今年是世界互联网大会乌镇峰会的第十个年头，短短十年，云计算已经成为创新技术的重要载体和试验场，成为创新发展的一个重要源动力。位于珠海的南方海洋实验室，是海洋领域的国家战略科技力量和国际前沿研究中心。近日，焦点访谈及央广网报道了实验室海洋数字孪生系统（DTO)，想知道数字技术如何助力海洋研究创新突破，服务地方经济社会发展？请看下文。来源：《焦点访谈》《焦点访谈》关注：海洋数字孪生，助力海洋研究创新突破来源：央广网2023年11月立冬时节，南粤大地还在持续着炎炎夏日的骄阳似火，而东北的第一场暴雪，其单日降雪量已打破70 年来的记录。近年来，全球气候变化加剧，极端天气越来越多，破坏性的影响力持续提升。世界气象组织（WMO）发布的《2022年全球气候状况报告》显示，过去8年（2015年至2022年）的全球平均温度是有记录以来的最高值。冰川融化、海洋热量和海平面上升在2022年再次达到了创纪录的水平。联合国秘书长古特雷斯表示，全球变暖的时代已经结束，全球沸腾的时代已然到来。人类对海洋的了解，还没有对月球的了解多海洋，覆盖地球上表面积的71%。她既是地球上生命的摇篮，是自然资源宝库，也是人类生存和发展的乐园。而她的绝大部分奥秘，人类还没有了解，海洋环境的复杂多变、海洋生态系统的持续演变，以及频繁发生的海洋灾害给人类社会可持续发展带来了严峻的挑战。与此同时，海洋是气候的驱动力，是水循环、碳循环能量平衡的关键圈层，也是解决气候变化、污染和生物多样性丧失这三大全球性危机的纽带。面向未来的海洋研究，是国家发展的重要支撑，将在经济、气候、人口、环境、能源等领域产生重要影响。数字科技打开了，海洋领域创新和发展的大门粤港澳大湾区，是我国人口密度最高、经济活力最强的区域之一，同时也是海洋灾害多发和主要受灾的地区。但由于地理位置特殊，海洋环境复杂，大湾区在海洋环境的监测、预测和预警方面，都存在不小的难题。全球首个海洋数字孪生引擎DTO Engine面对挑战和难题，南方海洋实验室的专家们正在与腾讯一起，利用数字孪生、大数据等多项技术，对天气预警、海洋环境保护、海洋经济建设提供创新思路。正如中国科学院院士、南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海）主任陈大可所说，“海洋大数据时代已经到来，人工智能和数字孪生等数字技术，为海洋研究和技术突破提供了全新的方法”。《联合国海洋科学促进可持续发展十年（2021-2030年）实施计划摘要》，重点强调了实施海洋数据、信息和知识的共享与管理，并将海洋数字孪生作为十大挑战之一。这一次，南方海洋实验室和腾讯走在了世界前列。2023 年 9 月，由南方海洋实验室和腾讯及生态伙伴联合打造的全球首个海洋数字孪生引擎 DTO Engine 发布，目前已应用在台风、风暴潮等海洋灾害的预测及应对工作中。数字孪生系统中的三维云图，让云层更清晰可视，帮助研究人员分析台风结构随着数字孪生技术走向产业应用深水区，它的价值也从可视化，走向可计算、可预测和可控制的新阶段。例如，以往可视化的方式，没有办法看到台风整体细致的结构。通过数字孪生能力，进行高维度的仿真，可以看到台风的风眼、强度、范围以及内部结构演变的情况。对于灾害天气的分析和预测，数字孪生系统可以结合实时观测数据，以数据驱动预报模型快速计算和预报，突破目前物理海洋预报的频率和时效性局限，形成近实时的滚动预报方式。用数字孪生技术实现，更精准的台风分析预测分几步？要想做到对于异常天气的准确分析和预判，数字孪生平台也需要相应的基础支撑。首先，是获得丰富的数据，海洋研究专家通过卫星、无人机集群、地波雷达、海洋站、声纳、浮标潜标等途径，构建立体观测系统，收集多维度、丰富的海洋数据。第二，是多源数据的汇总，在腾讯云大数据、物联网等技术助力下，南方海洋实验室建立了大湾区海洋数据湖仓，将自然资源系统、科学研究机构等的多源异构数据进行了汇总和集成，便于数据融合算法的调用。第三，是精准的计算模型，在传统的数据分析、物理学模型结合等模式，科学家们还在构建专属的海洋AI大模型，借助AI能力形成数据的智能分析。在数据的采集、整理和计算能力基础上，研究者通过数字孪生技术，不仅能够分析归纳大气海洋的运动演变规律，也可以对未来海洋环境进行推演、预判，并且实时逼真、直观的呈现出来，便于更精准的科学决策。基于海洋数字孪生及各项数据分析技术，通过超高分辨率的海、气、浪耦合模式研究，能够提升观测和预测的准确性。以今年9月2号台风苏拉为例，预测路径与台风实况路径已经十分接近。此外，数字孪生系统结合海水水位、波浪等数据，可以模拟海岸带海浪实况，对海水涨退潮对近岸的影响进行预判和模拟。近岸淹水模拟数字孪生技术，为人类更好的研究海洋提供了智慧高效的工具。在更广泛的海洋事业中，云计算、人工智能、大数据、物联网等各项技术，将在海洋防灾减灾、环境保护、海洋空间规划、海洋牧场等领域发挥重要作用。从全球首个海洋数字孪生引擎起步，南方海洋实验室与腾讯，将会与行业开放共建，持续推动技术创新和应用落地。

2023年10月21日16点，随着“珠海云”缓缓停靠在母港三一海工码头，“珠海云”搭载系统海试航次两航段任务顺利完成。本搭载系统海试航次共有来自中船704所、武汉船舶设计研究院、武汉海翼科技有限公司、珠海移动、上海交通大学、中国地震应急搜救中心和上海盖孚海洋工程有限公司等单位的37名科考队员参航，南方海洋实验室张小波高级工程师担任航次首席。海试分为两航段进行。第一航段于9月16日至9月19日在万山海域开展“珠海云”直臂回转吊和5G专网外场海试。首航段在母船漂航和低速航行两种情况下，直臂回转吊成功进行了无人艇挂网布放回收试验。试验结果表明，直臂回转吊在母船两种航行状态下都能有效进行无人艇的收放，为“珠海云”作为母船批量化布放回收无人艇提供高效的保障手段。5G专网海上测试航次在万山岛距测试场边缘1km到最大距离45km处进行。海试结果满足测试场空域建设相关指标要求，有效解决了近海作业通信“带宽低、资费贵、时延高”的痛点。“珠海云”在万山海上测试场作业由于秋冬季节南海海况恶劣，加上台风“小犬”影响，本航次的第二航段任务推迟至10月18日执行。该航段航渡过程中海况较恶劣，海浪高达3米，船舶摇晃剧烈，全体参航队员强忍着晕船带来的不适坚守岗位作业。在实验室珠港澳海洋风险监测预警研究中心（筹）的密切关注和精确预报下，“珠海云”抓住南海气象转变窗口期，及时调整航线至南海中部理想海域，顺利高效地完成了国家重点研发计划“水下生命探测与搜索救援关键技术与装备研发”水下救援机器人海试项目，确保了该项目在既定时间内验收成功。 ROV下潜 ROV控制显示“珠海云”搭载系统海试任务充分展示了母船优异的保障能力和实验室海洋风险监测预警能力，检验了实验室前期试验保障条件建设成果，为下一步结合测试保障船、指挥艇、岸/岛基测试指挥中心和5G海上专网等试验保障条件，高水平承接装备海试任务，打造一流的调查船队和海上测试场奠定了坚实基础。

10月20日上午，“万山”号测试指挥艇交船活动在珠海亚光科技集团成功举办。南方海洋实验室主任陈大可院士、武汉船舶设计院执行董事黄俊总师和亚光科技集团总裁胡代荣女士现场签署了交船议定书。珠海市自然资源局、珠海市科技创新局、珠海海事局、中国船级社珠海分社、佳船工程监理公司和重要设备系统服务商等单位的领导和代表共同见证了这一历史性时刻。签约现场登艇参观和航行体验环节，各位嘉宾深度了解并感受了“万山”号多项独具匠心的设计特点：外观造型采用首部舷墙与甲板室一体化设计，整体线条更加流畅动态，富有科技感；舱室布置注重以人为本，从空间利用、灯光色彩、振动噪声和安全保障等多方面提升船上工作生活的舒适性；配备了先进智能的综合指挥系统，具备高效的信息交互和强大的监控指挥能力；采用了三机三泵喷水推进方式，能够灵活地原地回转和横向移动，最高航速大于39kn，操纵性和快速性极佳。海试照片指挥室乘员舱座谈会上，主持人通过短片回顾了“万山”号建造过程中的精彩瞬间，项目组克服了疫情管控和俄乌冲突等多重困难，始终以“抓细节、保精品”为原则，精诚合作全力保障“万山”号高品质交付。建造单位亚光科技集团和总承单位武汉船舶设计院的领导代表项目组分别致辞并表态将持续关心和支持“万山”号的后期运维。陈大可院士向项目参与方和与会嘉宾表示了衷心的感谢；认为该艇各项性能指标优异，实现了测试指挥、高效通勤、海上应急等既定的功能目标；同时，也希望各方继续加强合作，为“万山”号的安全运维提供坚实的保障。他还指出，目前实验室已初步建立了吨位配置合理的科考船舰队，能够经济高效地开展各等级海域的调查任务，实验室将持续为国家海洋战略做出贡献。最后，各邀请单位领导分别祝贺“万山”号的成功交付，表示将一如既往地支持实验室的建设和发展。实验室人员合影“万山”号的成功交付为万山海上测试场提供了亟需的海试现场指挥平台，增强了测试场开展无人系统、智能船舶和海洋仪器等海试的作业力量，必将助力万山海上测试场高质量发展。

为全面落实科研设施与仪器开放共享工作，充分释放科研设备的服务潜能，提高使用效率，在珠海市科技创新局指导下，南方海洋实验室于10月16日联合北京师范大学珠海校区（以下简称：北师大珠海校区）举办了主题为“创新研学，开放共享”的科研设施与仪器开放日活动。本次活动由北师大珠海校区副教务长、文理学院地理系副教授胡嘉骢带领共计100余名师生走进南方海洋实验室，开展遥感综合实习，近距离感受海洋科研魅力。北师大珠海校区研学师生走进南方海洋实验室与创新人才同行，与产业发展共生。本次开放日活动由实验室党委副书记、平台设施部部长方绵致辞，为现场师生解锁南方海洋实验室产学研用综合实力建设的重要“密码”。北师大珠海校区研学师生们先后参观了可视化中心、展厅及公共平台实验室，见证了实验室各项代表性科研成果、公共平台建设成效及产业化布局规划，了解了公共平台共享服务能力。整个参观过程信息量丰富，创新链、产业链、人才链深度融合，充分地调动了同学们探索神秘海洋的积极性，点燃了探索科学的热情。南方海洋实验室党委副书记、平台设施部部长方绵致辞北师大珠海校区研学师生现场参观交流在海洋遥感专题分享环节，平台执行负责人李新情围绕全面构建“四位一体”海洋遥感监测体系，重点分享了与同学们专业学习息息相关的先进仪器设备及应用，深入介绍了海洋遥感信息中心的综合服务能力及开放共享业务，现场交流气氛轻松热烈。海洋遥感信息中心执行负责人李新情作专题分享专题分享会现场北师大珠海校区副教务长胡嘉骢表示，感谢南方海洋实验室提供的此次研学机会，同学们现场感受海洋科学魅力、参观大型仪器设备，可有效拓展学术视野、培养实践能力。北师大珠海校区副教务长胡嘉骢总结发言创新研学、开放共享。科研设施与仪器是高校开展技术人才培育和科研创新的重要支撑。南方海洋实验室举行科研设施与仪器开放日活动，将有助于南方海洋实验室更好地为高校人才培育、学科建设、科研创新提供科技服务支撑，有效提高公共平台科研设施与仪器的利用率，提升公共平台开放共享服务能力，全力支撑高校科研和地方产业发展。开放日活动大合影南方海洋实验室公共平台是开展科学研究、技术研发及工程应用的公共技术平台，以“国际一流，国内领先”为标准，目前已布局建设八大公共平台，分别是海洋科考平台、海洋遥感信息中心、海洋数据中心、海洋生物资源库、海洋元素与同位素平台、万山海上测试场、南海四基观测系统与海洋工程技术试验平台。公共平台拥有一支高素质专业技术团队，设备总值超14亿元，其中30万元以上大型贵重精密仪器600多台（套），可用于海洋、新能源、装备制造、精细化工、生物医药与健康等产业领域，服务海洋、地质、测绘、生物、化学化工、材料、渔业、电子信息、环境、海洋工程装备等学科，开展检验检测、科学调查、技术咨询、设备共享、测试加工、数据采集处理等服务。