作者:张思玮 廖洋 来源:中国科学报 发布时间:2020/10/29 16:53:23
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平台叠加,提速“蓝色征程”
——中科院海洋所科技报国70年系列报道之十

 

看海,需要的是一种心情;探海,则需要的是一种情怀。这种情怀既包含科学家们的使命与担当,更承载着几代海洋人的海洋强国信念。

历经70年的风吹雨打、潮起潮落,几代中科院海洋所人传承跨越、锐意进取,乘风破浪、耕海探洋,用拳拳赤子之心一步步叩开海洋的“心扉”。

如今,面向加快建设海洋强国的重大需求,以海洋所为核心力量,联合中科院内其他涉海院所组建了一支海洋科考“集团军”,高效运行“四所十船三码头”科考船队,系统构建了“四站四网”空天海地一体化观测网络,打造海洋大型仪器区域共享体系,建设海洋人工智能与大数据中心,为海洋科学研究提供服务支撑平台,迸发创新火花,深耕蓝色国土。

起航聚力,“集团军”从浅海走向大洋

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中科院海洋科考船队

“海洋科学是一门实验科学,现场观测是最基本的手段,海洋科学的每一次重大进步都离不开海洋科学观测的助力。而要进行海洋观测,自然离不开海洋科学考察船。”海洋所科考船运行管理中心主任刁新源说。

1957年,海洋所成立科考船队,我国第一艘专业海洋调查船 “金星”号投入使用。1958年,以海洋所为骨干力量、“金星”号为主力科考船,开展了新中国首次大规模全国海洋综合调查,摸清了我国海域家底,为新中国海洋科学研究事业奠定了基础。

1980年,排水量3324吨的“科学一号”海洋科考船正式服役,实现了中国海洋科学考察从近海走向远海。

2006年,1000吨级近海科考船“科学三号”启用,海洋所组织开展中国近海开放共享航次,开创了我国科考船“共管、共用、专业运行”的新模式。

2012年,我国自主设计建造的海洋科学综合考察船“科学”号交付使用,真正意义上实现了我国从浅海走向深海、从近海挺进大洋的强国梦想。

2015年,中科院党组决定由海洋所牵头组建中科院海洋科考船队,统筹调配院内“科学”“实验”“探索”“创新”4个系列10艘科学考察船,建立了“四统一、三统筹、双闭环”的管理体制机制,形成了从海岸带、近海到深海大洋的谱系化科考能力,建成了全海域可达、全海深探测、全要素获取、全链条保障的综合探测体系,有力推动了中科院海洋科考能力的跨越式提升,为全国的海洋科研力量提供开放共享的创新基础平台。

可以说,从“金星”号到“科学一号”,再到“科学”号,几代海洋所人秉承科学报国之志,怀揣探秘海洋之心,以对科学问题孜孜以求的态度,不畏风浪不惧险阻,乘风破浪耕海探洋。

建站织网,打造立体化“透明海洋”

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“空天海地”一体化综合立体观测网络

“想要深入了解海洋,除了需要科考船,更离不开与大海日夜厮守的海洋观测台站网络。如果说科考船是有目的地获取海洋某个区域的短期数据,那么海洋观测台站网络记录的则是长期、动态、实时的监测数据。”海洋所海洋观测网络管理中心主任于仁成说。

野外台站网络是科学研究的前沿阵地,能为科学研究与社会经济发展提供一手的数据。几代海洋所人通过建立野外观测台站,铺设观测网络,由点及线、由线到面地观测海洋、透视海洋,以期更准确地把握海洋的脉搏。

如今,海洋所牵头建设的海洋大科学研究中心,通过整合胶州湾生态站、黄河口滨海湿地生态站、牟平海岸带试验站、长江口生态站以及黄海浮标观测网、东海浮标观测网、西太潜标观测网、环渤海陆海气环境立体观测网,构建了“四站四网”海洋观测网络,这是国际上最大规模的“空天海地”一体化综合立体观测网络,布局从中国近海及邻近大洋正向大洋深处覆盖……

“未来,利用野外台站观测网络,海洋科学将会从单纯科学研究转向支撑经济社会可持续发展。”于仁成说。

设备集群,海洋“核武”显威力

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科研人员进行复杂微量有机分析

有了专业的海洋科考船队和海洋综合观测网络,还不足以完全承担解析海洋的秘密,一定要有先进的实验仪器做强大的“武器支撑”。

“各单位甚至同一单位各种设备一同涌入,也带来了重复购置、使用效率低等问题。” 中科院海洋科学大型仪器区域中心管委会办公室主任宋金明表示。基于这样的背景,在中科院部署下,2008年,中科院海洋科学大型仪器区域中心在青岛成立,海洋所是牵头单位。自此,具有海洋科学特色的集大型仪器设备、一流科技人才、重大科研任务于一体的特色明显、功能强大的综合型研究实验集群初现端倪。

当然,平台建设并非是简单的“拉郎配”,而需要充分发挥各自的集约优势,从“多股绳”转变为“一根缆”,实现“1+1>2”的规模效益。

如今,中心涵盖中科院7个研究所,不断完善面向海洋样品全基质的系统测试平台,构建了以青岛和广州为核心,“南北双核、五地七所”的海洋观测与室内分析测试共享体系,并面向国内外高效开放共享。近两年,中心年均总共享机时超过 48 万小时,累计为 83 家院所、高校和企业提供分析测试服务,并连续两年在中央科研仪器设备开放共享评价考核中获评优秀。

人工智能,打造“数字海洋”新高地

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海洋人工智能和大数据可视化服务平台

无论是劈波斩浪的科考船队,“空天海地一体化”观测网络,还是开放共享的大型仪器设备,最终都会以观测数据、模式数据、实验数据等形式呈现。

“这就需要建设一个开放共享的综合性海洋大数据中心。” 海洋所海洋大数据中心主任李富超说。

早在2000年,海洋所就开始进行系统性的海洋科学数据库建设,联合中国海洋大学等5家高校科研院所建成青岛海洋科学数据平台,开展海洋科学数据整合和共享工作。

2018年中科院开始筹建海洋大科学研究中心,海洋所众望所归地整合相关资源成立海洋大数据中心,成为中心三个核心开放支撑平台之一。目前,该中心的数据资源量已近300TB。

有了海量数据,如何将这些数据转化成产品发挥效能?李富超表示,这就离不开高性能计算平台保障。目前,海洋大数据中心的超算平台是中科院高性能计算环境青岛分中心,在数据管理和应用方面发挥了巨大作用。

在相关专项的支持下,海洋大数据中心研发出了适合于海洋遥感影像的深度学习模型、CASEarth-Ocean数据可视化服务系统以及一系列高水平海洋科学数据产品,这些成果都在海洋科学研究的“蓝色舞台”上发挥着不可替代的作用。

如果将科研人员征服海洋的过程比作建高楼大厦,那么科考船队、海洋观测网络、分析测试中心、海洋大数据中心等平台就是支撑高楼大厦的中流砥柱。未来,相信在这些支撑平台叠加效应辐射下,海洋所在集聚优势创新团队,推动跨学科、跨领域、跨部门协同创新,支撑重大科技任务实施和重大成果产出等方面将会做出更多的贡献!(本文图片均由中科院海洋所提供)

 
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