面對挑戰(zhàn)和難題，南方海洋實(shí)驗(yàn)室的專家們正在與騰訊一起，利用數(shù)字孿生、大數(shù)據(jù)等多項(xiàng)技術(shù)，對天氣預(yù)警、海洋環(huán)境保護(hù)、海洋經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供創(chuàng)新思路。正如中國科學(xué)院院士、南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室（珠海）主任陳大可所說，“海洋大數(shù)據(jù)時(shí)代已經(jīng)到來，人工智能和數(shù)字孿生等數(shù)字技術(shù)，為海洋研究和技術(shù)突破提供了全新的方法”。

《聯(lián)合國海洋科學(xué)促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展十年（2021-2030年）實(shí)施計(jì)劃摘要》，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了實(shí)施海洋數(shù)據(jù)、信息和知識的共享與管理，并將海洋數(shù)字孿生作為十大挑戰(zhàn)之一。這一次，南方海洋實(shí)驗(yàn)室和騰訊走在了世界前列。

2023 年 9 月，由南方海洋實(shí)驗(yàn)室和騰訊及生態(tài)伙伴聯(lián)合打造的全球首個(gè)海洋數(shù)字孿生引擎 DTO Engine 發(fā)布，目前已應(yīng)用在臺(tái)風(fēng)、風(fēng)暴潮等海洋災(zāi)害的預(yù)測及應(yīng)對工作中。

隨著數(shù)字孿生技術(shù)走向產(chǎn)業(yè)應(yīng)用深水區(qū)，它的價(jià)值也從可視化，走向可計(jì)算、可預(yù)測和可控制的新階段。例如，以往可視化的方式，沒有辦法看到臺(tái)風(fēng)整體細(xì)致的結(jié)構(gòu)。通過數(shù)字孿生能力，進(jìn)行高維度的仿真，可以看到臺(tái)風(fēng)的風(fēng)眼、強(qiáng)度、范圍以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)演變的情況。對于災(zāi)害天氣的分析和預(yù)測，數(shù)字孿生系統(tǒng)可以結(jié)合實(shí)時(shí)觀測數(shù)據(jù)，以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)預(yù)報(bào)模型快速計(jì)算和預(yù)報(bào)，突破目前物理海洋預(yù)報(bào)的頻率和時(shí)效性局限，形成近實(shí)時(shí)的滾動(dòng)預(yù)報(bào)方式。

用數(shù)字孿生技術(shù)實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的臺(tái)風(fēng)分析預(yù)測分幾步？

要想做到對于異常天氣的準(zhǔn)確分析和預(yù)判，數(shù)字孿生平臺(tái)也需要相應(yīng)的基礎(chǔ)支撐。

首先，是獲得豐富的數(shù)據(jù)，海洋研究專家通過衛(wèi)星、無人機(jī)集群、地波雷達(dá)、海洋站、聲納、浮標(biāo)潛標(biāo)等途徑，構(gòu)建立體觀測系統(tǒng)，收集多維度、豐富的海洋數(shù)據(jù)。

第二，是多源數(shù)據(jù)的匯總，在騰訊云大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)助力下，南方海洋實(shí)驗(yàn)室建立了大灣區(qū)海洋數(shù)據(jù)湖倉，將自然資源系統(tǒng)、科學(xué)研究機(jī)構(gòu)等的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行了匯總和集成，便于數(shù)據(jù)融合算法的調(diào)用。

第三，是精準(zhǔn)的計(jì)算模型，在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析、物理學(xué)模型結(jié)合等模式，科學(xué)家們還在構(gòu)建專屬的海洋AI大模型，借助AI能力形成數(shù)據(jù)的智能分析。

在數(shù)據(jù)的采集、整理和計(jì)算能力基礎(chǔ)上，研究者通過數(shù)字孿生技術(shù)，不僅能夠分析歸納大氣海洋的運(yùn)動(dòng)演變規(guī)律，也可以對未來海洋環(huán)境進(jìn)行推演、預(yù)判，并且實(shí)時(shí)逼真、直觀的呈現(xiàn)出來，便于更精準(zhǔn)的科學(xué)決策。

基于海洋數(shù)字孿生及各項(xiàng)數(shù)據(jù)分析技術(shù)通過超高分辨率的，海、氣、浪耦合模式研究，能夠提升觀測和預(yù)測的準(zhǔn)確性。以今年9月2號臺(tái)風(fēng)蘇拉為例，預(yù)測路徑與臺(tái)風(fēng)實(shí)況路徑已經(jīng)十分接近。此外，數(shù)字孿生系統(tǒng)結(jié)合海水水位、波浪等數(shù)據(jù)，可以模擬海岸帶海浪實(shí)況，對海水漲退潮對近岸的影響進(jìn)行預(yù)判和模擬。

數(shù)字孿生技術(shù)，為人類更好的研究海洋提供了智慧高效的工具。在更廣泛的海洋事業(yè)中，云計(jì)算、人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等各項(xiàng)技術(shù)，將在海洋防災(zāi)減災(zāi)、環(huán)境保護(hù)、海洋空間規(guī)劃、海洋牧場等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。從全球首個(gè)海洋數(shù)字孿生引擎起步，南方海洋實(shí)驗(yàn)室與騰訊，將會(huì)與行業(yè)開放共建，持續(xù)推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用落地。

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