近年来，随着现代科技发展和智慧港口建设深入推进，“港口智慧大脑”逐步成为新一代智慧港口的代名词和新一轮热点词汇。但业界关于什么是港口智慧大脑的意见并不统一，就如何打造港口智慧大脑也没有明确的思路与方案。在技术大变革时代，深入探究港口智慧大脑的内涵与实质，超前谋划、前瞻布局，对加快推进新一代智慧港口建设与发展，具有十分重要的意义。

一、如何认识港口智慧大脑

随着云计算、大数据、物联网、区块链、人工智能等新一代信息技术与港口业务深度融合，创新港口运营与发展理念，重构港口全方位价值链，打造具有自学习、自适应、自进化能力的“港口智慧大脑”，成为新一代智慧港口建设的核心与重要体现。

早在2008年，IBM首次提出“智慧地球”概念，由此延伸的各种新名词、新提法令人眼花缭乱。特别是2010年以来，前沿科技领域出现诸多“智慧大脑”概念。如企业界的谷歌大脑、百度大脑、阿里大脑、腾讯超级大脑，产业界的城市大脑、工业大脑、航空大脑、医院大脑等等，引起了社会各界的广泛关注与高度重视。正是在全球智慧港口探索与实践不断深入的背景下，“港口智慧大脑”概念也应运而生，并逐步成为新一代智慧港口的代名词和新一轮热点词汇。但究竟什么是港口智慧大脑，业界并没有统一的认识与定义;就如何打造港口智慧大脑，业内也没有明确的思路与方案，也缺乏具有代表性、具有说服力的成熟案例。

大脑作为一个超级巨大的并行运算系统，最独特之处在于思维决策，也就是通过各种外部感知判断以及知识、经验积累，做出解决问题、有利于自身的行动能力。大脑通过感觉神经系统来获取环境信息，经过认知理解，再通过神经传递系统，传递到运动系统负责产生和控制运动。

可以做一个形象的比喻，若将“港口大脑”比作人脑，将组成其感知功能的各种传感器比作人的五官，将连接传感器的传输网络比作人的神经系统，将控制和存储信息的云技术比作神经中枢，那么基于大数据的智能计算就是“港口大脑”的智慧核心。

由此可定义港口智慧大脑是:在现代科技进步与港口业务创新相结合的大背景下，基于物联网、云计算、大数据、AI等新一代信息技术在港口中的深度融合应用，逐步形成的具有类脑功能的人工智能系统。在不断进化与完善中，“港口大脑”逐步形成自己的中枢神经系统(云计算)、港口感觉神经系统(物联网)、港口神经纤维系统(通讯技术)及港口神经末梢(边缘计算)，从而形成港口的智慧与应用(大数据与人工智能)。应该说，港口智慧大脑作为一个综合物联网、大数据、云计算，人工智能的技术综合体，是现代科技发展到一定程度，向港口领域自然蔓延和深入应用的结果。

事实上，以科技赋能港口智慧，让港口像人一样会思考、会决策，最合理的配置和调度港口资源，使港口运营更可靠、更高效、更智能，一直是世界各大港口的不懈追求。早在2011年，鹿特丹港就提出了2030年港口发展战略愿景(Port Vision2030)，勾勒了未来“智慧港口(Smart Port)”的技术路线图。2015年，新加坡港提出下一代港口战略(NGP 2030)，并在其第四代集装箱港口——大士港(Tuas)规划建设中，重点打造基于大数据、数字孪生、AI的超现代化、高度智能的港口智能运营中心。近年来，我国上海港大力推进“3E级”智慧港口打造，即在港口运营上卓越(Excel)、在可持续的创新业务上积极拓展(Explore)、在生态圈构建上保持开放(Extend)，并将智能化可靠运营和开放式业务创新作为重要内容，来推进智慧港口建设。

总体而言，全球“港口大脑”的建设探索尚处于非常初级阶段，或是概念规划与愿景设想阶段，离真正意义上的“大脑”还存在不少现实的理论挑战与技术难题。

随着以大数据和人工智能为核心的第四次工业革命的到来，科技快速发展和应用创新将不断突破。未来，通过科技赋能港口“智慧”，打造以港口大脑为核心的新一代智慧港口将展现广阔前景和巨大潜力。

二、如何理解港口智慧大脑

严格意义上，港口智慧大脑并非严谨的科学概念，而是由生物学领域“大脑”概念延伸出来的一个抽象概念。在生物学领域，大脑有其特定的含义。大脑作为中枢神经系统的高级部分，主导机体内一切智能活动过程，并调节机体与周围环境的平衡。

港口大脑沿用生物学大脑的内涵，相应地包括港口感知网络系统、神经传导系统、中枢神经系统、神经末梢及知识处理系统等。港口通过泛在感知系统，智能地获取各种运行状态信息，通过“港口大脑”对这些信息进行综合处理，并作出敏捷地判断或决策，从而实现更聪明、更智慧地运营与服务。

作为类脑的智能复杂巨系统，“港口大脑”离不开这几个关键词:全面感知、泛在联接、智能决策、敏捷响应、智能进化。

(一)全面感知。依托泛在、高速、可信的信息基础设施和智能传感器网络，构成类脑的感知神经网络——智能感知网，实现港口全要素、综合的感知感测，实时动态地获取港口各种状态信息，智能感知港口状态变化和态势需求。

(二)泛在联接。在完备可信的港口智能感知网络基础上，通过5G、光纤、卫星、遥感等技术手段，构建类脑的神经传导系统。通过多种网络形式的有效、泛在联接，实现港口内人、机、物、事及环境随需、无缝、安全、即插即用地联接，保障港口信息的互联互通和接入设备的协同运作，为港口智能化打下基础。如港口机械远程操控、堆场无人化智能作业、智能化理货、智能化闸口等场景应用。

(三)智能决策。在大数据、AI、超级计算等相关技术的支撑下，构建类脑的知识处理系统。通过一定的算力和算法，对海量数据进行处理，赋能港口自学习、自适应、自主智能地判断及预测，从而实现主动告警、自动控制调节、辅助决策等智能决策。

(四)敏捷响应。借助AI、边缘计算等技术应用，构建类脑的神经末梢，结合云计算、大数据及信息传导系统，实现对港口中物、事及环境等的快速、敏捷智能反应，港口也不再是完全被动地响应需求。

(五)智能进化。借助数字孪生、VA、AR、3D等技术应用，打造港口数字空间、人文空间、物理空间有机融合一体。基于类脑知识推理的算法模型库，通过机器学习、深度计算等手段赋能港口生命，实现最优的港口运营组织与服务，使港口成为拥有思考、交流、学习和进化的“有机生命体”。

其中，“全面感知”和“泛在联接”是港口大脑成为人、机、物、事深度融合体的数字底盘基础;“智能决策”是港口大脑成为智慧体的重要体现，其核心在于智能算法模型对汇聚的数据及状态的敏捷分析研判，从而提供智能决策;“敏捷响应”和“智能进化”则是港口成为对环境的智能认知、判断、决策及反馈有机生命体的内在要求。

由此可见，“港口智慧大脑”本质是科技赋能，特别是新一代信息技术与港口业务深度融合应用的产物，是综合云计算、物联网、大数据、AI、边缘计算等技术为一体的类脑人工智能系统，其核心主要在于数据、算力和算法(智能计算)等三要素。

对于“港口大脑”而言，数据是港口智慧的根基。不仅需要海量在线动态的数据，而且需要覆盖各种可能的应用场景。要解决的核心问题是数据的来源，涉及各种智能终端、机械、装备等，运用的技术涵盖物联网、MEMS(传感器)、大数据技术等等; 算力是指港口的计算能力，是港口智慧的动力底盘。从技术维度看，包括云计算、边缘计算、并行计算、超级计算、泛在计算等等，其价值在于为数据的感知、传输、存储与运算提供数字底盘支撑; 算法(智能计算)是进行计算、解决问题、做出决策的知识推理算法模型，是港口智慧的内在关键。算法所涉及技术包括机理模型、流程模型、人工智能、知识推理和数字孪生等等，而且算法并非一成不变，也有个不断演进完善的过程。

简而言之，数据洞察市场需求，算力重塑港口形态，算法变革商业生态。可以预见的是，未来的港口离不开大数据和智能计算。如果用一个简单的公式来表征的话，那就是:大数据+算力+算法(智能计算)+港口=港口智慧大脑。

三、如何打造港口智慧大脑

“港口智慧大脑”是新一代智慧港口发展理念的全新诠释，代表着未来智慧港口的发展方向。在这个技术大变革的时代，港口智慧大脑如何打造，需要超前谋划、前瞻布局、有序推进。

(一)做好顶层设计与统筹谋划

站在港口发展战略的全局高度，瞄准新一代智慧港口发展方向，分析港口业务痛点与发展需求，洞察行业与技术趋势，做好统筹谋划。顶层规划“港口大脑”的战略、愿景与蓝图，明确“港口大脑”建设目标、总体框架、主要任务与实施路径。结合港口资源条件和禀赋，制定实施“港口大脑”建设行动计划，明确建设重点与时序，统筹有序推进。

(二)夯实港口数字底盘基础

以云计算、大数据、AI、物联网、边缘计算等技术为基底，夯实港口智慧大脑的数字底盘基础。一是构建港口智能感知网络。完善港口运行实时感知手段与数据采集处理体系，实现对港口运营全要素、全领域的智能感知。二是完善泛在联接的通信网络。完善覆盖所有区域的货物、集装箱、载运工具及环境对象等智能传输网络，打造类脑的港口信息传输系统，支撑港口运营数字化、在线化、智联化与敏捷化。三是构建港口大数据体系。按照“范围全覆盖、数据全口径、标准全统一”要求，整合港口数据资源，打造全域集中共享的一体化云数据中心，推动全域数据互通、业务协同。四是完善港口云计算基础设施，构建港口云智服务体系。建立港口云基础设施和运维平台，加固数据、网络、系统等安全堤坝，强化云服务安全，确保港口大脑运转安全、可靠、高效。

(三)打造港口智能中枢平台

依托云计算、物联网、大数据、5G、AI、区块链等技术，构建基于数据驱动的实时、动态、敏捷的港口智能中枢平台，强化港口智能计算能力。提升平台与业务系统、节点的互联性、协同性，强化集成。深化业务应用一体设计和流程再造，升级既有港口业务平台(系统)，推进统一部署的垂直应用建设，使中枢平台成为港口智能联动、敏捷响应的有效载体。按照多元链接、多端进入、线上线下联动、多场景应用的要求，搭建智能交互的港口大脑数字界面，推进新技术、新业态、新场景集成创新应用。

(四)丰富多元化智慧场景应用

针对港口作业调度、运营管理、安全应急、环保节能、综合服务等业务领域，加强类脑知识推理的核心算法建模应用，大力推进港口智慧大脑多元场景化应用。强化港口大数据分析、知识推理能力，深入推进数据赋能，提升场景化应用的广度与深度。深化港口全链条物流服务应用场景，使港口大脑向全程物流供应链应用延伸。根据不同部门、不同领域应用场景，建设智能联动的多层级数字驾驶舱。依托大数据、数字孪生、AI、GIS、3D等技术，推动优化和丰富各类数字指标的呈现形式。特别是将港口运营核心数据进行可视化呈现，生成多个“指数”的数字驾驶舱。

(五)强化技术创新应用研发

积极推动建立产学研用一体化技术联盟，做好港口智慧大脑概念原型设计和关键技术联合攻关。充分借智借力，推进大数据、AI、数字孪生、区块链等技术在港口融合创新应用，强化港口大数据挖掘、关联分析、知识推理、智能计算、智能进化等核心算法研发，前瞻研究布局具有全球竞争力的“AI+”新一代智慧港口大脑系统。研究制定“港口大脑”相关技术标准、运作规范及管理办法。加强大数据、人工智能、超级计算等领域专业性、复合型人才培养。

(六)加大政策支持力度

组织开展“港口大脑”相关标准规范、建设指南及政策支撑体系研究，适时研究出台促进港口智慧大脑建设的指导意见。充分发挥行业协会桥梁纽带作用，推动建立行业创新联盟。突出企业创新主体地位，推动构建产学研用深度联动的技术创新体系，建立关键技术协同攻关长效机制。鼓励社会力量广泛参与“港口大脑”建设。加大财政支持力度。以智能计算、数据赋能、数字孪生、知识推理等智慧化场景应用为重点，组织开展第二批智慧港口建设示范工程，引导形成一批可复制、可推广的最佳实践案例。

（本文来自水运科技，点击链接阅读原文）

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