数量、角度、光线要求苛刻，且往往需要触发摄像头进行拍照，前期的集成设备投入和后期的维护成本均比较高。与之相比，WellOcean系统在硬件投入方面优势明显，摄像头需求少 ，自然降低施工及维护成本。同时，系统无需触发装置，可大幅减少因为因无法启动触发装置的这部分影响，自然也直接节约了触发硬件成本。
依靠WellOcean系统在码头代替人工识别箱号，不但确保了理货的第三方的公正性，降低港口操作成本，提高海关的监管力度;同时也能改善理货员的工作环境，从根本上解决理货行业劳动强度大、工作时间长的问题，有效降低了安全风险，也降低了人力成本。
对此，宁波大榭招商国际码头有限公司董事副总经理杨赓深有体会，他表示，开展人工智能理货后，码头实现无人化保证安全的同时，箱号出错率降低到零，“理货工人的劳动强度大大降低，一下子从蓝领工人升级到白领。原来刮风下雨，酷暑严寒，码头作业环境恶劣，理货人员流动性很大。现在女性理货员从码头后撤到良好环境的办公室，她们只需要在异常时输入即可，所以大多数时间挺空闲的，可以喝喝咖啡吃吃零食，甚至夜班一些员工就直接睡着了。”
据悉，人工智能理货也大大节约了码头人力成本，原来16个岸桥3班倒，需48名理货员。杨赓透露，在使用该套系统后，目前码头理货(内理)人员已减少一半，“原先一台桥吊需要一名理货人员，现在一名理货员至少可操作2台以上岸桥，具备了操作多台桥吊能力。”
围绕生态打造真正人工智能港口
杨赓说，码头致力于把水榭港湾打造成员工的快乐家园，围绕一流的集装箱码头开展科技创新，和西井科技的合作正是认准西井的技术是世界前沿的技术，“说实话，港口行业因相对封闭，大型IT公司并不会针对码头行业投入有针对码头行业特性的研发和产品，但是集装箱码头发展速度快，对自动化和智能化有很多的需求。”
“西井科技的芯片加算法模式，实现‘快准稳’基于码头行业的智能视频识别系统，针对码头的痛点提供一套统一解决方案，应用前景会非常广阔。” 杨赓表示。
随着越来越多的港口开始使用西井科技的人工智能理货系统后，在得到客户的认可后，目前西井科技继续围绕自身的人工智能硬件和港口需求，纵深挖掘人工智能与港口行业更多的结合。
2017年，西井科技连续推出了在港口堆场内、在港口进出闸的二期、三期系统，受到港口业内人士的好评。
西井科技市场总监赵桢表示，西井科技对在港口行业的人工智能应用场景已做了详细周密的调研，未来将从局部人工智能转向港口全局人工智能。目前WellOcean系统后续几期开发已在同步推进，不久将问世，“公司的目标只有一个：全球首个全人工智能港口，通过大幅度降低港口运营和管理成本来产生更大的间接经济效益，推动集装箱贸易物流链的各环节成本逐渐下降，打造真正意义上的人工智能港口。”
据介绍，人工智能码头与自动化码头有着本质区别，不能简单将自动化码头与人工智能码头划上等号。
自动化码头是远程自动化的概念，并不是说没有操作人员，而是操作人员在后台去远程操控。这些现有的自动化码头均为新建码头，码头需要较高投入，作为投资商，何时收回成本需要细细考量。目前大部分港口是不可承受的。同时，由于受自动化技术的局限性，现在已运营的码头是不可能“大动干戈”去停工一长段时间改建为自动化码头。
目前全球所有的自动化码头都还不能称为真正意义上的人工智能码头，并未用使用真正意义的人工智能技术。
而西井科技倡导的人工智能码头是针对现有已经运营的集装箱码头通过人工智能技术的嵌入实现，这样就使得很多中小码头都在未来可以实现人力成本降低与效率提升。人工智能码头是在原有在运营的码头上改造升级，效率在未来将大大超越现在的自动化码头。
随着“一带一路”倡议的不断深化，全球贸易大幅度回暖，全球现有近2000个集装箱码头都将面临效率提升、人力成本增加的现实问题，人工智能的港口应用恰逢其时。
不分大小服务全国、海外港口
2013年我国成为世界第一货物贸易大国，海运货物贸易额占我国对外贸易总额的65%左右，且90%以上的外贸货物通过海运完成。2016年底，在全球排名前十的港口中有七个位于中国，总集装箱吞吐量所占比重已占到全球七成。
就在今年，人工智能首次写入2017政府工作报告。随着“一带一路”倡议的持续推进，中国港口正掀起人工智能码头改造的热潮。
采访中，赵桢表示：“中国港口对新技术的向往是令人想不到的。原以为大型港口集团会比较感兴趣，想不到中小集装箱码头也是不甘落后。原来我们去港口推荐，现在越来越多的国内大港领导跑到上海来与我们洽谈。一些港口领导甚至特意邀请我们技术人员去为他们普及人工智能知识，我们觉得这更拉近了我们与港口的距离。”
截止目前，西井科技已经与全国前十港口中的几家签订了协议，与很多港口的项目正在建设过程中。
粤港澳大湾区内的珠海港集团控股企业珠海港信已与公司签署《战略合作框架协议》，建立全面战略合作伙伴关系。双方将联合携手开发智慧港口人工智能领域的解决方案，利用人工智能创新技术进行智慧港口的升级换代，把握“一带一路”和粤港澳大湾区的发展机遇，打造西江人工智能港口群。
赵桢说：“中国人工智能创新服务于国家战略，应用在中国企业，这是我们整个年轻团队的梦想。特别是港口行业。中国的人工智能能迈向国际，中国港口行业肯定是最有可能的行业之一。我们觉得上海国际航运中心建设和上海自由贸易港区建设，都将离不开新技术。上海也应有与之配套相适应的世界级港口人工智能配套服务商。我们正致力于将类脑智慧港口系统(WellOcean)打造成为世界港口智慧化标杆系统，推动类脑智能港口行业应用的产业化进程。”
上海科创企业争创创新发展先行者
短短一年半时间，西井科技的港口智慧系统引来国内外港口集团关注的原因何在?
赵桢称，这不仅在于公司自身的努力，更在于良好的大发展环境。国家层面把人工智能定位国家战略后，上海市也在近期出台推动人工智能发展的实施意见，明确提出了利用图像识别和机器学习技术，推动口岸监管、港口物流等业务智能化。
“上海市有关部门也很支持我们，今年我们的人工智能港口系统已获得上海市2017年软件和集成电路产业发展专项资金支持项目。另外我们所在的长宁区各级部门都在关心和支持公司发展，非常感谢他们。” 赵桢说。
谈及未来，赵桢表示作为上海本土的人工智能公司更应主动作为，不断突破自我，争做上海科创创新发展的先行者。随着WellOcean系统功能的不断拓展和优化，西井科技已开始承接外省市海关监管作业区的智慧海关监管人工智能应用。不仅如此，随着海铁联运不断发展，未来内陆的众多集装箱转运中心、物流保税区等都可以运用该系统。（宋杰）
企业介绍
westwell lab成立于2015年5月，是一间专注研究Neuromorphic Engineering神经形态工程的类脑强人工智能商业公司。westwell lab致力构造一种完全跳脱于冯诺依曼结构的神经形态的芯片结构——即模拟人脑神经元工作原理而制造出的芯片，它既具备人脑的学习能力，又具备强大的特定运算能力，仅需一块邮票大小的芯片，就能模仿人类大脑在短时间内处理海量的感官信息。这些基于人脑启发的芯片可以通过掌上设备的感应与智能化的应用，改变移动生活，而且它们不需要WiFi……
低功耗，高效率，无需联网，正是这些优势，彰显了这颗芯片的不凡所在。当你设定完某个目标后，我们创造出的这颗芯片，就会用人类的思考方式为你去实现它，而我们也寄希望用这种方式来改变你的生活。
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