作者：禅与计算机程序设计艺术
0.简介
海洋（Oceans）是地球表面陆上水溶性沉积物及其下的海底层。海洋中含有的丰富的生物资源、矿产资源以及海产品。对海洋环境的污染程度也日益增高，如污染物对海洋生物群落的影响、水体排放量、水质变化等。同时海洋也承担着重要的经济、政治和社会责任。近年来，随着人工智能的崛起，海洋科技正在蓬勃发展。以机器学习、传感网、大数据分析等技术，海洋科技已经成为继互联网之后新的技术热点。其中，AI在海洋科技的应用领域主要包括自动识别海洋生物、自动监测水体质量、智能化风力发电系统设计等。本文将从海洋科技的发展历史、基本概念术语、海洋生物识别、水质监测以及智能化风力发电系统设计等四个方面详细阐述海洋科技的最新进展。
海洋科技是一个高度复杂的系统工程，涵盖了海洋资源的收集、采集、存储、处理、利用和可持续发展三个关键环节。为了实现海洋科技的目标，需要大量的人才投入研发工作。因此，只有真正懂得海洋科技的人才能有能力开发出更优秀的产品或服务。AI在海洋领域的应用与发展，既要赋予海洋科技新生命，也需激发海洋科技创新者的潜力，激励海洋科技从业人员不断向前迈进。通过深入研究海洋科技的发展动态、技术理论、工业界最佳实践，提升海洋科技的国际竞争力，是构建海洋科技产业链的关键一环。
一．海洋科技的发展历史
早期的海洋科技，主要从农业角度出发，由开拓海底探险者开始，逐渐形成探测者、采集者、研究者三合一的人才队伍。由于海洋环境危机的影响，海洋科技在实践上遇到了重重困难。但是，随着时间的推移，人类对海洋科技的需求越来越强烈，逐渐形成了一批以自然科学、工程技术为主导的科研团队。
1973年，美国奥克兰大学与英国剑桥大学合作建立了一个基于计算机的海洋工程研究中心，进行海底采矿、水文数据研究、人工智能系统开发等领域的研究。它先后获得两所著名大学的博士学位。
1985年，MIT制造了第一台蒸汽驱动机器人，用于石油和天然气的生产。此后，陆上资源的发现和利用越来越容易，海洋科技得到快速发展。
1997年，IBM的贝叶斯网络分析系统首次被用于海洋资源的预测和管理。
1998年至2003年间，欧洲核子研究组织（CERN）开发了一系列的原子弹发射试验，测试电离辐射对海洋生态、海洋环境和人类的影响。
2004年，日本航空工业株式会社开始开发船舶级联氧合反应堆技术。
2006年，希尔斯堡大学医学院的系统生物学家哈玛·拉普森创立了“海洋科学”的概念。
2008年，伊朗核能研究中心启动了核动力输送装置的第一次储量调查。
2010年，以色列国家航空航天局开始测试无人机狩猎技术。
2011年至今，全球海洋科技产业的规模、多样性和综合效益显著提升。
二．海洋科技的基本概念术语说明
海洋科技作为一个系统工程，涵盖了海洋资源的收集、采集、存储、处理、利用和可持续发展三个关键环节。海洋资源包括海底层、海冰、海湖、海底病害、海底渔业资源、海底金属矿产、海底饮用水等。其中，收集、采集、存储、处理、利用和可持续发展，是海洋科技系统的五大核心环节。
1.收集海洋资源：海洋资源主要包括海底、海冰、海湖等，需要从海洋的各个角落采集。古代时期，人们通过飞行器、潜水艇、手斧等方法收集海洋资源，近现代时期，利用自动化机器人、卫星遥感卫星、地下测绘、无人机等各种方式，使海洋资源可以实时获取、处理和分析。
2.采集海洋资源：在海洋资源采集过程中，采用激光扫描仪、高分辨率激光雷达、相机、微型浮标等工具，进行位置信息的精确定位、海洋生物的分类和检测。采集海洋资源一般要求海洋海底渔业需要大功率设备进行采集，其采集速度、范围都远远超过手动捕捉。
3.存储海洋资源：海洋资源采集和处理完成后，需要存储起来，保障海洋资源长久有效、安全、高效利用。海洋资源通常有固定时间周期性的存储需求，比如金属矿产、海底渔业资源等。海洋资源的存储方式有固态硬盘、柔性硬盘、机械式磁带、碟片阵列等。其中，固态硬盘的空间利用率较高，可长期存储海洋资源；而柔性硬盘的价格低廉，容易和机器一起迁移。
4.处理海洋资源：海洋资源的有效利用，需要经过海洋生物的分类、分析、预测和监测。海洋生物包括海洋微生物、海洋病害、海底植物、海底哺乳动物等。海洋生物的分类和分析可以帮助海洋科技了解海洋生物的分布情况和特征，从而提高海洋资源利用效率和精准性。
5.利用海洋资源：海洋资源的利用有利于海洋科技的发展。海洋资源可以用于海洋资源评估、监控、资源配置、资源供给等。利用海洋资源可以节约资源，降低生产成本；还可以提高资源的利用率和效率，促进海洋资源的循环利用和可持续发展。
三．海洋生物识别
海洋科技的核心技术之一是海洋生物识别。目前，采用图像处理、机器学习、模式识别、生物信息学等技术，通过计算机视觉、图像处理、大数据分析等方法，实现海洋生物的分类、检索、检测、跟踪、预测等功能。
1.海洋微生物识别：海洋微生物是指生活在海洋深层的微生物，属于轻微病菌、细菌、藻类、寄生虫等一小类。海洋微生物在海洋资源中占据重要比例，对海洋生物种类、健康状况以及海洋生态均产生深远影响。目前，海洋微生物的分类和检索技术仍处于初级阶段。
2.海洋病害识别：海洋病害是指海洋环境下某些突发事件引起的生物病变或疾病，如海洋微生物入侵、海盐溢灌、环境破坏、热浪侵袭、地质灾害等。海洋病害是一种重大隐患，对海洋生态造成严重破坏，引起人类生活财产的损失。目前，海洋病害的分类、监测和预测技术还比较原始。
3.海底生物识别：海底生物是指生活在海洋中的微生物、真菌、病毒、寄生虫等生物。海底生物在海洋中的重要性日益凸显，是海洋科技研究的重要方向之一。目前，利用图像处理、机器学习、模式识别、生物信息学等方法，进行海底生物的分类、识别、检测等技术取得了较好的效果。
4.海洋环境检测：海洋环境包括海洋生物、海洋盐渍、海洋风场、海岸线的形态、陆地地貌、海域的森林覆盖等。海洋科技的应用方向之一就是海洋环境的检测和预测。目前，海洋环境检测的技术应用尚处于初步阶段。
5.智能化海洋治理：海洋治理是指维护海洋环境质量、保护海洋生物和动植物的健康。智能化海洋治理技术是海洋科技的关键组成部分，其目标是通过提升海洋治理的效率、可靠性、自动化程度等方式，实现海洋治理的智能化、精准化、高效化。目前，智能化海洋治理的技术应用还处于起步阶段。
四．水质监测技术
水质监测也是海洋科技的一个重要分支。近年来，我国和其他许多国家已经率先发展了水质监测领域的技术。水质监测可以用来实时监测海洋环境的水质，并对其进行预测和控制，减少水质缺陷的发生。
1.精确水质监测：由于海洋资源的海拔高度不同，对海洋水体进行监测需要高精度、高灵敏度的水质监测技术。目前，海洋水体的精确水质监测技术尚处于起步阶段。
2.多种技术组合水质监测：海洋水质的多种技术结合，对海洋水体进行连续监测和精确分析，是水质监测的重要组成部分。目前，多种技术组合水质监测的技术应用尚处于起步阶段。
3.智能化水质监测：海洋水质的智能化监测技术，可以根据海洋、氧象、地质、海洋生物等多种因素，对海洋水体进行预测和控制，提高水质监测的可靠性和效率。目前，智能化水质监测的技术应用还处于起步阶段。
五．智能化风力发电系统设计技术
智能化风力发电系统设计技术也是海洋科技的一项重要分支。2010年，中国共同宣布“2010年碳中和国际峰会”，宣布启动碳中和政策。中国在这一历史性项目中扮演了举足轻重的角色。为支持中国在这一领域的科学研究和技术开发，我国已经建立了与欧盟、美国等国家、组织、机构密切合作的机制，成立了相关机构、平台，举办了多项课题组赛。为满足中国的需要，我国和欧盟、美国等国在国际水域协作领域也不断扩大合作。
1.风力发电：2010年，中国启动了第一颗颗太阳能板项目，这标志着智能化风力发电技术进入中国市场。国内首款太阳能板成功竣工，它实现了一次规模化的风电发电。目前，中国已建成区块一级、煤电一级、潮电一级的风电基站。
2.智能风力发电系统设计：智能化风力发电系统设计是建设风力发电系统的第二个主要阶段，它是为了应对能源危机、提高电能效率、改善可靠性、减少成本和节省能源等诸多挑战，充分考虑周全发电系统的技术和经济性。目前，中国已经探索了包括瞬时功率谱预测、风电场优化设计、风电场容量开发、电池自适应调节、分布式电力系统设计等方案，加快了智能化风力发电系统设计的进程。
3.碳中和发电：碳中和发电是中国在2010年碳中和政策背景下推出的，旨在借助新能源技术，降低碳排放，推动碳中和进程。2017年，中国“十三五”期间规划建设的太阳能板数量增加到200万台，占全球规模的4.7%，电能消耗量超过85亿度，与发电规模相同。截止2022年末，中国已累计投资超过2000亿元，建立了48座风电场、1000余座煤电场和潮电场，实现了“十三五”期间国家级优秀示范性水平。