未來船舶：新材料製造、遠程操控、太陽能驅動

網易科技訊9月23日消息，據BBC報道，在全球經濟中，貨物運輸是至關重要的環節，然而船隻卻讓已被污染的地球環境雪上加霜。英國BBC盤點了許多奇妙的設計方案，有些聽起來就像天方夜譚。

上個月，在美國加州聖迭戈市，一名工程師坐在他的電腦前，並握著面前桌子上的操縱桿。他不是在玩電子遊戲，而是在駕駛行駛在數千公里外蘇格蘭海岸附近的一艘大型貨船。這名工程師的操縱桿通過衛星直接與貨船相連，使他能夠精確地控制船的運動，完全通過手動遙控。他仔細觀看著屏幕上虛擬貨船的位置變化。與此同時，船上其他負責監督測試的工作人員也在緊盯著他們的設備，並感覺船在他們腳下擺動。

這項長達4個小時的實驗中是芬蘭能源技術公司W?rtsil?主導的，工程師們可以在半個地球之外操控貨船。W?rtsil?認為，未來的智能船隻將允許船主更有效地控制船隻的運動，減少燃料消耗和碳排放。這是個雄心勃勃的想法，可以幫助應對21世紀的重大挑戰。在這個挑戰中，我們在全球貿易中更加緊密地聯繫在一起，但同時也面臨著氣候變化的威脅，它可能改變天氣模式、海平面高度，並嚴重影響貨物運輸過程。

更令人感到興奮的是，未來船舶可能不再需要船長，可以被電腦在數千公里之外控制，甚至無需人類干預。

圖2：在沒有人類指導的情況下，未來的貨船可以自行穿越海洋。而且就像玩電子遊戲那樣，它們可以在數千公里外被遠程控制

航運業是個龐大的行業，但它並不以高科技聞名。如今，世界各地的許多船隻都是笨重的、耗油的巨型貨船，它們多年來都沒有發生根本性的變化。船舶設計在不久的將來會有很大的改變嗎？我們已經在更多陸地交通工具上採用的自動化也能被應用在海浪中行駛的船上嗎？

圖3：這是未來被人遠程遙控的貨船渲染圖，某種程度的自動化可以降低航運成本

對世界船舶進行更新的一大動力源自對污染危害的認識加強。事實上，16艘最大的船舶產生的溫室氣體就與地球上所有汽車的排放總量相當。當然，大公司也在尋找利潤最大化的方法。W?rtsil?的數字主管安德烈·莫爾甘特（Andrea Morgante）承認，在某種程度上，W?rtsil?的實驗短期內無法成為現實中的常態。但是，由於船主可以通過減少船員降低成本，他相信這種方法有很大潛力。

莫爾甘特說:「你可以想像一些新型的拖船，它們都可以遙控，用來支持港口中的船隻。」事實上，挪威的Kongsberg公司已經在與其他公司合作，測試和部署無需人類干預、完全自動化的船舶。這家公司正在開發兩艘船，分別是Hr?nn號和YARA Birkelandhrnn號。其中，YARA Birkelandhrnn號是長達80米的集裝箱貨船，它將完全採用電動動力，並計劃在2018年下半年投入使用。Kongsberg的自動化主管彼得·杜（Peter Due）對測試船舶上感測器的準確性大加讚賞。

彼得解釋說:「這個系統甚至可以看到啤酒罐。雖然你不知道是Heineken還是Carlsberg品牌，但是你可以看到附近水裡的啤酒罐在靠近。機器學習訓練可讓系統知道哪些物體是最重要的，應該避開。海鷗是不需要警惕的目標，但如果你發現游泳的人，系統會意識到這一點，並採取相應的行動。」

南安普敦大學最近的發布報告指出，由於技術成本的下降和某些航運領域勞動力短缺，自動化船舶正以超過預期的速度到來。但是正如彼得所指出的那樣，如國際海事組織(IMO)這樣的機構可能需要幾年時間來設計和制定允許自自動化船舶在公海上航行的規定。然而，在某個國家的水域內，當地法律可能更快地允許採用這類系統。

將來，不管誰在駕駛未來船隻（可能是人類或是機器人），大型、碳排放高的商業船舶的設計將會改變。這是這些重要運輸方式可以減少它們對地球影響的另一種方式。舉例來說，可以用複合材料建造船隻，比如玻璃纖維和塑料，這可以極大地減輕船隻的重量，從而提高燃油效率，並增加貨物的容量。

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圖4：Yara Birkeland號將於明年完工，據稱它是世界上第一艘實現自動化的運輸船

歐盟最近推出了一個「纖維船」項目，為超過50米長的貨船開發複合材料船體。挪威船級社(DNV)項目經理、船舶設計教授沃爾克·波特拉姆（Volker Bertram）表示，對於包括客船在內的許多船隻來說，這可能會帶來更多好處。但他補充說，對於更大的船舶來說，尤其是那些運輸沉重貨物的貨船來說，鋼鐵可能仍然是首選的材料。他解釋說:「如果你有一艘油輪，而油輪重量的90%都是貨物，那麼就沒有多少動力去以更輕型材料來建造它。」

圖5：在21世紀，海洋中充斥著大量以使用化石燃料為主的貨船，這加劇了氣候變化，而未來船隻可能以太陽能為動力

總部設在日本的Eco Marine Power公司正在開發一種可以安裝在貨船上的太陽能電池板。該公司首席技術官格雷格·阿特金森（Greg Atkinson）說：「當我們第一次開始嘗試的時候，將太陽能板放在剛性的帆上是不可能的，但技術總是在改進，成本也在下降。」他說，許多大型貨運船隻仍然需要引擎和傳統燃料，但是風能和太陽能可以減少化石燃料的消耗。在可再生能源方面，他認為80%的能源將來自於風帆的作用，還有20%來自於太陽能電池板。

Eco Marine Power公司希望在大型散裝貨輪上對其系統進行試驗，這種大型商業貨船可以運送鐵礦石、煤炭或穀物等貨物。阿特金森解釋說:「這些船是使用這項技術的最佳目標，它們的航行速度相對較慢，他們在有時候在更有利的風力領域航行。」

世界其他地方也有類似的系統，他們計劃用開發出配有剛性帆的貨船，這種貨輪能容納2000輛汽車。但是，像這樣的設計還有額外的成本，而且確實存在風險。當然，剛性帆在大風中是很危險的，尤其是它們在甲板上或下方不能輕易摺疊的時候。但波特拉姆指出，數字技術正在幫助船舶設計者，幫助他們更精確地模擬船隻在不同海上環境下的表現。他認為，節省能源效率可能加速航運業創新。

3D列印技術等技術可能會改變某些船舶部件的生產方式。最近，荷蘭鹿特丹多家船運公司組成的財團推出一個3D列印螺旋槳原型。對於世界上最大船舶的所有者來說，如果零部件在海上損壞，需要更換，在船上3D列印部件可能是一個很有吸引力的前景。

未來這些船隻將像玩具那樣，可被遙控駛過海洋；它們使用未來材料製造，這些材料可大幅減少排放；此外，它們可能由太陽能驅動。它們將成為海上的龐然大物，並永遠改變地球的海洋表面。 （小小）

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