张云飞:立足科技创新 做无人艇产业“领航者”

来源: 紫荆网  作者: 高 峰
张云飞:立足科技创新 做无人艇产业“领航者”

[导读]2018年中央电视台春节联欢晚会上,81艘无人船以“启航”队形穿越港珠澳大桥,与空中的无人机阵型和桥上的无人车队,共同演绎了一场炫酷的无人智能科技秀。

文|紫荆杂志记者 高峰

2018年中央电视台春节联欢晚会上,81艘无人船以“启航”队形穿越港珠澳大桥,与空中的无人机阵型和桥上的无人车队,共同演绎了一场炫酷的无人智能科技秀。中国智造的无人船艇一夜之间成为大家热议的焦点,也让研制这些无人船的云洲公司,以及这家公司创始人、八零后青年创业者张云飞进入大众视野。

张云飞。

张云飞。

云洲无人船艇已有八年历史,在各专业应用领域早已成绩斐然。“不论是无人艇的船体还是控制,从硬件到软件再到算法,都是我们自主研发,云洲拥有的核心专利约占全球无人艇专利总数的四分之一。云洲也参与制定了目前全部的四项国家标准,承担着19项军用无人艇科研项目,成为负担多项装备研制总体任务的民营企业。”云洲创始人、董事长张云飞侃侃而谈介绍着他的团队所创造的成果,“在没有任何经验可以借鉴的情况下,我们团队通过不断的自主创新,在无人艇技术领域成为了‘领航者’。”

从环保领域入手,开启自主研发之路

2007年,在全球范围内,无人艇关键核心技术大都掌握在美国、以色列等国的海军研究机构手中,对中国完全技术封锁。与中国航母等“国之重器”走过的引进、吸收道路不同,中国无人艇行业走的完全是一条自主研发之路,依靠自身积累,一步步摸索、前行。

全球范围内针对无人操作系统的研究,香港科技大学堪称“基地重镇”,涌现出一批以大疆创始人汪涛为代表的青年才俊。2008年,在香港科技大学读书期间,以张云飞为首的云洲创始团队,就开启了无人艇领域的探索研究,研制出了第一代水质监测无人船样机。

以此为基础,张云飞开始筹划创业。创业需要考虑多种因素:行业发展、技术发展、市场定位等。为了摸清根底,张云飞和同学花了大半年时间辗转广东、云南、四川、北京等地的环保单位实地调研。他想找到这些答案:“第一,我们想做的环保无人艇这个产品,到底市场需不需要。第二,如果有市场,他们需要什么样的产品,有什么功能,做哪些事情。第三,如果有这样一个产品,他们愿意花多少钱买。”

调研结果令人鼓舞和乐观,预估环保的市场有数十亿元规模,坚定了张云飞创业的信心。2010年4月15日,云洲公司在珠海注册成立,这是中国第一家专注于无人船艇研发和制造的企业。

2013年,云洲推出世界首条环境测量无人艇,开始掌握自主航行这一无人艇关键核心技术,张云飞也因此获得全国创新创业大赛的总冠军。此后,云洲环境测量无人艇逐渐获得广泛运用。作为国家环保部唯一的无人艇应急小分队,在天津港大爆炸、甘肃陇西尾矿泄漏,以及今年1月河南西峡水污染等环境应急事故处理中,云洲无人艇都发挥了重要作用,先后三次收到环保部的感谢函。2017年,云洲无人艇还参与了地球“第三极”大科考,这是我国时隔40余年后再次启动的对青藏高原大规模综合性科学考察。

其中让张云飞印象最深刻的一场环境应急任务,当属2015年6月安徽池州东至县的化工污染事件。“臭味很难闻,落地之后先呕吐再作业”,在附近的工业区检测,暴雨过后河水涨了起来,污染指数反升不降,但沿岸所有工厂都不承认自己排污。“我们无人艇现场就排查出了污染源附近一共有13条水下暗管,其中3条并未向有关部门报备,我们就追根溯源,根据反馈的定位把肇事企业直接找到。”张云飞自豪地回忆着,“通过这次任务,我们衍生出一个产品,就是专查偷排污染的暗管探测无人艇。”把人工智能技术应用到传统产业,这给环保工作者的工作强度和工作方式带来了极大改善。

张云飞向中俄两国总理汇报云洲无人艇最新成果。

张云飞向中俄两国总理汇报云洲无人艇最新成果。

从内河到海洋,云洲无人艇驶向深蓝

在云洲无人艇多次参与国家任务后,张云飞意识到无人艇的创新发展正是国家所需,决心要把开创起来的这一项无人艇事业做好。他坚信驶向深蓝,帮助人类守护海洋环境、探测海洋资源、维护海洋秩序、保护海洋权益是无人艇应该肩负的重要使命。于是在不断完善环境调查无人艇的同时,云洲全力加快海洋无人艇的自主研发步伐。

2014年,云洲攻克海洋无人艇的技术难关,推出了填补国内空白的海洋高速无人艇样机“领航者”号,中国也继美国、以色列后掌握了海洋无人艇关键核心技术。在莫斯科创新论坛期间,张云飞作为“世界青年创新百杰”,有幸将“领航者”号无人艇模型赠送给中俄两国总理。李克强总理在了解到中国的无人船艇研发完全靠自主完成时,给予云洲以极大的鼓励。

得到总理的首肯,张云飞更加坚定了将海洋无人艇做大做强的信心,“我把我们的企业愿景,调整为用人工智能科技去搭建人类与海洋沟通的桥梁,改变人类与海洋的关系。”“领航者”号海洋无人艇样机,很快就转型为多款适用于海洋测绘、勘探等作业任务的无人艇产品。云洲作为唯一企业单位,开始参与国家海洋无人艇的顶层设计,并承担了南海调查等多个重大国家任务,填补了国家对南沙、西沙部分岛礁地形数据的空白。因为该成绩,云洲与国家海洋局南海调查技术中心共同获得了2016年度海洋科技进步特等奖。

2017年底,云洲研制的“极行者”号海底探测无人艇,伴随“雪龙”号极地科学考察船一路向南,远赴位于罗斯海西岸的难言岛(恩科斯堡岛),出色完成了中国第5座南极考察站建站的锚地水深地形测量工作。张云飞把这次南极之行形容为“无人艇在南极首次大规模高强度作业”,带领团队对产品的航行控制和减振降噪做出了最优的设计优化。

掌握核心技术,拓展广阔应用前景

谈到无人船艇中的人工智能技术,机械工程和精密工程专业出身的张云飞脱口而出一系列词组:环境感知、目标识别、数据融合、航行规划、运动控制、群体智能。这里面每一项都自成体系,比如,环境感知又分为雷达、图像、激光雷达、声吶、视觉、多传感器的环境感知,“其中图像识别市场已有成熟技术可用,但雷达识别却没有,只能自己来做。”

这样的例子很多。无人艇现在还处在产业发展早期,还没成行成市,也没有现成的外包单位可以提供帮助,所以只能自己干。为了请到专家,张云飞经常“三顾茅庐”,为云洲组建了一支由国家科技进步奖、国防科技进步奖获得者等各个学科领域领军人才牵头的高水平专业研发队伍。2017年,云洲无人艇关键技术研发小组还获得了全国“工人先锋号”荣誉称号。

目前,云洲已逐步布局攻关了多项无人艇关键技术,打通从新型材料、自主控制、远程通讯、系统集成到多艇协同的技术图谱,拥有无人艇核心专利近百项,其中自主航行、智能避障、协同控制等无人艇关键技术被鉴定为全球领先。在81艘无人艇集体亮相央视春晚的过程中,云洲的协同控制技术优势展现得淋漓尽致。

春晚演出的现场环境属于三级海况,既要满足队形整齐变换,又要避免彼此碰撞,难度和挑战是非常高的。还要配合烟花灯光的智能控制,呈现美轮美奂的效果,张云飞对此引以为傲:“这不仅仅是一场表演,这更是人类对未来海洋调查和海洋探索的一次致敬,尤其是海洋地球物理调查新型技术方法和作业手段的开端。在不久的将来,无人船将更高效地发挥自身技术特点和优势,逐步摆脱现有的‘船+任务载荷’传统作业模式,以新型载荷、新型作业方法、高密度集群协同等前所未有的方式改变整个行业,延伸到更多的行业应用中。”

响应军民融合,打造国之重器

全球范围内无人艇的运用研究主要还是集中在军事领域。云洲从民用无人艇入手,所积累和掌握的关键技术已可比肩国外军方研究。例如在多艇协同上,美国海军曾出动13条水面巡逻无人艇进行蜂群作战测试,这是目前军事运用上公开的数量最多的一次无人艇协同;而云洲无人艇这次上春晚的协同编队展示就达到81条。

“从技术上云洲是以军带民,但从产品业务上是以民带军,我们做任何一款产品一定是市场导向,市场说不要这个功能,我们就把这个功能切掉。”张云飞说。云洲先后参与了十几项国家级科研项目,曾推出车船一体无人艇、高速协同无人艇等一系列军用无人艇工程样机,并在2016年首次参与中国海军实战对抗演习。2017年,云洲研制的军民两用“了望者”号警戒巡逻无人艇,是世界上目前能买到的性能最好的无人艇。除了军事用途,在安防领域,云洲警戒巡逻无人艇扛上自动枪炮就可以打击海盗,装上光电吊舱可以巡逻执法,挂上救生设备可以应急搜救,架上水枪水炮还可以消防灭火。

2017年底,根据中国船级社制定的《无人水面艇检验指南》,云洲“了望者”号警戒巡逻无人艇获得中国船级社颁发的全球首张无人艇原则认可证书。这张无人艇产品的正式“牌照”,标志着中国无人艇行业进入规范有序发展。

再次启航,开启无人航运之门

在无人艇行业快速发展的同时,全球范围内众多国家和机构开始投入大量资金研究和开发无人艇的“姊妹”——无人驾驶船舶。欧美、日韩等国家和地区都在开展较大的无人船舶项目。

张云飞认为,这是无人艇技术在航海运用的一大发挥领域。如果说从内河到海洋,是云洲发展的第一个战略升级,那么从无人船艇到无人航运,将会是云洲的又一次飞跃性的突破。张云飞继续以创业者的姿态,利用在无人艇领域十年的技术积累,与合作伙伴一道,为即将到来的无人航运时代展开布局。

2007年12月,云洲携手中国船级社、珠海市政府和武汉理工大学,四方共同启动全球首艘投入商业运营的小型无人货船“筋斗云”项目。“筋斗云”规划为500吨级,船身长度50米,采用电力推进,续航能力可达500海里,预计2019年率先在全球范围内实现商业运营,开启无人航运之门。

2018年2月,珠海万山群岛海域正式启动亚洲首个、世界最大的无人船海上测试场的建设,为未来无人航运提供测试、数据和运营支持。说到云洲在无人航运产业的这些布局,张云飞的眼光中透出憧憬的喜悦,“在可见的未来,中国将打造成为全球无人航运创新及产业高地”,而云洲希望能成为中国建设海洋强国的一个推动者。

乐观和坚持,创新创业的关键所在

回顾这八年来的创业历程,十年磨一剑的创新历练,张云飞说,是乐观和坚持支撑他走到现在,“乐观的心态是必不可少的素质,因为要面对很多压力、很多困难,如果没有乐观的心态迎接挑战,是很难坚持下去的,很容易被压垮。”2010年开始创业,2013年才把第一条定型的无人艇研发出来推向市场,这期间张云飞和伙伴们在珠海过着从出租屋到公司“两点一线”的研发生活,靠的就是坚持,“创业最终能不能成功,就看谁坚持到最后。”

张云飞最终坚持了下来,他希望有更多有共同理想的人加入到云洲,跟他一起坚持奋斗下去。

“极行者”号无人艇于南极测绘作业现场。

“极行者”号无人艇于南极测绘作业现场。

(原文发表于2018年6月号《紫荆》杂志)

责任编辑:李梦怡