智慧海洋的「發展構想、總體框架、發展建議」

圖1 智慧海洋構想示意圖

我國海洋信息化現狀、存在的不足與面臨的形勢

我國海洋信息化現狀

經過多年的發展， 我國海洋信息基礎設施建設初具規模， 逐步構建海洋環境觀測系統， 海洋資源綜合調查手段和範圍不斷拓展， 資料獲取能力和數據量得到極大提升， 觀測範圍初步覆蓋近岸、近海、大洋和極地， 形成了較為豐富的海洋信息和數據家底。

重大海洋信息裝備研製取得重要成果， 「蛟龍號」 載人潛水器、「海翼號」 水下滑翔機、「海斗號」 無人潛水器等成功海試。

海洋信息應用服務能力持續增強， 相關涉海機構圍繞海上交通、海洋預報、海洋漁業、海洋資源開發、海洋環境監測、海島（礁） 測繪、涉海電子政務等領域需求， 開展了各具特色的信息應用服務， 取得了顯著成效。

2003 年， 藉助我國近海海洋綜合調查與評價專項的實施， 正式啟動了我國數字海洋信息基礎框架建設， 建成了數字海洋信息基礎平台和數字海洋原型系統， 為我國海洋信息化發展奠定了堅實基礎。

存在的不足與面臨的形勢

與世界上海洋發達國家相比， 我國海洋信息體系建設總體上能力不強，海洋觀測和開發的核心裝備「 硬實力」 不足，海洋信息體系「軟實力」 不夠完善， 主要表現在：

一是缺乏全局戰略性頂層設計， 海洋信息資源散又弱， 難以發揮整體優勢；

二是海洋核心技術裝備的自主研發能力不足， 關鍵設備依賴進口， 難以有效支撐海洋信息基礎設施建設；

三是海洋信息自主獲取與通信能力嚴重不足， 覆蓋範圍、觀測要素、時效精度和數據質量都亟待提升；

四是海洋相關標準不一、共享機制不暢， 「信息孤島」 現象嚴重； 五是海洋信息服務規模小、水平低， 難以滿足海洋綜合管理、軍事活動、經濟發展等方面的需要。

總之， 仍不能適應全球海洋治理格局的重大變革， 不能滿足我國加快海洋強國建設的重大需求。隨著雲計算、大數據、人工智慧等新一輪信息技術在各領域的深入應用， 各行業信息化都產生了深刻變革，智慧國土、智慧城市、智慧交通、智慧醫療等一系列與智慧相關的解決方案和工程相繼落地，並對人類生產生活產生長遠影響。當前， 我國海洋強國戰略和國家信息化戰略穩步推進， 海洋信息化發展已步入大有作為的重要戰略機遇期。新形勢下， 加快推動以智慧海洋帶動海洋信息化深入發展， 是順應國際國內兩個大勢、搶抓機遇、建設海洋強國的必然選擇。

智慧海洋內涵與定位

智慧概念的產生

18 世紀以來， 人類社會發展經歷了機械化、電氣化和數字化3 次技術革命。20 世紀下半葉開始， 信息與物理融合技術的發展， 帶來了第四次革命， 即知識革命，並率先滲透到經濟、社會和生活等領域， 人類社會進入智能化時代。美國IBM 公司2008 年率先提出了「智慧地球」 的概念，其核心是把感測器嵌入各種物理基礎設施中， 連接形成「物聯網」， 將物聯網和互聯網整合， 使人類能以更加精細和動態的方式管理生產和生活， 實現全球智慧狀態。所謂智慧，是對事物能迅速、靈活、正確地理解和處理的高超思維能力。信息與物理融合的知識革命就是將物理信號轉換為數據、數據處理成信息、信息轉化為知識的過程。在這個過程中， 人的智慧得到了充分參與和展現。美國信息物理融合系統、德國工業4.0 以及中國製造2025 和人工智慧2.0， 均是信息與物理融合的知識革命在不同領域的實踐。

智慧海洋內涵

人類社會的4 次技術革命也間接推動了海洋領域從探索發現、考察認知、組網觀測向智能服務時代邁進。1405 年鄭和第一次奉使出洋， 之後連續7 次下西洋。87 年後的1492 年到16 世紀初， 歐洲人開闢橫渡大西洋到達美洲、繞道非洲南端到達印度的新航線以及第一次環球航行， 人類進入大航海時代， 從而開啟了人類通過記錄和積累航海資料， 對海洋空間位置的初步探索與認識。隨著電氣化的出現和造船能力的提高， 沿海國家開始持續組織大規模海洋科學考察， 採集和測量海洋物理環境信息， 並逐漸建立相關理論方法， 海洋技術革命進入考察觀測時代。現代通信技術、計算機技術， 以及搭載多種海洋感測儀器和衛星遙感技術的發展， 使人類能夠以組網的方式， 全面立體實時獲取海洋信息， 並且建立了「數字海洋」， 利用數字去表達海洋。

傳統意義上的海洋是海島、海岸線和茫茫海水的簡單空間組合概念， 隨著人類對海洋開發利用的不斷深入和綜合管控的逐步加強， 現在的海洋是由海洋環境、裝備和各種人類活動等多種元素綜合作用構成的複雜巨系統。人類面對海洋這個巨系統出現的開發利用能力不強、環境規律掌握不透、權益爭端處置不當等種種問題， 多源於對海洋認識不清、應對失據、缺乏智慧之故。信息與物理融合的知識革命使人們開始用知識去經略海洋， 用智慧去開發利用海洋資源、建設海洋生態文明和保障國家海洋安全， 海洋技術革命進入智能服務時代。因此可以說智慧海洋是海洋信息化的深度發展， 是信息與物理融合的海洋智能化技術革命4.0，是將新一代信息技術與海洋環境、海洋裝備、人類活動和管理主體四大板塊信息深度融合，實現互聯互通、智能化挖掘與服務， 是認識和經略海洋的神經系統。

圖2 智慧海洋總體框架

智慧海洋定位、體系框架

針對當前我國海洋信息體系發展的上述不足， 智慧海洋的發展定位應是引導我國海洋智能化技術革命4.0 的信息基礎能力建設，主要包括海洋信息智能化基礎設施建設， 以及核心海洋智能科技創新與核心信息裝備研發。

智慧海洋的發展應基於海洋綜合立體感知， 互聯網實時信息傳輸和大數據、雲計算、知識挖掘等三大高新技術，以海洋綜合感知網、海洋信息通信網、海洋大數據云平台等信息基礎設施建設為主體，搭建海洋信息智能化應用服務群，即「兩網、一平台、一個應用服務群」，並建立貫穿各個環節的標準質量、運維服務、技術裝備和信息安全體系。各組成部分之間相互關聯、相互融合， 形成了一個有機整體。智慧海洋總體框架和構想示意圖如圖1 和圖2 所示。

海洋綜合感知網是智慧海洋的核心基礎，主要功能是實現海洋環境（水文氣象、生物化學、生態、地質、能源礦產、聲光電磁以及基礎地理信息等）、海上目標（空中、海上、水下）、涉海活動（海洋管控、資源開發、生態文明建設等）和重要海洋裝備（防務、資源開發、海洋運輸和科考裝備） 等信息的全面獲取， 為智慧海洋提供數據源。

海洋信息通信網是智慧海洋的聯通紐帶，通過提高海洋綜合感知、海上協同行動和海上公眾服務通信保障三大能力， 著力解決不具備業務化海洋通信能力、過度依賴國外衛星通信、通信安全沒有保障和水下定位導航能力基本空白四大問題， 實現各類海洋感知、管理決策、指揮控制信息和指令的安全、實時、暢通傳輸。

海洋大數據云平台是智慧海洋的神經中樞，通過建設海洋大數據云平台， 實現對全部涉海行業信息基礎設施的集約利用以及各種海洋數據資料的交互融合和智慧挖掘， 顯著提升海洋信息資源的智能分析和共享服務水平， 為海洋環境認知、裝備研發、安全管控、智能應用等提供海洋存儲計算資源、數據資源和應用資源等支撐服務。

海洋信息應用服務群是智慧海洋核心價值的體現，通過統一規劃設計面向海洋安全與權益維護、海洋綜合管理、海洋開發利用、海洋公共服務保障、海洋環境認知和生態文明建設需求， 以升級、重構、新建等方式整合各部門涉海信息存量資源， 打通涉海領域行業應用之間的信息與業務應用系統交流渠道， 形成統籌發展、共享協作的智能化應用服務體系。

智慧海洋發展建議

智慧海洋發展目標要符合新時代中國特色社會主義建設的總體要求， 是一項長期性、基礎性和戰略性的任務， 應像我國的航天工程一樣， 做好統籌規劃， 分階段、有步驟地滾動實施。

第一， 探索創新建立建管用統籌、產學研聯動、科研與應用相結合的體制機制， 積極推進海洋信息基礎設施共建、信息共享和產業共融， 探索政府購買服務的管理運營模式。按照國家戰略部署， 適應重點任務和業務需求， 做好資源間的協調配合， 統籌推進智慧海洋發展。

第二， 整合拓展我國現有海洋觀測、監測和調查資源， 全面形成與海洋強國建設需求相適應的海洋信息自主獲取能力， 獲取管轄海域、深海大洋、南北兩極以及全球重點關注區域的海洋環境、海上目標和活動等的全要素實時連續信息。綜合利用陸、海、空、天、潛等多種通信手段，逐步建設覆蓋全球海域的自主通信能力， 提供穩定可靠、安全、大容量的信息傳輸與交換服務。

第三， 深入開展海洋大數據彙集管理、融合處理和挖掘分析等技術攻關， 制定國家海洋信息資源管理共享政策法規， 整合建設國家層面的海洋大數據資源體系， 搭建標準統一、開放兼容的海洋大數據云平台， 推進數據資源的互聯互通， 顯著提升海洋大數據的處理分析、深度融合和共享開放服務水平， 充分發揮海洋信息的服務效能。

第四，建立完善海洋信息獲取、傳輸、處理分析、產品研製與應用服務的標準體系， 實現標準研究、編製、優化、驗證、檢測、評估全過程支持， 統一技術體制， 消除信息孤島隱患。建立多層次、一體化的海洋信息安全組織架構， 加快構建以防為主、軟硬結合的信息安全管理體系。

第五， 圍繞海洋信息感知技術和裝備領域國產化程度偏低的短板， 加強國產技術裝備研製，特別是海洋核心裝備關鍵零部件、感測器等的研製和產業化， 突破關鍵核心技術， 獲得一批原創性技術成果和發明專利， 提升我國海洋信息感知技術裝備自主創新能力。

信息來源：《海洋信息》2018 NO1 總第235期

原題：談談我國智慧海洋發展的建議（有刪減）

作者：姜曉軼 國家海洋信息中心 天津 潘德爐 國家海洋局第二海洋研究所 杭州

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