在數字世界“重建”海洋（一線探訪）

本報記者 尚凱元

只需輕點鼠標，航運公司可以在茫茫海域實時優化航線，捕魚船可以避開大量幼年海龜，度假海島還可以追溯漂到沙灘上的塑料垃圾來源。這一擁有多項功能的“數字孿生海洋”(DTO)系統(見圖，本報記者尚凱元攝)，正在更新人們對全球海洋治理的認知。

“數字孿生海洋”是歐盟委員會“歐洲海洋協議”的重要成果之一。這一公共數字基礎設施，匯聚歐洲前沿科技專業力量，由位於法國的墨卡託海洋國際機構組織實施。“藉助DTO，我們能識別出某些特定海域在特定時間的風險狀態，向政策制定者提供精確的建議。”墨卡託海洋國際機構的數字海洋部門負責人阿蘭·阿爾諾向本報記者介紹。

所謂“數字孿生”，是指在虛擬空間重建與現實系統同步的高精度模型。記者看到，通過操控DTO的主控面板，大屏幕上的信息圖層便會瞬間切換：從海溫、鹽度到漁船熱區與塑料漂移路徑，都能在同一張海圖上無縫融合疊加。如果要在禁漁區開展試驗、對某種物種進行重點保護等，只要在界面上輸入相關參數和指令，後臺就會調動物理、水動力、生物遷徙和社會經濟等模型進行計算，即刻生成動態演示地圖，並且可以實時比對不同方案的效果。阿爾諾指出：“以往的海洋模型只能從單一維度告訴人們海洋未來有什麼趨勢，而DTO則能告訴人們‘如果你這麼做，將會發生什麼’。情景模擬能力，正是傳統模型與數字孿生系統的根本區別。”

在DTO的數據整合視圖中，有五顏六色的數據源，包括遙感衛星、海洋剖面浮標、潮位計，還有佩戴傳感器的海洋動物數據等。平臺還匯聚了漁船航跡、港口日誌、魚種分佈等信息。“很多信息以前可能也有，但分散在不同系統，彼此並不兼容。DTO實現了它們之間‘相互對話’。”阿爾諾表示，所有信息在同一個平臺上，擁有相同的參考體系，這樣才能做到真正的交叉分析與實景推演。

在數字世界“重建”海洋，可以更直觀地理解其複雜機制並實現高效管理。譬如，模擬瀕危生物的遷徙路線，快速測試禁漁區劃定方案；預測馬尾藻在赤道大西洋等海域的漂移，爲海岸規劃和資源調度提供預警；虛擬“種植”海草牀或紅樹林等自然防護帶，測試其攔浪固沙效果並與傳統防波堤方案比對，選出最經濟環保的組合；在多種氣候和極端天氣情景下量化沿海人口與財產風險；追蹤塑料垃圾的漂流路徑、暴露強度與停留時長，評估減排效果。

要實現這些功能，需要多學科的深度整合，也離不開數據的共享與協作。“今天的海洋研究，已進入高度複雜、多學科交叉的新時代。”阿爾諾認爲，DTO平臺的一大進步，就是讓來自物理海洋學、海洋化學、生態生物學甚至行爲學等不同領域的專家協同工作。團隊中還有專門負責數據處理與分析的數據科學家，他們將各類觀測、遙感與社會經濟數據融會貫通。

DTO平臺的另一大特點是對人工智能的深度應用。平臺整合了來自哥白尼海洋服務、歐洲海洋觀測與數據網絡等多源數據，提供從季節到年代級尺度的多維度海洋狀態監測與預測。藉助最新的GPU計算架構，AI算法能夠在幾秒內生成高精度預測，速度較傳統超級計算方式大幅提升。數據顯示，AI已將海流預測的準確性提高了20%以上，尤其是在近海等動力過程更爲複雜的區域，AI的引入使得模擬結果更精細、更實時。

“我們的目標是建設一個更強大、開放的系統，讓全球科學家和機構都可以上傳自己設計的模型或情景模擬，在平臺上測試、共享。”阿爾諾介紹，未來DTO將持續引入更多高質量數據，強化人工智能算法，提升模型精度，建立完善審覈機制，以免準確度不高的模擬誤導決策。同時，逐步開放更多面向公衆的互動功能，打造更全面的“海洋數字分身”。

(本報法國尼斯電)

《 人民日報 》( 2025年08月25日 16 版)