人工智能技術(shù)在石油石化行業(yè)中的發(fā)展趨勢

張淳奕(中海油信息科技有限公司天津分公司，天津 300452)

0 引言

隨著科技的進步，人工智能(artificial intelligence，AI)的發(fā)展取得了很大的進步，其在海洋油氣開發(fā)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢光明。人工智能指的是通過研究和探索，利用模仿的手段結(jié)合人類的智能理論，使用工具實現(xiàn)以及實踐應(yīng)用的新生科學(xué)。目前實現(xiàn)人工智能的方式有兩種，第一種是利用計算機系統(tǒng)進行編程，使得傳統(tǒng)的系統(tǒng)變得更加智能的計算機工程學(xué)，這種方式的AI 技術(shù)在很多領(lǐng)域都有許多研究成果，例如文字識別技術(shù)和語音識別技術(shù)等。第二種是使用科學(xué)技術(shù)模擬人類或者生物機體的行為能力，在其自身的基礎(chǔ)上實現(xiàn)智能化，例如人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法，通過對人或者其他生物的遺傳、進化等機理模擬的方法，也被稱為遺傳算法，模擬人或者其他生物的腦神經(jīng)的方法被稱為人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。一般情況下，第一種方法都是應(yīng)用在簡單邏輯的工作上，也就是對產(chǎn)品升級需求不高的領(lǐng)域，第二種方法主要應(yīng)用于解決邏輯復(fù)雜的問題，應(yīng)用在更新迭代快的領(lǐng)域有著良好的發(fā)展前景。機器人作為AI 技術(shù)研究的一個分支，主要專注于機器的運動和控制，因此機器人也可以被稱為可編程機器人，這些機器人可以自動或半自動的執(zhí)行相關(guān)的控制指令，傳統(tǒng)的機器人智能重復(fù)進行相關(guān)的動作，不具備擬人化的學(xué)習(xí)能力，現(xiàn)如今的智能機器人已經(jīng)具備一定的智力，人工智能機器人是機器人和人工智能完美融合的產(chǎn)物。其主要有加速企業(yè)的創(chuàng)新能力，提升客戶的滿意程度，降低運行成本，提高生產(chǎn)效率等特點，人工智能機器人可以在環(huán)境惡劣的環(huán)境下進入到工作人員無法去到的地方進行工作。

1 水下工作機器人

水下機器人指的是一種智能化的水下潛水器，可以根據(jù)行業(yè)所需調(diào)整水下機器人的智能化程度，從而滿足各行各業(yè)的需求?？梢愿鶕?jù)用途的不同，簡單的將水下機器人分為四類：遙控式水下機器人、智能式水下機器人、拖曳式水下機器人、載人式水下機器人，其中遙控式和拖曳式需要使用纜線進行連接，由工作人員在工作船上進行控制。智能化的水下機器人不需要纜線連接，擁有一定的自主航行和控制能力，載人水下機器人又被叫做載人潛水器，通過工作人員在水下進行控制，正是這些現(xiàn)代化的海洋觀測探索設(shè)備，構(gòu)成了探索海洋發(fā)展的一部分。現(xiàn)如今，國際上已經(jīng)研究出了適合不同用途的AI 機器人，這些AI 機器人根據(jù)結(jié)構(gòu)大致分為：水下控制機器人和水上控制機器人兩種類型，主要圍繞水下導(dǎo)航技術(shù)、水下定位技術(shù)、水下動力技術(shù)、水下探物技術(shù)、水下識別技術(shù)、水下控制技術(shù)以及水下通訊技術(shù)等幾個方面分別進行研究，并促進AI 機器人的發(fā)展，為海洋油氣領(lǐng)域的快速發(fā)展提供了有效保障。

2 國際領(lǐng)先的人工智能機器人

2.1 水下機器魚

目前，根據(jù)相關(guān)報道表明，位于美國密歇根州東蘭辛市的密歇根州立大學(xué)，已經(jīng)有研究人員進行了機器魚的相關(guān)研究工作，目前最新的研究成果就是提升了水下機器魚的續(xù)航能力，增加了機器魚的滑翔功能。仿生技術(shù)可以讓機器魚像魚一樣拍打尾巴進行游動，進一步提升了探測的范圍和距離。同時，水下機器魚的身體上被研究人員安裝了各種水下測量的傳感器，主要用來探測水下的各種情況和資源，除此之外，機器魚體內(nèi)安裝的有無線通信技術(shù)和GPS 定位裝置，可以精準(zhǔn)定位機器魚在水中的位置，通過攝像技術(shù)實時傳回機器魚探測到的畫面。在水下機器魚的研究過程中，有一條名叫GRACE 的機器魚，“墨西哥灣漏油”事件就是GRACE 機器魚進行處理的，由于在機器魚的身體上安裝了石油傳感器，因此將大量的機器魚放到海灣漏油嚴(yán)重的區(qū)域，可以對石油泄漏的情況進行實時的跟蹤監(jiān)測。這款設(shè)計好的機器魚可以在環(huán)境險惡的海水當(dāng)中正常工作，可以繞開海底復(fù)雜的情況，同時實時保持網(wǎng)絡(luò)的連接監(jiān)控。

2.2 海底鉆井機器人

目前，位于挪威的機器人鉆井公司經(jīng)過不斷的研發(fā)，已經(jīng)在海面上修建了全自動石油鉆井平臺，這款全自動鉆井平臺是依據(jù)火星探測漫游者的原理進行發(fā)明的，可以通過傳感器持續(xù)獲取周圍的各種數(shù)據(jù)，再通過特定的人工智能程序算法，用來表達判別機器人的不同反應(yīng)。全自動石油鉆井平臺可以通過衛(wèi)星定位來設(shè)置作業(yè)的精準(zhǔn)坐標(biāo)，等到移動到作業(yè)地點位置后，鉆井平臺可以自動展開立起相當(dāng)于十四層樓高度的井架，穩(wěn)定加固后可以自動開始進行鉆井工作，不需要人員操作，鉆井平臺會根據(jù)相關(guān)程序自動完成石油開采的相關(guān)工作，等到石油開采完成后鉆井平臺可以依靠衛(wèi)星指引，自動移動到下一個工作地點繼續(xù)進行工作。目前，越來越多的自動化設(shè)備開始應(yīng)用到石油石化行業(yè)，許多的科技工作者都開始加強對自動化設(shè)備的研究工作。除了專業(yè)的全自動新型技術(shù)研究公司在進行自動化方面的研究之外，許多的石油能源公司都開始了人工智能機器人的探索研究工作，力爭將人工智能投入到石油行業(yè)的危險區(qū)域。根據(jù)科技行業(yè)的預(yù)測，隨著人工智能機器人研究水平的不斷進步，整個海上石油開采行業(yè)對人力資源的依賴越來少，將會有許多人會因此失去工作，石油平臺的開采效率可以提升百分之二十五，從而帶動整個石油行業(yè)的發(fā)展。

2.3 海洋勘探機器人

廣闊的海洋之中蘊藏著許多的石油礦藏，是未來海洋油氣領(lǐng)域發(fā)展的基礎(chǔ)，和陸地石油開采作業(yè)相比，海洋油氣的勘探需要在惡劣的水下進行，增加了油氣開采的難度，增大了開采作業(yè)的風(fēng)險性，為了降低油氣的開采難度，弱化海洋石油開采的風(fēng)險，因此離不開數(shù)字化、智能化、無人化的開采技術(shù)。目前全世界已經(jīng)擁有數(shù)千臺海洋機器人，這些機器人在海洋石油開采行業(yè)的使用越來越廣泛，其中海洋天然氣、石油等資源領(lǐng)域的應(yīng)用最多。

3 智能機器人所面對的風(fēng)險挑戰(zhàn)與思考

3.1 打破思維禁錮

要在全球能源領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位，就必須打破傳統(tǒng)的固有思維模式和市場秩序，重塑市場規(guī)律，推進清潔化、高效化、低碳化的能源轉(zhuǎn)型。受到再生能源、交通、智能化等諸多原因的影響，行業(yè)油氣開采企業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)越來越嚴(yán)峻，以人工智能為例，新型技術(shù)給傳統(tǒng)能源企業(yè)帶來的不僅僅是機遇，同時還面臨著巨大的挑戰(zhàn)。信息化技術(shù)將會給諸多行業(yè)提供便利、帶來更大的機遇，可以更縝密地規(guī)劃未來能源市場的分布圖。面對新型技術(shù)帶來的挑戰(zhàn)，必須要打破傳統(tǒng)的思維模式，在進行能源開采的同時，必須要做好環(huán)境保護工作。為了加快企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，必須清楚企業(yè)自身的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和技術(shù)能力，做好能源行業(yè)變革的準(zhǔn)備工作。人工智能和機器人的結(jié)合可以徹底改變能源行業(yè)的發(fā)展，以海洋機器人為例，全自動的石油鉆井平臺可以最大程度上降低石油開采的成本，提高海洋石油的開采效率。

3.2 攻克高精尖技術(shù)

國際上的一些先進科技公司已經(jīng)在機器人的研發(fā)生產(chǎn)領(lǐng)域積攢了豐富的經(jīng)驗和技術(shù)。由于我國AI 機器人的研究起步相對較晚，因此國內(nèi)的機器人只能占據(jù)中低端市場，高精尖技術(shù)有待突破。海洋石油勘探機器人不但要適應(yīng)海洋油氣領(lǐng)域開采環(huán)境的復(fù)雜性惡劣性，打破低溫伺服電機的嚴(yán)格束縛。同時，高新技術(shù)的發(fā)展離不開高科技材料的支持，只有將新型材料投入使用，才可以打破技術(shù)瓶頸的限制。隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，AI 領(lǐng)域取得的成就也是越來越高，使用AI 技術(shù)可以將機器人制作成可以升級的智能產(chǎn)物，雖然我國海洋油氣領(lǐng)域已經(jīng)開始嘗試使用機器人，但是這些機器人還不具備類腦的智能化思考能力，只能按照預(yù)先編譯設(shè)定好的程序代碼進行工作，只具備基礎(chǔ)的工作模式。因此必須要突破機器人自主學(xué)習(xí)的關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)出擁有更高智慧的智能機器人。AI 的關(guān)鍵核心在于數(shù)據(jù)、算法、算力，AI 的基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)，只有海量的數(shù)據(jù)資源，才可以挖掘人工智能的潛在價值，AI 的引擎是算法，只有不斷學(xué)習(xí)算法不斷更新?lián)Q代，才可以提高AI 的算法。至于算力就是AI 系統(tǒng)的保障，只有全面發(fā)揮出人工智能的能力，才可以突破量子計算技術(shù)，給AI 帶來革命性的發(fā)展。目前的人工智能技術(shù)幾乎出自大數(shù)據(jù)衍生，具備自主學(xué)習(xí)能力和自主決策能力。只是在分析多維度復(fù)雜數(shù)據(jù)的計算過程中，如果不能得到很好的利用，就會降低數(shù)據(jù)使之不足以代表大數(shù)據(jù)。

4 人工智能發(fā)展的保障措施

為推動我國人工智能制造業(yè)快速發(fā)展，妥善應(yīng)對人工智能潛在的機遇與挑戰(zhàn)，形成適應(yīng)人工智能發(fā)展的制度安排，構(gòu)建打造新時代下開放包容的國際化環(huán)境，夯實人工數(shù)字智能的社會基礎(chǔ)。國家頒布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》六大保障措施，建立人工智能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和知識產(chǎn)權(quán)體系、安全監(jiān)管和評估體系、加強AI 相關(guān)法律、倫理道德和社會問題研究。通過完善落實數(shù)據(jù)開放與保護相關(guān)政策，達到支持AI 技術(shù)發(fā)展目的。

此外，國家始終堅持對隱私和知識產(chǎn)權(quán)的保護，開展確認AI 應(yīng)用相關(guān)的民事與刑事責(zé)任、信息安全利用等法律問題研究，建立追溯問責(zé)制，明確人工智能法律主體以及相關(guān)權(quán)利、義務(wù)和責(zé)任。

5 結(jié)語

綜上所述，為了滿足人工智能機器人在行業(yè)油氣領(lǐng)域的發(fā)展和使用，必須要突破性研究水下機器人技術(shù)，使用智能機器人，去到危險級別較高的區(qū)域進行作業(yè)，保證了工作人員的人身安全。采油平臺可以將石油的開采效率提升四分之一，促進了整個石油開采行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，使之擁有更加廣闊的發(fā)展前景。人工智能機器人在深海行水當(dāng)中實驗，可以取代工作人員進行的危險性的工作內(nèi)容，有利于石油開采行業(yè)未來的發(fā)展。