智慧賦能寧波港 乘風破浪啟新程

杜月嬌

2004年，在寧波諾丁漢大學的落成典禮上，習近平總書記寄語：“寧波諾丁漢大學的創建和成立，開創了中國高等教育與國外優質高等教育資源相結合的先河，為中國教育走向世界創造了一種全新的模式。”正是在這片理想的沃土之上，白瑞斌教授和他的研究團隊展開了一場科研逐夢之旅。

時間追溯到2007年9月，彼時的白瑞斌剛剛結束長達5年的國外求學、科研之旅，回國到寧波諾丁漢大學計算機科學系任教。當時，深受國內外研究教育洗禮的他，已經在智能計算、組合優化、數據挖掘及建模與仿真研究中積累了豐富的經驗，迫切希望能為這些技術的落地應用找到最佳場景。

在21世紀“數字中國”和工業新基建已上升為國家戰略的大背景下，白瑞斌敏銳地感知到了人工智能在優化研究領域所蘊含的巨大潛能。因此，他和研究團隊決定結合自己之前在這一領域的研究經驗，全身心投入研究與開發下一代智能型、自適應決策支持系統。除此之外，毗鄰寧波舟山港的地理位置優勢，更讓他們決心扎根于這片熱土，將人工智能服務于寧波港口經濟的發展。以此為基點，他們立志將這幅夢想的藍圖勾勒到全國各地并輻射到智能交通、物流運輸、調度優化等各個領域，用科學服務于祖國發展大計。

貫穿始終的諾丁漢情緣

西安是白瑞斌夢想的發源地。1999年6月和2002年4月，白瑞斌分別獲西北工業大學學士和碩士學位，在這7年的時間里，他徜徉在大學知識的海洋里，孜孜不倦汲取專業知識，更堅定了自己今后從事科研工作的理想與決心。

研究生畢業后，白瑞斌在家人的影響下打算出國留學，接受更加前沿的科研思想。本意想前往美國留學的他，卻因為一些原因，沒有順利申請到全額獎學金。如果自費留學的話，費用會十分昂貴，負擔不起。恰巧這時，英國兩所大學向他拋出了橄欖枝，其中一所就是英國諾丁漢大學。學校提供全額的獎學金，除了每年1萬英鎊的學費免掉外，還有大概1萬多英鎊的生活費。在這種情況下，白瑞斌欣然接受了學校的邀請，為此他一直對英國諾丁漢大學心存感激。

長期以來，諾丁漢大學在英國乃至世界范圍內都享有美譽。作為一所英國百年名校，諾丁漢大學產生了很多的杰出校友，包括3位諾貝爾獎得主和眾多奧運獎牌得主。在這里，白瑞斌接受了更為扎實的研究訓練，并受到很多先進科研思想的熏陶，在計算智能、超啟發式搜索、調度優化等方面研究中積累了豐富的經驗，為他今后回國開展科研工作打下了堅實的基礎。

科研探索，報效祖國。如今回國已十四載有余，白瑞斌已經成為寧波諾丁漢大學計算機科學系教授、博士生導師和系主任。扎根于寧波諾丁漢大學這一平臺，他的拳拳報國之心得以施展。多年來，白瑞斌團隊立足我國的國情，基于之前在人工智能領域打下的堅實基礎，不斷開拓探索，服務于祖國的社會經濟，特別是在智能港口技術與服務創新發展中，一直都有白瑞斌研究團隊的身影。

港口數字化轉型迫在眉睫

自古以來，港口一直是世界經濟發展的關鍵要素。據不完全統計，世界上90%的發達城市都是沿海城市，主要得益于海上交通是國際貿易的主要運輸方式。在寧波乃至全國的海上經濟發展中，寧波舟山港所起的作用就不容小覷。

寧波舟山港具有得天獨厚的地理位置。其地處我國大陸海岸線中部，南北和長江“T”型結構的交匯點，是中國內地著名的深水良港。作為一個集內河港、河口港和海港于一體的多功能、綜合性的現代化深水大港，寧波舟山港向外直接面向東亞及整個環太平洋地區，且已與世界上100多個國家和地區的600多個港口通航。寧波舟山港連續9年貨物吞吐量全球第一，2020年集裝箱吞吐量全球第三。

寧波舟山港地處長三角地區，而港口經濟作為國家發展戰略的一部分，一直是長三角建設的重要任務。浙江省的“十四五”規劃和2035年遠景目標中對寧波港的定位是“四港聯動暢通流”，大力推動寧波舟山港建設世界一流強港，打造世界級港口群，建設舟山江海聯運服務中心，構建現代化內河航運體系，推進海鐵、海河聯運。在白瑞斌看來，在現代化的航運背景下，人工智能領域的相關技術與港口經濟發展相結合是大勢所趨。

在白瑞斌的介紹下，記者了解到：港口是一個多要素集中的封閉場地，涉及人、車、物、船等多重要素，也涉及能耗、維護、運營等多個方面。現如今，規模港口在相關領域仍面臨著諸多挑戰，尤其是在超大規模碼頭生產管理、海量大數據應用場景下的碼頭核心資源（橋吊、堆場、集卡、泊位、集裝箱等）優化配置等方面還有待進一步發展和完善，在國家智能制造2025戰略、節能減排和淘汰落后產能需求的大背景下，我國港口在降本增效、綠色可持續建設等方面還需要持續加大投入。

“在我看來，未來的港口一定是綠色環保、安全高效的。而要實現這一目標，就必須通過智能化的手段，優化港口的管理，提升服務質量。”白瑞斌說。多年來，他和研究團隊成員不斷探索前行，在寧波港口的數字化智能化發展中開展大量工作，將人工智能技術深入到了寧波舟山港的經濟與生產運輸中，開展了一系列實踐與探索。

運籌優化與機器學習相結合

優化港口服務

經濟要發展，國家要強大，交通特別是海運首先要強起來。長期以來，白瑞斌團隊的智能化港口運營研究工作，都是基于國家發展的大背景而展開的。“將人工智能的相關技術應用在寧波舟山港的生產運輸管理中，不僅能夠提升其出口效率，也對港口的安全及管理的增效意義重大。”白瑞斌說。

近年來，隨著國家智能制造、智慧城市等戰略的實施和推進，研究和應用的焦點逐漸從以單一節點的智能化（如人臉識別、缺陷檢測）向系統的綜合智能化發展。隨著調度優化技術的發展，它在調度及路由（routing）問題上取得了長足進步，這些技術同樣適用于海港作業等相關優化場景。白瑞斌團隊在實踐中，就將運籌優化技術與機器學習技術相結合，讓其在港口集裝箱運輸等實踐應用中發揮了極大的功效。

港口業內有句話：“大不大”看吞吐量，“強不強”看集裝箱。集裝箱碼頭是水陸聯運的樞紐站，是集裝箱貨物在轉換運輸方式時的緩沖地，也是貨物的交接點，因此，集裝箱碼頭在整個集裝箱運輸過程中占有重要地位。雖然，集裝箱碼頭作業有顯著的結構特點，但是由于船期、出口集箱、進口提箱及裝卸作業時間等諸多環節的不確定因素，導致各類集裝箱的分配與調度效率不佳。在相關科研方法的啟發和國家自然科學基金及省市科研項目的支持下，白瑞斌團隊將運籌優化和機器學習優化兩種方法進行融合，輔之以自主開發的全場景高精度仿真平臺，開發出先進的數、模融合的調度算法，并應用到港口集裝箱碼頭的集卡調度優化中。這一技術能夠解決模型計算速度慢和深度學習方法可靠性低等問題，在現場的復雜環境中還能獲得比較接近的業務預測，從而制訂更好的工作計劃，幫助減少堆場安排不合理導致的擁堵，提高集裝箱的流轉速度，減少無效操作，提高港口的綜合吞吐效率，在當今的航運市場中具有良好的競爭力。D4A04934-F2F3-4284-BC26-4C2B89165F92

實踐證明，白瑞斌團隊所提出的數、模融合的超啟發搜索算法框架，便是解決港口作業優化問題的一個理想選擇，并取得了良好成效，能夠顯著提升作業效率，減少設備閑置，為每個碼頭帶來更高效的作業和更少的設備維護費用。根據他們在2019年的一個研究測算，單獨的車輛智能調度優化能夠給一個有4個泊位的集裝箱碼頭提高5%的作業效率，減少15%車輛空載里程，全面推廣后，每年可節約成本千萬元，對提高未來港口的核心競爭力發揮巨大作用。

志在萬里，努力打造世界一流的智慧港口、綠色港口的核心技術和軟件，一直是白瑞斌科研團隊奮斗的目標。“未來，隨著港口智能化、現代化的發展，以及寧波舟山港‘世界強港建設的需求，核心技術和系統的研究是重中之重。除此之外，數字港口建設還具有普適性，可以作為未來智能復雜系統的一個樣板工程，在其他領域進行移植，比如交通系統、物流系統、倉儲系統等。”白瑞斌說。

加大實驗室建設及人才培養

腳踏實地，一步一個腳印，白瑞斌團隊一直在開拓一條屬于自己團隊獨一無二的發展道路，并最終形成了機器學習技術和運籌優化相結合的技術特色。“其實這也是英國諾丁漢大學的一個研究特色。英國諾丁漢大學的運籌學及人工智能團隊都集中在計算機系，長期以來，寧波諾丁漢大學都與英國諾丁漢大學保持著密切的合作。在相關科研技術的基礎上，我們一直在將其付諸實踐，希望能夠在實際應用中發揮良好的效果。”白瑞斌說。

為了能將技術優勢進行積累、升級，更好地服務于寧波舟山港的數字化建設，2021年，白瑞斌和研究團隊成員們開始著手于浙江省數字港口技術重點實驗室的建設。實驗室同步浙江省“十四五”規劃和2035年遠景規劃，針對寧波港“四港流動暢通流”和寧波自貿區“一樞紐、三中心、一示范區”的定位和高質量發展的迫切需求，就港口核心資源的智能感知、港口作業規劃與調度優化、港口智能化流程、國際樞紐港供應鏈服務和供應鏈金融的核心問題開展研究。

作為實驗室的帶頭人，白瑞斌將和研究團隊依托寧波諾丁漢大學在計算機科學、人工智能及運籌管理、信息系統管理、創業營銷與系統管理等學科堅實的研究基礎和研究實力，著眼于打造基于真實場景數據和智能仿真技術的數字孿生平臺，通過智能仿真平臺輔助決策，實現港口核心資源的高效一體化閉環運作，為寧波港的數字化、智能化提升提供技術保障。同時以港口供應鏈技術為核心，研究港口戰略，為寧波港的軟實力和世界影響力的提升提供智力支持。

人才是實驗室發展的動力與源泉。長期以來，寧波諾丁漢大學都有一套獨具特色的教學模式。在學生的培養上，他們更加強調培養學生計算機技術與各項軟技術相結合。“通過學習，我們希望學生不僅僅是增加了一門專業技能，而是經過90%的課程所包含的各項軟性考核，給學生提供一個全方位的發展機會。”白瑞斌說。

除此之外，每項考核課程中都有許多開放性作業，這些作業并不是課程中會100%教到的東西，學生可以通過自主學習和教師指導相結合，找到解決的辦法。通過這一尋找答案的過程，激發學生的自我學習能力和自我批判思維。

兼容并包，博采眾長。學校中超過一半的教師是國際教師，超過10%的學生是國際學生，全英文的教學模式，以及多元文化碰撞與交流，能讓學生們在國際交流中了解另外一種文化思維的相關特色，彼此之間更好地進行交流與學習。

未來，白瑞斌還希望能夠在實驗室的人才培養上加大投入，吸引更多國際一流的科研人員及海外優秀學者和學生加入實驗室隊伍中，隨后通過2年時間，打造一支理論基礎扎實、實踐經驗豐富、國際化特征明顯的高水平研究隊伍，使其成為寧波海港智能化建設的中堅力量。

以海而立，向海而興。如今，位于我國大陸海岸線中部的寧波舟山港建設愈加令人矚目。在多年的努力下，白瑞斌團隊著力打造的“數字港口技術實驗室”建設已規模彰顯。“今后我們還是希望能夠在浙江省以及國家科研項目的支持下，將數字港口技術實驗室打造為國際一流的實驗室。即使我們不是國內最大的實驗室，也希望能夠成為國內最有特色的實驗室。”談起未來的愿景，白瑞斌充滿期待。

（責編：張聞）D4A04934-F2F3-4284-BC26-4C2B89165F92