独自一人、不间断、无任何协助地环游世界:旺代环球帆船赛是一项杰出的人类挑战,也是一次伟大的技术冒险。这项无与伦比的比赛每一届都会突破界限。
“现在的船舶设计倾向于封闭的驾驶舱,船长可以在驾驶舱内通过屏幕观察大海和船帆,然后进行调整。”
2020 年 11 月8日,33 名船长扬帆起航,挑战“海上珠穆朗玛峰”。今年,他们的目标依然明确:打破速度纪录。上届冠军 Armel Le Cléac'h 用 74 天完成了环球航行。2020 年,参赛者希望在 70 天内完成这一目标。为了实现这一目标,IMOCA 60s(60 英尺长的单体帆船)充满了科技感。第九届旺代环球帆船赛标志着仪器仪表和人工智能 (AI) 的问世。
传感器和“智能”飞行员提高性能
在 2020 年旺代环球帆船赛中,IMOCA 船上产生的数据的收集和处理取得了巨大的飞跃。
数十个传感器安装在船舵、船体、船帆或水翼 富人数据 等关键位置(见插图)。它们收集与船只运动、各种元件所受压力、风力等有关的数据,并传送至船上计算机,使船长能够做出正确的调整,从而达到惊人的速度。
在由 Alex Thomson 担任船长的 Hugo Boss 船上,有 350 个传感器,由大约十台热像仪和摄像机支持,收集各种数据,并通过数据分析和机器学习算法进行处理。船长本人佩戴了一整套传感器来监测他的身体和精神状态。不幸的是,Alex Thomson 于 11 月 28日因与漂浮物相撞而被迫放弃比赛。
这些传感器还为自动驾驶仪提供信息,自动驾驶仪的先进性为离岸赛艇领域带来了有史以来最大的性能提升之一。
自动驾驶仪基于伺服机构原理:它们接收必须维持的设定值。以航向为例,系统将计算实际航向和期望航向之间的差异,然后对舵采取行动以保持航向。
为此,飞行员使用指南针测量航线,最先进的系统还使用传感器。数据由控制单元(系统的大脑)处理,控制单元执行计算并将结果发送到执行器,执行器负责启动驱动装置。飞行员还配备了人机界面。
自动驾驶仪集成了越来越多的技术,变得更加“智能”。如今,驾驶员不再满足于保持航向,他们反应更快、更精准,能够比人类更好地适应船只的运动。
基于人工智能的防撞系统增强安全性
难以探测的不明漂浮物(UFO)对旺代环球帆船赛的帆船来说是一大危险。对于船长来说,与不明漂浮物相撞往往意味着退出比赛。今年,其中 18 艘配备了基于计算机视觉的新型防撞系统。
OSCAR 由 BSB Marine 开发,并得到了 Jean Le Cam 和 Armel Le Cleac'h 等离岸赛艇界大腕的支持。OSCAR 由一个视觉单元组成,该单元包含两个热像仪和一个彩色摄像头,可昼夜扫描水面。软件可实时分析视频流。
OSCAR 经过深度学习过程,从庞大的漂浮物数据库进行训练,能够识别特定情况下漂浮物类别的特定视觉特征。它会在地图上显示检测到的漂浮物的位置,并立即向船长发出潜在危险警报。
这些技术对竞争有何影响?
旺代环球帆船赛网站上发表了一篇文章,引用了船长的言论,描述了新一代自动驾驶仪如何改变了 IMOCA 的设计和管理方式。
水翼的引入和自动驾驶仪的先进使得船速(以及速度差)大大提高,因此视风也随之增大,以至于水手们自己也承认,有时调整船帆的速度不再足够快。
因此,有必要修改船帆设计,使其适应速度变化,而无需不断调整。船体或附属物(控制或稳定船只的水下部件)等其他部件也受到了影响。
船只可能变得更加难以操纵,但它们也变得更加危险。一方面,它们遭受的冲击越来越猛烈,使得生活条件更加危险和艰苦;另一方面,水手们不能再在外面呆太久,因为他们冒着被巨大的固体水流击中的危险。
结果是:现在的船舶设计倾向于封闭的驾驶舱,船长可以从驾驶舱内部通过屏幕观察大海和船帆,然后进行安全的调整。
这些变化加剧了持续多年的趋势:水手掌舵的时间越来越少。
由于仪器仪表需要更多电子和计算机知识,因此他们的典型形象也发生了变化。例如,最近两届旺代环球帆船赛的获胜者 François Gabart 和 Armel Le Cléac'h 都拥有工程背景。
船长经验,至关重要
这并不意味着船长可以完全依赖技术。首先,旺代环球帆船赛规则限制了船长可以做什么和不可以做什么(调整帆、天气路线等),而且船长也不能免受技术故障的影响。
由于自动驾驶仪出现问题,Damien Seguin(Groupe Apicil)和Louis Burton(Bureau Vallée II)都被迫放弃比赛并“亲自动手”。
亚历克斯·汤姆森 (Alex Thomson) 的 IMOCA 是“装备最精良”的帆船之一,事实上配备了 OSCAR 系统。在退出比赛前几天,这位英国船长解释了他在 2016 年旺代环球帆船赛期间如何无法使用卫星天线(使他无法接收天气文件),这迫使他“按照老方法航行”。