AI 在海事行业与保护工作中的应用

海事行业是全球经济的基石，推动国际贸易，通过商业捕捞保障粮食安全，并在全球支持数百万个就业岗位。随着时间推移，这个行业不断发展，融入先进技术以提高效率和可持续性。

海洋保护工作最初侧重于基础观察研究。随着时间推移，保护方法逐步扩展，纳入了遥感、基因分析和生态系统建模等复杂方法。保护工作也从简单的保护区扩展到全面的海洋空间规划，包括设立海洋保护区（MPA）和修复关键栖息地。如今，人们正运用人工智能（AI）更有效地监测和保护海洋生物多样性。

AI 有望通过应对过度捕捞、非法捕捞和环境影响等挑战，重塑渔业。除此之外，AI 在海洋保护工作中也能发挥关键作用，从监测水下保护区到支持海洋研究，都能有所助益。

本文将探讨 AI 如何改变海事行业，重点介绍 AI 对渔业和海洋保护的影响，并突出其中的优势与挑战。

AI 在渔业中的应用#

技术一直在海事行业中发挥着关键作用。从船载雷达等设备到先进导航系统的开发，海事领域不断采用新技术来改进并简化各类运营。尽管取得了这些进步，行业仍面临多项挑战。那么，AI 能如何提供帮助？

本节将介绍渔业面临的一些挑战，以及 AI 技术如何解决这些问题。目前，渔业面临许多问题，包括：

兼捕#

兼捕是指意外捕获非目标物种，这会损害生态系统并造成浪费。根据一份兼捕报告，全球兼捕量可能占世界渔获量的 40%，每年总计 630 亿磅。如此巨大的兼捕量会导致许多非目标物种死亡，扰乱海洋生态系统并浪费资源。

例如，使用Ultralytics YOLOv8等计算机视觉模型有助于缓解这一问题。将这些 AI 模型与渔具上的摄像头集成，可以实时识别并区分目标物种和非目标物种。这项技术可以针对目标检测和分割等任务进行训练，向渔民提供即时反馈，让渔民能够调整捕捞方法以减少兼捕。

图 1. Ultralytics YOLOv8 模型识别不同海洋物种。

渔业资源评估与管理#

准确评估鱼类资源对于有效管理渔业至关重要，但传统方法往往速度慢、精度低。AI 模型可以处理来自水下无人机、声呐和遥感等来源的大型数据集，从而准确估算鱼类种群数量。这有助于制定适当的捕捞限额并更有效地管理渔业资源。

模型还能通过实时追踪和统计鱼类种群数量，帮助评估和管理渔业资源，例如 YOLOv8等模型。通过分析水下视频，这些模型可以准确识别不同物种并统计其数量，为鱼类资源管理提供关键数据。

图 2. YOLOv8 追踪并统计鱼类数量。

塑料污染#

海洋塑料污染是影响海洋生物的主要问题之一，会严重破坏珊瑚礁和海草床等栖息地，并伤害海洋动物。根据海洋保护慈善机构 Surfers Against Sewage发布的报告，每年有惊人的 1,200 万吨塑料被倾倒入海洋。

AI 可以快速、高精度地识别海洋中的塑料物体，及时开展清理行动，在解决这一问题方面发挥关键作用。这种主动应对方式有助于减轻环境影响，更有效地保护海洋生态系统。

图 3。计算机视觉检测塑料污染。

AI 与海洋保护#

海洋保护旨在保护和维护海洋生态系统及海洋生物，涉及海洋研究、栖息地修复、污染控制和物种保护等多个方面。介绍了 AI 在渔业中的作用后，我们来看看 AI 如何为海洋保护作出重要贡献。

监测水下保护区#

AI 技术正在改变我们监测水下保护区的方式。借助 AI 驱动的自动化系统，海洋保护工作者能够比以往更高效、更准确地收集和分析数据。这些先进工具让我们能够以高分辨率监测广阔海域，并以惊人的速度处理来自传感器和卫星等远程数据源的数据。

例如，AI 可以快速分析卫星图像和传感器数据，识别表明环境变化或人类活动的模式，例如可能危害这些保护区及整个海洋生态系统的石油泄漏或非法捕捞。这项技术增强了我们维护海洋保护区（MPA）健康状况的能力，让我们能够及时采取干预措施并更有效地开展保护工作。总部位于英国的非营利组织 Ocean Mind在五年间成功协助识别皮特凯恩群岛皮特凯恩海洋保护区内潜在的非法、未报告和无管制（IUU）捕捞风险。

图 4。计算机视觉监测海洋环境。

支持海洋研究#

AI 技术正成为海洋研究中的关键工具，提供多种能力，大幅增强我们对海洋生态系统的理解和管理。以下是 AI 支持海洋研究的一些主要方式：

• 评估生物多样性：AI 驱动的图像和声音分析能够从照片、视频和声学录音中准确识别海洋物种。这项技术对于追踪物种种群数量和评估生物多样性至关重要。AI 还可以生成详细的海洋栖息地地图，标出具有重要生态价值的区域，并识别需要开展保护工作的区域。

• 改进预测模型：AI 可以利用机器学习算法创建预测模型，预测海洋生态系统的变化。这些模型有助于研究人员预判并减轻气候变化和污染等环境压力因素的影响。专注于清理海洋塑料的非营利组织 The Ocean Cleanup与 Deeper Insights 合作，开发了一套用于检测和保护海洋生物的先进 AI 系统。该系统预计将包含用于海洋生态系统的预测分析模型。

总的来说，AI 通过提高数据处理和管理的效率与成效，为加强保护工作作出了重要贡献。通过自动收集和分析生态数据，AI 缩短了将实地数据转化为可执行洞见所需的时间。这使保护管理人员能够快速作出明智决策、实时调整必要的行动方案，并更合理地分配资源。

AI 对海事行业的影响#

探讨 AI 在海事行业中的作用时，必须同时考虑 AI 的优势与挑战。AI 能提升监测能力、数据准确性并促进可持续实践，但也伴随着高昂成本、伦理问题和对技术的依赖。我们来深入了解这些利弊，以全面认识 AI 对海事行业的影响。

先来看看一些主要优势：

加强监测与执法#

• 实时追踪与合规监管：AI 可以增强主管部门实时追踪船舶动态和监测法规遵守情况的能力，包括检测非法捕捞活动。
• 全面的数据分析：AI 分析来自卫星、无人机和传感器的数据，速度比人类更快、精度更高，从而确保全面监督和保护环境。

提高数据准确性并改进决策#

• 精确的数据处理：AI 能够高精度地处理大型数据集，实现准确的数据收集、减少错误，并确保分析结果可靠，为决策提供依据。
• 预测模型与监管支持：AI 可以分析鱼类种群动态和环境变化，提供准确估算，帮助制定可持续捕捞限额和有效的保护策略。AI 不仅可以预测环境趋势，还能精确统计鱼类种群数量，确保监管措施以可靠数据为依据。这双重能力增强了我们可持续管理海洋资源的能力。
• 主动管理：AI 生成的洞见可减少人为错误并支持主动决策，让管理者能够依据准确、最新的数据和预测分析及时采取干预措施。

推动可持续实践#

• 优化运营并减少兼捕：AI 通过预测最佳捕捞时间和地点来优化捕捞作业、减少对环境的影响，从而尽量减少兼捕，并确保捕捞更有针对性且更具可持续性。
• 开发环保技术：AI 支持开发环保方法和技术，推动高效、负责任的捕捞实践。这包括开发精准水产养殖技术，以及推动栖息地修复工作，以维护健康的海洋生态系统。

这些优势凸显了 AI 在提升海事行业可持续性和效率方面的变革潜力。然而，实施 AI 技术也会带来若干重大挑战，包括：

前期实施成本高#

• 投资需求：在海事行业实施 AI 技术，需要在硬件、软件和培训方面进行大量前期投资。初期成本可能会限制小型机构和发展中国家的应用，从而阻碍技术广泛普及。
• 基础设施建设：建立 AI 所需的基础设施，例如数据收集系统、高速互联网和计算能力，会增加财务负担。这可能构成重大障碍，尤其是在偏远或欠发达地区。

依赖技术及潜在故障#

• 可靠性问题：海事行业对 AI 技术的依赖会带来系统故障或异常运行的相关风险。技术故障可能导致严重的运营中断和经济损失。
• 技能缺口：实施和维护 AI 系统需要专业知识和技能。必须持续开展培训和教育，确保员工能够有效管理和使用 AI 技术。
• 适应性：AI 技术快速发展，意味着系统可能很快就会过时。要让 AI 系统保持适用性和有效性，就需要持续更新和调整，这既有挑战，也会消耗大量资源。

伦理与隐私问题#

• 数据隐私：AI 系统依赖海量数据，因此敏感信息的隐私和安全问题也随之而来。在海事行业，收集和使用船舶航行、捕捞活动及环境监测相关数据时，可能会出现数据隐私问题。确保数据收集和使用符合隐私法律法规，对于保护个人、企业和专有信息至关重要。野生动物数据可能是公开的，但船舶运营数据和具体捕捞方式可能较为敏感，需要谨慎处理。

这些挑战说明，要确保 AI 成功融入海事行业，就需要周密规划和管理。解决这些问题对于充分发挥 AI 的潜力并降低风险至关重要。

AI 在海事行业的未来#

自主船舶#

一个有望在不久的将来成为现实的有趣设想，是开发由 AI 驱动的自主船舶。这包括开发无需人工干预即可独立运行的船舶，并利用先进 AI 系统进行导航、决策和运营。自主船舶有望通过提高效率、减少人为错误和降低环境影响，改变航运和渔业。该项目的领先企业之一是 Rolls-Royce，该公司通过其船舶智能计划推进相关技术。此外，美国非营利组织 ProMare与 IBM 合作，启动了名为“五月花号”的独立船舶项目。

图 5。自主“五月花号”研究船。

改进环境监测#

YOLO（只看一次）等先进计算机视觉模型，作为最先进的 AI 目标检测技术，可以帮助更好地监测海洋环境。这些进步将使人们能够及时发现非法捕捞和污染等环境威胁，从而采取更有效的应对措施并保护海洋生态系统。

结论#

AI 通过加强监测与执法、提高数据准确性和推动可持续实践，改变了海事行业。实时追踪、预测分析和 YOLOv8 等先进模型等技术，让我们能够以前所未有的方式洞察和管理海洋环境。

然而，在采用这些技术进步的同时，必须平衡技术应用与保护工作。确保技术能够支持并加强保护工作，而不会造成危害，对于可持续、有效地管理海洋资源和守护海洋、造福子孙后代至关重要。AI 与保护工作的协同有望为海事行业创造更健康的未来。

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