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作为国内无人船艇领域的领军企业，云洲智能九年以来建立了坚实的技术壁垒，并开拓了环境监测、海洋调查、安防救援、军用及无人货运等应用场景，提供整套成熟的无人船艇产品和行业解决方案。
随着人工智能技术的发展，可以畅想的是，未来无人驾驶汽车等无人系统将活跃在水陆空全域，替代人类执行各种任务。
当汪涛把大疆无人机推向全球各地的天空，他的校友，同样毕业于香港科技大学的张云飞选择了水面，在无人船艇这个独特的领域开创了一片新天地。
无人船艇的兴起首先是源于军用需求。二战诺曼底登陆时，盟军就曾用一艘搭载烟雾弹的无人艇做先锋掩护。上世纪六十年代，苏联研制了小型遥控式无人水面艇，用以向敌方舰艇发动自杀式攻击。近年来，无人艇技术得到快速发展，以美国、以色列为首的十几个国家都在研制和部署水面无人艇。2007年，美军发布了《海军无人水面艇主计划》，进行全面规划部署。
2008年，还在香港科技大学学习的张云飞注意到了这个方向，他和几位同学组队参加创业大赛，开始研发用于环境监测的无人艇。2010年，云洲智能成立，成为中国第一家无人船艇公司。
经过九年的自主研发和探索，如今的云洲智能已经成长为中国无人船艇领域的领军企业，业务线从环境监测延伸到了海洋调查、安防救援以及军用等领域。
九年自主研发，构筑坚实技术壁垒
无人船艇是一个复杂系统，云洲智能主要涉及环境感知、路径规划、运动控制等智能控制技术，通信技术以及水动力、材料等船艇相关的专业技术，并提供整套成熟产品。至于无人船艇搭载的任务执行相关探测器，由于方向众多且专业性较强，云洲智能较少涉及，而选择与相关成熟厂商合作。
控制是无人船艇技术的核心，可以与无人驾驶汽车类比。在环境感知上，无人船艇在水面航行，需要识别的目标数量比无人车更少，但识别范围更大，需要达到几十公里，且需要处理水面反光等图像识别问题，技术难度不低。在路径选择和运动控制上，无人船艇需要根据任务需求，自主实现最优路径选择、集群编队协同等功能。
除了控制以外，通信技术也很关键。在海面执行任务时，无人船艇往往无法通过公用网络进行通信，需要具备自主建立通信和抗干扰的能力。
此外，无人船艇本身作为一个相对独立的平台，也需要解决动力控制、续航、降噪、隐身和适应恶劣环境等性能问题，以更好地满足各种任务需求。为了达到这些性能要求，需要从材料、动力系统、结构设计等方面寻求综合解决方案。
无人船艇的技术体系如此复杂，而从技术到产品和行业解决方案，更加考验技术整合及产业配套能力。云洲智能在九年的时间里，几乎从零开始进行了大量自主研发工作，打造了世界一流的无人船艇产业化团队及平台，参与制定了中国现有全部7项无人船艇标准，拥有专利100多项，约占全球无人船艇核心专利总数的四分之一。
面向五大应用场景，进军国际市场
虽然兴起于军用，无人船艇也拓展了很多民用场景，一方面替代人在恶劣的水面环境完成相关工作，另一方面可以突破人的能力范围。目前，云洲智能的产品主要面向环境监测、海洋调查、安防救援和军用，并在探索无人航运方向。
环境监测是云洲智能最早涉及和产品最成熟的领域，主要客户是各级环保和水利部门，用于执行无人监测、事故应急、污染源排查等工作。在全球日益重视环境保护特别是国内“河长制”的大背景下，云洲智能环境监测无人船业务高速发展，出货量逐年倍增。
海洋领域，云洲智能的主要方向是海洋调查，客户主要是海洋测量部门，包括国家海洋局下设的研究所和分局、国土资源部下设的地质调查局，以及中科院和涉海大学等研究机构。此外，云洲智能围绕海洋经济，拓展了海底光纤和石油管道探测、海上风电检测运维等业务。
在张云飞看来，占地球面积70%的海洋有巨大的开发价值，国家层面也在大力推进海洋强国建设，而在恶劣海洋环境中的工作必然要依靠无人船艇在内的无人系统去执行，因此无人船艇在海洋的应用潜力巨大。
军用领域，在军民融合的大背景下，云洲智能已取得完备的军工资质，研发了中国第一艘导弹无人艇、电子对抗无人艇、协同作战无人艇等产品，是国内较早进行涉军无人艇产品研制的企业。目前，还有一部分军用无人艇项目尚处于研发阶段，军用业务未来空间巨大。
在国内市场，云洲无人船艇占据绝大部分市场份额。国际市场的拓展正加速推进，已经建立了覆盖20多个国家的代理商网络。相比国内市场，海外人力成本高，对无人船艇的需求也很旺盛，市场规模更大。张云飞表示，在国际上能拿出整套成熟产品的无人船艇企业只有几家，而云洲智能的产品性能已达到国际领先水平。
围绕“人工智能+海洋”，持续推动技术和业务创新
作为一家无人船艇的研发和生产商，云洲智能的早期商业模式较为简单，即直接向客户销售产品。
随着市场培育的日益成熟，在产品销售快速增长的基础上，根据客户多样化的需求，从2017年开始，云洲智能在环境监测领域推出了“卖服务”的模式。由云洲智能的团队执行监测工作，环保部门为监测报告付费。
卖服务的模式下，由于客户的单次投入大幅下降，市场快速铺开，有效提升客户认知和体验，从而带动无人船产品销售。同时，云洲智能的服务团队专门从事测量工作具有效率和成本优势，未来也可以向数据服务延伸。目前，卖服务模式在云洲智能的业务占比中接近30%，未来将推广到海洋等其他业务线。
除了业务模式创新以外，在公司整体战略上，云洲智能致力于打造一家集研发、生产与销售以及提供系统解决方案及技术服务支持的水面机器人企业，关注点逐渐从内河向海洋和军用延伸，产品从小船发展到大船，不断推动技术创新和应用领域拓展。
2018年，云洲智能的团队规模达到300人左右，牵头打造的全球最大、亚洲首个无人船海上测试场——万山无人船海上测试场也正式投入使用。收入层面，云洲智能的收入增速超过300%，张云飞预测，公司2019年仍将保持高速增长，对科创板也在一直保持关注。
近期，爱分析专访云洲智能创始人&CEO张云飞，现将部分内容分享如下。
人工智能技术是核心
爱分析：无人船艇在硬件和软件层面有哪些需要重点突破的技术？
张云飞：无人艇的灵魂是人工智能，其核心是智能控制技术，控制要解决三个层次的问题。
第一个层次是环境感知与认知，和无人驾驶汽车比较类似。通过雷达、声纳、激光、视觉探测周边的环境及目标，然后识别目标，它的环境是在水上及水下探测。
第二个是规划决策及避碰。如何规划航行路径，包括如何规划最安全的避碰路径，如何规划最省油的经济的路径，如何规划最快速的路径，以及如何在执行任务中规划路径。
第三个是运动控制。无人船艇都是欠驱动模型，它的运动控制比较难做，在风、浪、流、涌等多种环境扰动因素下，想让它按规划的路线走其实并不容易，做不好的话偏几百米都很正常。
在这三个层面需要解决控制问题，当然也包括现在拓展的集群、多艇协同。
除了核心的控制之外，通信也是非常重要的技术。因为在水上通信，不像汽车在城市里有公网，未来还有5G。海上没有通信，如何建立通信，包括自组网系统、抗干扰等等。
除了控制和通信以外，船艇本身作为一个平台，还要解决一些专业问题。比如水动力的问题，因为艇很小，如何让它跑得快，抗风浪能力强。也包括一些应用层面，比如隐身、降低噪音等等，这里面也包括一些材料技术。我们现在做的世界上续航能力最强的无人艇，16吨、17米长，一箱油可以跑8000公里。
无人艇是一个比较复杂的系统，大概包含有100多种传感器，200多个芯片，几十万行代码。云洲在过去九年时间，从零开始完全自主研发，突破了一系列无人船艇核心关键技术。
爱分析：感知层技术架构和无人驾驶汽车类似吗？
张云飞：架构有些类似，但技术路线里每个具体类别都不一样。
无人驾驶汽车主要是在已知的路面行驶，主要的障碍物是车辆和行人，无人艇是在已知或未知的水面航行，碍航物种类繁多，比如来来往往的各种类型大小不一的船舶、堤岸、码头、浮标，甚至是一些水面的漂浮垃圾。
在传感器方面，比如雷达，无人驾驶汽车是激光和毫米波，但无人艇需要在几十公里的范围内，实现实时的多目标探测及跟踪，目前多数使用船用小型导航雷达。但这也不能完全满足需求，还在开发新体制的雷达。
再比如无人驾驶汽车和无人艇都使用视觉传感器，但汽车是在路面探测高频率、大数量的目标，无人艇的目标数没那么多，但艇在水面航行时会持续以几十度的角度颠簸，同时海面经常会有反光、大雾等影响，目标的识别难度就不同，可能要花很大的功夫在图像处理等方面。
另外，无人艇还有个独特的环境感知，是要探测水下的环境和目标，这方面主要依靠不同类型的声呐来完成。
爱分析：协同控制在哪些场景下有需求？
张云飞：比如长江航道测量是保障船舶航行的一个常态化的工作，测量艇要垂直于航道从两岸之间来回走，但是航道从来不休息，来往船只密度非常大。这样用单条艇对通航密集航道进行测量，需要从航行船舶间通行，效率低，难度大，很危险。我们现在就用集群技术，十条艇通过编队的配合，在不同航段找船舶航行间隙避开来往船只，能够在短时间内对一个航道进行全覆盖的测量。
再比如现在国家有很多科考船，对我国的不同海域进行调查，每次航行测量只能走一条测线，它上面搭载的所有仪器，只能测量这条线上的数据。如果有无人艇集群技术，一条六个亿造价的科考船可以带十条600万造价的无人艇，航行的时候把这十条无人艇一字排开，就可以一次走十一条线，整个工作效率就乘了11倍，但是成本并没有显著提升，效率大大提高。
同时，协同控制技术在军事领域也有相当大的应用前景。
爱分析：不同的产品线，在技术研发投入上通用部分大概占多大的比例？
张云飞：核心的控制算法和控制系统的软件、硬件等很多层面是相通的，甚至是大致相同的，只不过有军品级、工业级和消费级的区分。在应用软件开发层面是不一样的软件，平台是不一样的船艇，结构也是不一样的。
核心算法这一部分的研发工作花的时间大概占到一多半，花的人力也大概占到一多半。
环境监测最为成熟，海洋市场潜力巨大
爱分析：环境监测和海洋调查等方向，产品和技术都已经比较成熟了？
张云飞：环保领域是云洲涉足最早的，用无人船去监测污染、事故应急、污染源排查，产品已经获得用户高度认可。去年开始为客户提供系统解决方案，帮客户监测并提交数据报告。未来云洲也希望能够做数据，这样客户的投入会更少这对于相关部门来说也能够提高工作效率，节约成本，服务也更加专业。
海洋调查产品，我们去年开始大规模销售，这类产品开发了六年，海上无人装备极其复杂，非常难做。中国月球探测器都登月了，但为什么大飞机还做不好？因为大飞机是个商业化的产品，需要从市场价格上考虑用户接受度，而月球探测器作为国家重大项目，成本不是最重要的考量指标，零部件可以做到百里挑一甚至万里挑一。但做大飞机不行，这样做成本太高，用户不会买单。云洲经过多年的探索，很好地解决了技术与市场的问题。
海洋无人艇是一个海上的电子信息系统，每天都要经受海上波涛凶猛的考验，还有腐蚀、日晒雨淋。要把它做成一个商业化的产品，门槛还是很高的。我们海洋系列的产品从2012年开始研发，贴近实际应用场景和客户应用需求，从“实战”中来到“实战”中去。云洲海洋无人艇先后参加了南海调查、青藏高原科考和南极科考，产品在各种各样恶劣的环境中得到了成功验证，成熟度和稳定性逐步得到完善和提升。
爱分析：无人船在海洋领域除了科考调查以外还有哪些应用，怎么看市场空间？
张云飞：海洋无人艇的市场空间是非常大的，但是能做海洋这个市场的人很少，全世界能提供成套成熟的海洋测量无人艇产品的企业屈指可数。
海洋的市场前景其实非常广，目前我们推出三型海洋无人艇产品，其实只能满足我们设想的海洋应用的1/7的领域。
我经常打个比方，海洋其实就是一个空白的大矿场、大农场和大工厂。海洋占到地球面积的70%，陆地上有的矿产，海里面基本都有，而且更多。海洋也是个大农场。我们人类现在吃牛羊猪肉，但将来我们蛋白质的来源可能很多是鱼类虾类。
同时海洋也是个大工厂，现在八成以上的国际贸易都是通过海上航运完成，随着人工智能技术的发展，无人化工厂的普及，我们可以想象未来海上运输船舶上都没有人，它就是一个船舶形态的海上无人加工厂，原材料在海运路途中就变成了商品。比如，从巴西进口咖啡豆或者在运输过程中就自动被加工成商品，到达港口就直接分发到经销商或超市，节约了时间、生产空间、物流仓储空间等。
所以未来在海上，无论是探测海洋，还是合理开发利用以及保护海洋，都是需要无人系统来做的。
爱分析：无人航运除了去掉人力成本，还有什么其他价值？
张云飞：无人航运的价值主要有四个层面。
第一个层面是安全问题。船舶安全风险突出，例如韩国世越号造成了大量的人员伤亡，一次船舶事故伤亡人数就超过两千万人口的深圳市一年交通事故伤亡人数。可以说航行事故不出则已，一出都是大事故。而其中，80%以上的航行安全事故都是人为因素引起的，这背后是近百年来国际组织不懈的努力，不断完善以驾驶人员为核心的安全约束。如果完全无人化，通过技术手段可以取得比人更迅速的感知能力、决策能力和控制反应速度，船与船之间相互通过系统进行协调，碰撞等安全事故将大大降低甚至消除。
第二个层面是成本问题。据上市公司数据，行业平均利润不足3%，过半企业亏损。整个造船业去年大概有1500亿美金，其中至少有300亿美金都用在跟人相关舱室的建造上。以一艘5万吨的船舶为例，为人员工作、生活所考虑的舱室几乎就占船重的1/5，加上安全、舒适性等设备，几乎20%的建造成本花在了船员相关的设施。
第三个层面是人员问题。国际劳工组织不断提高船员工作环境保障，但航行环境不佳、工作枯燥、收入没有明显优势、家庭牵绊造成大量船员流失，船员短缺问题日益凸显。据统计，5-8年成熟期的船员流失率超过50%，驾驶专业毕业生上船工作的不足3%。
最后是环保问题。船舶虽然经济，但不够环保。相关数据显示，深圳港1500艘次船舶/年，其PM2.5、Sox、Nox排放就占深圳所有排放源的11.6%、12.4%和65.5%。如果船上有1/5的重量都省下来，污染排放就减少。国外学者统计预测，无人化之后，碳排放能减少10-20%。
爱分析：长期业务规划里，国际市场占多大比重？
张云飞：国际市场潜力大，非常有前景。目前国内市场我们占到了绝大部分份额，国际市场正在快速拓展，增长十分强劲。按照目前这种发展势头，未来我们有望占领全球一半的市场份额。
爱分析：下一步有哪些发展战略？
张云飞：云洲下一阶段将继续用人工智能技术探索海洋，深入开发行业应用产品，颠覆现有的“船+任务载荷”传统作业模式，持续发力海洋智能装备产业。
同时，云洲将以“人工智能+海洋”战略为中心，不断攻克无人船艇技术，协助制定相关行业标准，加快无人船艇技术和细分行业解决方案在多个领域的深度应用，推动世界进入水上智能时代。