近年來，伴隨著數(shù)據(jù)科學(xué)的迅猛發(fā)展，“大數(shù)據(jù)”似乎一夜之間融入到各行各業(yè)。在海洋領(lǐng)域，大數(shù)據(jù)甚至與人工智能、超算一起被譽(yù)為帶動(dòng)海洋科學(xué)發(fā)展的“新三駕馬車”。如何獲取、管理和用好海洋大數(shù)據(jù)，發(fā)揮其在智慧海洋建設(shè)中的作用，如何實(shí)現(xiàn)海洋大數(shù)據(jù)科學(xué)與人工智能的交叉融合，已成為當(dāng)今海洋學(xué)界關(guān)注的重要話題。

　　智能物聯(lián)網(wǎng) 提升大數(shù)據(jù)獲取能力

　　近日，在國(guó)家發(fā)改委2018年度國(guó)家地方聯(lián)合工程研究中心名單中，由中國(guó)海洋大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院院長(zhǎng)、青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點(diǎn)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室高性能科學(xué)計(jì)算與系統(tǒng)仿真平臺(tái)主任魏志強(qiáng)教授領(lǐng)銜申報(bào)的“海洋大數(shù)據(jù)國(guó)家地方聯(lián)合工程研究中心”榮列其中。作為中國(guó)海洋大學(xué)首個(gè)國(guó)家地方聯(lián)合工程研究中心，這將有力推動(dòng)青島海洋科技創(chuàng)新能力建設(shè)，特別是以海洋大數(shù)據(jù)為核心的智慧海洋建設(shè)。

　　何為智慧海洋？在魏志強(qiáng)看來，就是把新一代信息技術(shù)融合到海洋領(lǐng)域。大數(shù)據(jù)、超算和人工智能作為新一代信息技術(shù)的典型代表，成為智慧海洋建設(shè)的核心支撐。“三者中，海洋大數(shù)據(jù)是基礎(chǔ)，也是智慧海洋建設(shè)的靈魂。”魏志強(qiáng)說。關(guān)于海洋領(lǐng)域的數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)，他歸納為三大板塊：“大數(shù)據(jù)怎么來”“大數(shù)據(jù)怎么放”“大數(shù)據(jù)怎么用”，即海洋大數(shù)據(jù)的獲取、存儲(chǔ)和應(yīng)用。

　　近年來，伴隨著海洋觀測(cè)技術(shù)的發(fā)展，圍繞海洋大數(shù)據(jù)的獲取，我國(guó)已基本形成了空、天、地、海多元立體化的采集系統(tǒng)，但與智慧海洋建設(shè)需求還有一定的距離。

　　在深海大洋進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，傳感器是必不可少的裝置，而目前我國(guó)海洋科研領(lǐng)域使用的高端傳感器90%以上源自進(jìn)口，這一領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)和核心設(shè)備還掌握在少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家手中。“這對(duì)我們來說是‘卡脖子’的關(guān)鍵技術(shù)，必須要突破。”魏志強(qiáng)說。此外，深遠(yuǎn)海、南北極等極端或惡劣環(huán)境下的大數(shù)據(jù)獲取，也迫切需要有高質(zhì)量、高分辨率的傳感器來完成監(jiān)測(cè)和傳輸工作。

　　在海洋觀測(cè)和大數(shù)據(jù)獲取方面，如何充分考慮海洋大數(shù)據(jù)的“時(shí)空耦合”“地理關(guān)聯(lián)”等特性，實(shí)現(xiàn)空、天、地、海等不同運(yùn)載平臺(tái)之間的協(xié)同觀測(cè)，從“單點(diǎn)”走向“組網(wǎng)”？在魏志強(qiáng)看來，破解這一“瓶頸”的關(guān)鍵是“海洋智能物聯(lián)網(wǎng)”，即人工智能、大數(shù)據(jù)技術(shù)與海洋物聯(lián)網(wǎng)的深度融合，此舉也將為未來海洋大數(shù)據(jù)的獲取提供強(qiáng)有力的支撐。

　　超算互聯(lián)網(wǎng) 打造經(jīng)略海洋新高地

　　“通過海洋觀測(cè)和探測(cè)獲得的大數(shù)據(jù)，好比是產(chǎn)品加工的‘原材料’，我們不僅要有存儲(chǔ)‘倉(cāng)庫’，還要有科學(xué)合理的制度體系把‘原材料’管理好，做到安全、可控、高效；緊隨其后的是‘原材料’的加工環(huán)節(jié)。加工首先要有‘設(shè)備’，其次要有‘工藝’。”魏志強(qiáng)用生動(dòng)的比喻來描述海洋大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、管理、分析和加工。他進(jìn)一步談到，海洋大數(shù)據(jù)的加工處理主要取決于“軟”“硬”兩個(gè)方面，“軟”是指“算法”即數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)；“硬”是指裝備，即超級(jí)計(jì)算機(jī)，兩者之和便是大家耳熟能詳?shù)?ldquo;超算”。

　　2018年10月，第十四屆全國(guó)高性能計(jì)算學(xué)術(shù)年會(huì)在青島舉行。來自海洋和信息技術(shù)領(lǐng)域的多位專家學(xué)者進(jìn)行了深入探討，為“超算”與海洋科研深度融合把脈開方。“以超算平臺(tái)、超算互聯(lián)網(wǎng)體系為代表的重大裝備類平臺(tái)是開展全球氣候研究、能源礦產(chǎn)勘探、生物醫(yī)藥研發(fā)、人工智能支撐等必不可少的大科學(xué)裝置，是科研工作急需，且對(duì)未來創(chuàng)新至關(guān)重要的平臺(tái)。”大會(huì)主席、中國(guó)科學(xué)院院士吳立新在《從智慧海洋到智慧未來》的主題報(bào)告中指出。

　　擁有海洋大數(shù)據(jù)可以更好地認(rèn)識(shí)海洋，掌控大數(shù)據(jù)才能更好地經(jīng)略海洋，超算便是掌控海洋大數(shù)據(jù)的關(guān)鍵。海洋試點(diǎn)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室擁有目前全球海洋科研領(lǐng)域運(yùn)算速度最快的P級(jí)超級(jí)計(jì)算機(jī)，每秒運(yùn)算速度可達(dá)2.6千萬億次，并構(gòu)建了目前全球速度最快的百G超寬網(wǎng)絡(luò)、百公里毫秒級(jí)超低延時(shí)超算互聯(lián)網(wǎng)。

　　“我們把海洋試點(diǎn)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室超算中心、國(guó)家超算濟(jì)南中心、國(guó)家超算無錫中心3個(gè)中心的超算大科學(xué)人工智能和大數(shù)據(jù)公共支撐平臺(tái)裝置統(tǒng)一互聯(lián)起來，構(gòu)建形成了一套超算大科學(xué)裝置群。”魏志強(qiáng)說。在這一超算互聯(lián)網(wǎng)體系中，神威E級(jí)原型機(jī)、神威太湖之光、神威藍(lán)光、浪潮千萬億次超級(jí)計(jì)算機(jī)共同服務(wù)于海量、多源、異構(gòu)的海洋大數(shù)據(jù)分析處理。

　　相對(duì)于當(dāng)下的Ｐ級(jí)超算，Ｅ級(jí)超算是指每秒可進(jìn)行百億億次數(shù)學(xué)運(yùn)算的超級(jí)計(jì)算機(jī)，被公認(rèn)為是“世界超級(jí)計(jì)算機(jī)界的下一頂皇冠”。近來，中國(guó)、美國(guó)、日本等國(guó)均提出了百億億次計(jì)算機(jī)研制計(jì)劃。令人欣喜的是，我國(guó)研制的百億億次超級(jí)計(jì)算機(jī)“神威”E級(jí)原型機(jī)已于2018年8月在國(guó)家超算濟(jì)南中心亮相，人類邁進(jìn)E級(jí)超算時(shí)代近在咫尺。“其服務(wù)于海洋領(lǐng)域，為經(jīng)略海洋打造新的高地，也指日可待。”魏志強(qiáng)說。

　　矢志深藍(lán) 以科技造福全人類

　　隨著技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新，多項(xiàng)與大數(shù)據(jù)和智慧海洋相關(guān)的項(xiàng)目正在建設(shè)，并取得了可喜的成果。

　　2018年7月，在青島舉行的2018年全球海洋院所領(lǐng)導(dǎo)人會(huì)議上傳來消息。中國(guó)工程院院士、青島海洋生物醫(yī)藥研究院院長(zhǎng)管華詩發(fā)布了全球首個(gè)海洋天然產(chǎn)物三維結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫。“打造‘藍(lán)色藥庫’是人類的共同事業(yè)，我們開放數(shù)據(jù)庫，希望助力人類的健康事業(yè)。”管華詩說。

　　海洋天然產(chǎn)物三維結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫容納了30117個(gè)海洋天然產(chǎn)物的準(zhǔn)確三維結(jié)構(gòu)，可直接用于虛擬篩選與智能藥物設(shè)計(jì)，大大提升了海洋藥物的研發(fā)效率。“這是新藥篩選平臺(tái)和超算平臺(tái)交叉融合的生動(dòng)體現(xiàn)，也是藥物研發(fā)設(shè)計(jì)與海洋大數(shù)據(jù)平臺(tái)和信息技術(shù)學(xué)科交叉的重大成果。”魏志強(qiáng)表示。

　　目前，借助該數(shù)據(jù)庫，管華詩團(tuán)隊(duì)已經(jīng)完成了170余個(gè)美國(guó)相關(guān)機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)的腫瘤藥物靶點(diǎn)對(duì)海洋化合物數(shù)據(jù)庫的精確篩選，發(fā)現(xiàn)了1000余個(gè)具有開發(fā)前景的抗腫瘤藥物苗頭分子，發(fā)現(xiàn)了諸多可開發(fā)為海洋藥物的先導(dǎo)化合物。

　　“深藍(lán)大腦”是海洋試點(diǎn)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室高性能科學(xué)計(jì)算與系統(tǒng)仿真平臺(tái)重點(diǎn)打造的“全球海洋人工智能與大數(shù)據(jù)系統(tǒng)”。該系統(tǒng)涵蓋全球與區(qū)域海洋和氣候預(yù)測(cè)、海洋藥物智能篩選、海底戰(zhàn)略性能源智能勘探、海洋生態(tài)系統(tǒng)演變預(yù)測(cè)、海洋大數(shù)據(jù)智能分析等眾多領(lǐng)域，致力于更準(zhǔn)確、更精細(xì)、更高效地為海洋科技創(chuàng)新服務(wù)。

　　近年來，隨著大數(shù)據(jù)的匯集、理論算法的革新和計(jì)算能力的跨越式提升，以及腦科學(xué)和人工智能技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，以類腦智能為代表的新一代人工智能技術(shù)逐漸綻放光芒。這也給以人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)為基礎(chǔ)打造的“深藍(lán)大腦”提供了躍升的機(jī)會(huì)。“未來的‘深藍(lán)大腦’將面向浩瀚海洋，實(shí)現(xiàn)從機(jī)器智能向類腦智能的轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)從機(jī)器學(xué)習(xí)到深度學(xué)習(xí)再到自主學(xué)習(xí)的跨越，從而在信息處理機(jī)制上類腦、認(rèn)知行為和智能水平上類人，使機(jī)器擁有人類認(rèn)知能力及協(xié)同機(jī)制，實(shí)現(xiàn)對(duì)未來‘透明海洋’系統(tǒng)的智能自驅(qū)動(dòng)、自發(fā)現(xiàn)和自演進(jìn)。這是‘深藍(lán)大腦’進(jìn)化的必由之路，也是海洋科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要途徑。”魏志強(qiáng)說。