AI，讓大海永遠(yuǎn)蔚藍(lán)如詩(shī)

原標(biāo)題：AI，讓大海永遠(yuǎn)蔚藍(lán)如詩(shī)

科技向上攀爬時(shí)，人們通常會(huì)覺得它是冰冷而高深的，提起AI，我們想到的也總是那些復(fù)雜的芯片、金屬質(zhì)感的機(jī)器人，以及無(wú)數(shù)的代碼和參數(shù)。

但我們卻可能忽略，AI更重要的價(jià)值在于幫我們認(rèn)識(shí)和保護(hù)這個(gè)世界，以及探索生活中人與自然的平衡。我們?cè)谂Υ蛟旄鼜?qiáng)大、更普惠的AI系統(tǒng)，目的是保護(hù)那些人類賴以為生的自然環(huán)境。

甚至，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)AI已經(jīng)成為了人類探索和保護(hù)自然環(huán)境的重要技術(shù)基礎(chǔ)，并且是很多領(lǐng)域無(wú)法替代的技術(shù)手段。在世界海洋日這天，我們將進(jìn)入這樣一個(gè)故事，來(lái)了解一下AI對(duì)于海洋來(lái)說(shuō)究竟意味著什么。而海洋保護(hù)通向AI之路，又必須翻越哪些艱難險(xiǎn)阻。

這一秒，AI的深邃與大海的艷麗，正一同從未來(lái)吹來(lái)。

（圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)，創(chuàng)作者：Benjamin Lee / EyeEm）

海，招惹多少溫柔詩(shī)人的懷想

普希金一生寫過(guò)很多獻(xiàn)給大海的句子。其中最有名的一首詩(shī)是這么寫的：

翻滾著蔚藍(lán)色的波浪，

和閃耀著嬌美的容光。

好像是朋友憂郁的怨訴，

好像是他在臨別時(shí)的呼喚。

像莽漢也像哲人，像少女也像老嫗，從來(lái)沒有一個(gè)人說(shuō)他對(duì)海洋了如指掌。但應(yīng)該所有人都認(rèn)同這樣一個(gè)常識(shí)：人類與海洋，在這顆藍(lán)色星球上相依為命。海洋生態(tài)的穩(wěn)定，是人類繁衍生息的基礎(chǔ)。

然而今天的海洋情況，卻無(wú)法令人類舒展眉頭。去年，我國(guó)載人潛水器“蛟龍?zhí)枴睆拇笱笊钐幏岛健Ａ钊艘庀氩坏降氖牵隍札執(zhí)枎Щ氐?，?lái)自4500米水深下生活的海洋生物體內(nèi)，竟檢出了微塑料。初步檢測(cè)，這些微塑料很可能是纖維狀的塑料繩——在人類很難抵達(dá)的大海深處，人類制造的垃圾，已經(jīng)成為了大海之霍。

今天，全球變暖、遠(yuǎn)洋泄露污染、海洋垃圾，等等問(wèn)題縈繞在大海的裙邊。根據(jù)遙感探測(cè)發(fā)現(xiàn)，今天在美國(guó)加州到太平洋之間，已經(jīng)在洋流推助下形成了一片“垃圾大陸”。巨型太平洋垃圾帶的面積，已經(jīng)達(dá)到了160萬(wàn)平方千米，是法國(guó)領(lǐng)土面積的三倍。這片垃圾帶大約有18000億塊塑料垃圾，垃圾總質(zhì)量約8萬(wàn)噸。人類污染帶給海洋的噩夢(mèng)，可謂觸目驚心。

毫無(wú)疑問(wèn)，此時(shí)此刻，需要人類行動(dòng)起來(lái)！而在眾多海洋保護(hù)方案中，AI的角色，正在日漸清晰起來(lái)。

魚之心，海之淚

就目前來(lái)看，人類在認(rèn)識(shí)海洋、探索海洋、保護(hù)海洋時(shí)，都需要AI技術(shù)的大規(guī)模加持。這已經(jīng)在世界范圍內(nèi)的海洋保護(hù)機(jī)構(gòu)以及海洋科研領(lǐng)域達(dá)成了共識(shí)。

而首先納入人類眼簾的，是用機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)保護(hù)海洋魚類，檢測(cè)海洋生態(tài)情況。比如說(shuō)上文提到過(guò)的海洋垃圾大陸，就是由AI技術(shù)完成的垃圾規(guī)模測(cè)算。

這樣的例子還有很多。澳大利亞一家名為The Ripper Group的科技公司，研發(fā)了用無(wú)人機(jī)+機(jī)器視覺技術(shù)進(jìn)行鯊魚識(shí)別的產(chǎn)品。用快速識(shí)別鯊魚的AI系統(tǒng)，他們一方面可以保護(hù)沿海地區(qū)免受鯊魚打擾，一方面也對(duì)監(jiān)控和保護(hù)鯊魚生態(tài)起到了至關(guān)重要的作用。

Little Ripper與其他無(wú)人機(jī)相別，最大的區(qū)別就在于它內(nèi)置了一款可快速識(shí)別鯊魚的AI系統(tǒng)——SharkSpotter。這一識(shí)別鯊魚的AI系統(tǒng)的形成，是建立在深度學(xué)習(xí)開發(fā)者搜集到的澳洲鯊魚襲擊頻發(fā)海域的影像資料的基礎(chǔ)上。

而這不是個(gè)例，現(xiàn)在在監(jiān)控保護(hù)魚類、保護(hù)魚群遷徙、合理控制和規(guī)劃遠(yuǎn)洋捕撈，以及整區(qū)域海洋保護(hù)等方方面面，都可以發(fā)現(xiàn)AI的身影。

數(shù)據(jù)晨曦中的讀海者

大航海時(shí)代，乘風(fēng)破浪的水手用六分儀解讀大海；現(xiàn)代科學(xué)和遠(yuǎn)洋探索階段，科學(xué)家用雷達(dá)和聲納解讀大海。

而到了今天，數(shù)據(jù)與智能時(shí)代的晨曦中，人類解讀海洋的工具變成了AI。

在認(rèn)識(shí)海洋這件事上，AI已經(jīng)成為了學(xué)術(shù)界的又一只眼睛。通過(guò)氣象和水文大數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)模擬和反向推理海洋氣候的變遷，已經(jīng)成為了海洋學(xué)的重要議題。AI帶領(lǐng)人類融合了不同的數(shù)據(jù)模態(tài)，重新認(rèn)識(shí)海洋的變化方式，同時(shí)也為人類對(duì)抗全球氣候變暖提供了新的解決方案。

比如，亥姆霍茲海洋研究中心，已經(jīng)開始嘗試用機(jī)器學(xué)習(xí)圖像分析介入，尋找藏在太平洋海域下的礦產(chǎn)錳結(jié)核。他們利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法，來(lái)分析水下機(jī)器人回傳來(lái)的圖像，分析出藏有錳結(jié)核的海床形態(tài)，再推算陌生海域藏有礦產(chǎn)的幾率。極大的提升了水下勘探的效率。

澳大利亞昆士蘭大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)，正在3851平方公里的珊瑚礁圖像數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，用AI探秘珊瑚的新陳代謝與生態(tài)循環(huán)過(guò)程。從中推斷出全球變暖過(guò)程對(duì)海洋生態(tài)的真正影響。

而在氣象領(lǐng)域，大量多模態(tài)融合數(shù)據(jù)智能技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于精準(zhǔn)氣象預(yù)報(bào)，尤其是海事氣象領(lǐng)域。今天很多海港可以實(shí)時(shí)自動(dòng)為船只更新進(jìn)出港氣象信息，背后就是AI的功勞。

海紗背后的未知與真理

而在探索海洋階段，AI也是一把利器。舉例來(lái)說(shuō)，海洋生物的藥物開發(fā)長(zhǎng)久以來(lái)是個(gè)難題，因?yàn)榇罅亢Ｑ髣?dòng)植物的數(shù)據(jù)是陸地環(huán)境中不具備的，其藥理探尋需要經(jīng)歷緩慢而漫長(zhǎng)的過(guò)程。

時(shí)至今日，有科學(xué)家預(yù)言人類未發(fā)現(xiàn)物種中95%以上，都存活于深海之中。而深海動(dòng)植物攜帶的，很有可能就是生命起源的密碼。

然而從這些深海生命寶庫(kù)中，讀取人類的過(guò)去與未來(lái)并非易事。生物模型元素、海洋生態(tài)大數(shù)據(jù)、基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)，這些在進(jìn)一步探索海洋中必須攻克的計(jì)算難題，今天都在等待AI一展威能。

AI的到來(lái)，正在讓海洋生物開發(fā)打開新的大門。甚至由AI加持的海洋微生物、單細(xì)胞生物、古生物研究，正在幫助我們逐步揭開“人類從何而來(lái)？”這個(gè)根本奧秘。

在人類社會(huì)發(fā)展到今天，海洋開始變得脆弱、易受污染和喜怒無(wú)常。同時(shí)它的神秘與未知依舊是人類的主要課題，在擁有了AI這把鑰匙之后，人類獲得了保護(hù)海洋的新方案，但是實(shí)際執(zhí)行起來(lái)，一切卻并沒有那么順利。

跨過(guò)數(shù)字海溝，讓海洋在計(jì)算中呼吸未來(lái)

從海洋科研到海洋開發(fā)、海洋保護(hù)，關(guān)于大海，人類已經(jīng)構(gòu)筑了一個(gè)漫長(zhǎng)的學(xué)術(shù)-產(chǎn)業(yè)生態(tài)。科學(xué)家已經(jīng)開始嘗試把AI技術(shù)引入到海洋研究中，比如通過(guò)AI來(lái)實(shí)現(xiàn)海洋氣候的模擬和預(yù)測(cè)，監(jiān)控海洋生物的狀態(tài)和變化等，但是當(dāng)我們把AI納入其中時(shí)，卻會(huì)發(fā)現(xiàn)事情并不那么簡(jiǎn)單。

最根本的問(wèn)題，就像是基因和宇宙一樣，海洋可以看作是一個(gè)無(wú)比巨大的數(shù)據(jù)集，包含了豐富的數(shù)據(jù)模態(tài)，海量的數(shù)據(jù)需要強(qiáng)大的算力來(lái)支撐各項(xiàng)研究。除算力問(wèn)題之外，海洋生態(tài)對(duì)AI的渴求，還受制于算法和人才的稀缺、應(yīng)用產(chǎn)業(yè)不完備、網(wǎng)絡(luò)傳輸環(huán)境不佳等等問(wèn)題。

但AI算力問(wèn)題，可以看作是海洋保護(hù)+AI的頭號(hào)難題，因?yàn)橹挥羞@個(gè)問(wèn)題得到了緩解，其他的延展才有機(jī)會(huì)執(zhí)行。

其次，海洋保護(hù)和海洋科學(xué)，更多是社會(huì)性，公益性的行為，需要全社會(huì)加大在科研的投入，來(lái)推動(dòng)海洋AI的生態(tài)構(gòu)建，距離實(shí)現(xiàn)商業(yè)價(jià)值還相對(duì)較遠(yuǎn)。所以只有加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研的合作，才能跨越數(shù)字海溝，讓海洋在計(jì)算中呼吸未來(lái)。

產(chǎn)學(xué)研一體行動(dòng)，赴大海之約

AI與海洋的約會(huì)，其實(shí)并非易事。這里有個(gè)核心問(wèn)題在于，對(duì)海洋的研究和探索，是一門非常尖端的綜合類自然科學(xué)。需要非常深厚的學(xué)術(shù)功底與學(xué)術(shù)經(jīng)驗(yàn)。

而AI作為一項(xiàng)新生信息技術(shù)，其算力、數(shù)據(jù)與算法開發(fā)基礎(chǔ)，基本掌握于高科技企業(yè)和高校手中。因此，產(chǎn)學(xué)研配合與合作，是共赴AI與大海之約的最佳方案。

在歐美國(guó)家，類似項(xiàng)目已經(jīng)有很多探索。值得慶幸的是，我國(guó)相關(guān)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合行動(dòng)也在成長(zhǎng)當(dāng)中。

2019年5月6日，中國(guó)海洋大學(xué)與華為技術(shù)有限公司在青島簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，共建智能高性能計(jì)算技術(shù)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室。雙方將依托華為自主研發(fā)的高性能計(jì)算設(shè)備，發(fā)揮中國(guó)海大的學(xué)科優(yōu)勢(shì)，共同圍繞全球氣候氣象精細(xì)預(yù)測(cè)、海洋生物醫(yī)藥資源精準(zhǔn)開發(fā)、智慧產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)精細(xì)服務(wù)等重要領(lǐng)域，攜手打造生態(tài)體系。

這個(gè)結(jié)合，恰好結(jié)合了產(chǎn)學(xué)兩端的兩點(diǎn)。我們知道，中國(guó)海洋大學(xué)是我國(guó)海洋研究領(lǐng)域的翹楚。依托于青島的海洋研究?jī)?yōu)勢(shì)和身后的學(xué)術(shù)積累，在海洋學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)、海洋化學(xué)等領(lǐng)域都走到了世界前列。

而華為智能計(jì)算的優(yōu)勢(shì)在于為人工智能應(yīng)用場(chǎng)景提供高效充沛的算力，以及面向人工智能領(lǐng)域提供全棧全場(chǎng)景的解決方案能力。充沛的AI算力和優(yōu)秀的科研人才進(jìn)入海洋保護(hù)事業(yè)，可說(shuō)是向海洋研究與AI技術(shù)結(jié)合的數(shù)字海溝發(fā)起了沖擊。與此同時(shí)，華為與海洋大學(xué)的產(chǎn)學(xué)研合作模式，還可以在海洋大數(shù)據(jù)分析、人才培養(yǎng)、應(yīng)用開發(fā)和產(chǎn)業(yè)鏈培育等領(lǐng)域匯集雙方優(yōu)勢(shì)，達(dá)成更多更豐富的突破與成就。而海洋大學(xué)地處的青島，既是我國(guó)海洋研究進(jìn)行數(shù)字化升級(jí)的重鎮(zhèn)，同時(shí)也是智能化海洋保護(hù)技術(shù)需求高發(fā)區(qū)。在這片海域背后開展的產(chǎn)學(xué)研合作，更有可能快速看到落地結(jié)果。

今天，工業(yè)文明造成的海洋生態(tài)破壞日益嚴(yán)峻，如果地球上沒有了海洋，人類將無(wú)法繼續(xù)呼吸。然而此時(shí)，AI在海洋科研領(lǐng)域的使用，注定會(huì)成為一劑讓人類在未來(lái)更好呼吸的良藥。

AI寫不出普希金的名句，但AI的詩(shī)意，是努力讓大海永遠(yuǎn)蔚藍(lán)如詩(shī)。

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