除了尚未完全成熟的自动驾驶技术，解决交通拥堵问题还有另一种思路：立体化的出行方式。例如，Uber 曾经推出的飞行汽车，以及马斯克的 Boring 公司在地下挖掘的高速隧道——“每小时 240 公里的隧道客舱，让你只需花费 1 美元就能到达机场”。

那么，天上地下都有了，是否还缺水上交通？荷兰的阿姆斯特丹运河使这座城市被誉为“北方的威尼斯”，乘船游览是体验这座城市的绝佳方式。

设想一下，如果航行的船只是无人驾驶的，你还会愿意乘坐吗？

这就是麻省理工学院（MIT）计算机科学与人工智能实验室（CSAIL）近期发布的一个新项目——一艘可以运送乘客的自动驾驶船。研究团队给这款船起了一个有趣的谐音梗名字——Roboat II。

Roboat 是一个为期五年的研究项目，研究人员希望通过这些自主驾驶的船只来改善阿姆斯特丹的运河环境，比如利用它们来收集垃圾、运输货物或人员。

去年，CSAIL 研发出第一代自动驾驶船，这些船只可以根据不同的用途自动组装成各种浮动结构。今年，他们推出了第二代自动驾驶船——Roboat II，这是一艘可以搭载乘客的船只。Roboat II 比第一代更大、更智能，能够承载更多的重量。

这艘船只有 2 米长，可以搭载两名乘客通过阿姆斯特丹的运河。MIT 称其为“疫情友好型”，因为乘客可以保持安全的社交距离。

这艘船配备了四个推进器，可以向任意方向移动，还装备了激光雷达、GPS 和惯性传感器来辅助导航。尽管单个船只很小，但它采用了模块化设计，这意味着多艘 Roboat II 可以连接成更大的船只。

MIT 计划最终将 Roboat 的规格定为普通船只的四分之一大小，而 Roboat II 已经达到了一半大小，表明它正在逐渐发展成可以搭载 4-6 名乘客的全尺寸船只。据报道，这一更大的版本已经在阿姆斯特丹建造，但具体测试时间尚未确定。

在阿姆斯特丹的运河中，Roboat II 自主导航了 3 个小时，返回起点时误差仅为 0.17 米。

未来，MIT 的研究团队希望进一步改进 Roboat 的算法，使其更好地应对船只可能遇到的挑战，如水流和海浪的干扰。研究团队还致力于提高其识别和“理解”周围物体的能力，使 Roboat 更好地适应环境。

MIT 的教授 Daniela Rus 表示，他们正在开发可以运送人员和货物的 Roboat 船队，并将其与其他 Roboat 连接起来，形成一系列自主平台，如浮桥、舞台、大型运输平台等，以帮助缓解城市交通拥堵问题。

目前，关于 Roboat II 的研究成果已在国际智能机器人与系统会议上展示。值得一提的是，这篇论文的第一作者王伟是一名来自北大的博士毕业生，他的博士研究主要集中在自主智能仿生机器鱼。

2016 年毕业后，王伟进入 MIT 进行博士后研究。现在，他是 MIT Senseable City 实验室和 CSAIL 的高级博士后，同时也是 MIT 城市研究与规划学系的研究人员。

Roboat II 看起来像是由几个相连的矩形块组成的“拼图”。长方形的船体包裹着传感器、推进器、微控制器、摄像机和其他硬件。船只之间无需通讯，跟随者可以通过预估领队的意图来调整自己的移动轨迹。

通过运行 SLAM 算法，结合激光雷达和 GPS 传感器以及用于定位、姿态和速度的惯性测量单元，船只可以实现自我定位。控制器跟踪来自规划器的参考轨迹，规划器会更新路径以避开检测到的障碍物。

在自动驾驶领域，早期的想法是将一个人类驾驶的领头车放在一串机器人车后面。这就是所谓的车队行驶（platooning）。同样的概念也可以应用于水上交通。传统车队行驶需要在每个节点上设置传感器，以获取准确的感知信息。

然而，船只可以很容易地相互接触和连接，因此可以有比车队更复杂的布局。有了这种领头-跟随的系统，不需要在每艘船上都安装传感器。

通常，每个 Roboat 运行的分布式控制器需要获取结构的速度信息（以结构中心的速度为准），但 Roboat II 知道自己相对于结构中心的位置。也就是说，Roboat II 的算法不需要相对位置信息，每个 Roboat II 可以根据自己的速度而不是结构中心的速度来导航。

当领队 Roboat II 开始向目的地移动时，另一艘 Roboat II 可以估计领队的意图并调整自己的移动轨迹。领队船还可以通过调整输入来引导其他 Roboat II，而无需两艘船之间的任何通信。

研究团队计划在未来使用人工智能来预测 Roboat 的关键参数。他们还打算探索自适应控制器，当物体被放置在船上时，允许结构发生动态变化，船只可以以多种方式“变形”成有用的结构，就像在河面或湖泊上搭建的组合积木。

此外，船只可以自行充电，就像具有自动充电功能的扫地机器人一样。

阿姆斯特丹高级都市解决方案研究所正在建造一个 4 米长的全尺寸模型，用于在阿姆斯特丹的运河中进行测试。

完全自动化是最终目标，研究团队设想 Roboat 在白天提供基础设备运输服务，而在夜间则可以在陆地上继续运作，例如物流、垃圾管理和废物管理等。一个有趣的应用案例是，荷兰每年有 1.2 万辆自行车沉入河道，Roboat 可以在这方面发挥作用。

王伟表示，他还希望最终将这项技术推广到其他船只上，使船只普遍具备自主性。

总的来说，MIT 的无人驾驶船只研究已经有五年历史。2016 年，该项目的第一款作品 Roboat 问世，它已经能够在阿姆斯特丹的运河中行驶。2018 年 5 月，研究团队设计了成本更低、更高效的 3D 打印机器船，大小仅为前一代的四分之一，并且配备了先进的轨迹跟踪算法。2019 年 6 月，团队开发了一种“自动锁定机制”，船只会瞄准目标并互相扣紧，如果失败还会继续尝试。2020 年，则是前文介绍的 Roboat II 再次更新。

总体而言，MIT 的这个项目极大地拓展了无人驾驶船只在商业应用中的可能性。AI 的目标是让人们的生活更加便捷。除了文中提到的城市应用场景，无人驾驶船只在港口转运时也可以搭建临时码头，提高空间利用率，甚至通过合理的程序优化提升装卸效率。如今，许多陆路因桥梁高度限制无法通航，或者在登陆作战时，可以采用这种智能化平台作为临时码头，协助转运。

总之，无人驾驶船只的应用前景广阔，人类只要不断尝试，就能发现更多未来的可能性。