信息技術(shù)的快速發(fā)展，帶動(dòng)海洋數(shù)據(jù)的大量積累，不斷推動(dòng)海洋走進(jìn)大數(shù)據(jù)時(shí)代。海洋科學(xué)大數(shù)據(jù)蘊(yùn)含著難以估量的巨大價(jià)值，不僅能夠?yàn)闅夂?、生態(tài)、災(zāi)害等領(lǐng)域提供可靠的科學(xué)依據(jù)，還能為人類感知、預(yù)測物理世界提供前所未有的豐富信息。
近日，記者就海洋科學(xué)大數(shù)據(jù)的定義、獲取技術(shù)、應(yīng)用現(xiàn)狀及前景等相關(guān)問題采訪了中國海洋大學(xué)高等海洋研究院副院長、博士生導(dǎo)師陳戈與北海預(yù)報(bào)中心高級工程師錢程程，就當(dāng)前需要關(guān)注的內(nèi)容進(jìn)行解答。
挖掘小數(shù)據(jù)潛能
記者：海洋科學(xué)大數(shù)據(jù)的定義及特征是什么？
陳戈：自2008年《自然》雜志發(fā)布了關(guān)于“大數(shù)據(jù)”的?？螅茖W(xué)、經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域的專業(yè)人士為這個(gè)超乎想象的巨量數(shù)字信息創(chuàng)造了一個(gè)新詞匯：大數(shù)據(jù)。雖然目前對于大數(shù)據(jù)并沒有嚴(yán)格統(tǒng)一的定義，但是美國圖靈獎(jiǎng)獲得者高德納最早描述的3V，即海量性（Volume）、快速性（Velocity）及多樣性（Variety）被普遍認(rèn)為是大數(shù)據(jù)區(qū)別于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)，而后來又拓展的價(jià)值密度（Value）及在線（Online）兩個(gè)特點(diǎn)，與3V共同被列為大數(shù)據(jù)的五大特征。
縱觀海洋科學(xué)數(shù)據(jù)各方面特征，它已然成為“大數(shù)據(jù)”的重要一員。但海洋尚未全面進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代，仍處于大、小數(shù)據(jù)共存期。一方面，從數(shù)據(jù)類型來看，90%的海洋科學(xué)數(shù)據(jù)來源于遙感及模式數(shù)據(jù)，這屬于大數(shù)據(jù)部分，而浮標(biāo)、深潛器等方式獲取的數(shù)據(jù)則屬于小數(shù)據(jù)部分；另一方面，從數(shù)據(jù)分布來看，90%的海洋科學(xué)數(shù)據(jù)集中在海洋表層，而海洋深層的數(shù)據(jù)仍處于稀缺階段。放眼未來，如何發(fā)揮小數(shù)據(jù)的潛能，挖掘大數(shù)據(jù)的價(jià)值，將有限的小數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成為豐富的大數(shù)據(jù)，都是值得深入探討的問題。
更加體現(xiàn)自然與社會(huì)科學(xué)的融合
記者：海洋科學(xué)大數(shù)據(jù)獲取技術(shù)有哪些？
錢程程：基于目前海洋觀測技術(shù)呈現(xiàn)出的多元化、立體化、實(shí)時(shí)化的特征，海洋科學(xué)大數(shù)據(jù)的獲取手段也在不斷發(fā)展。從早期利用海洋調(diào)查船獲取數(shù)據(jù)到浮標(biāo)、潛水器、遙感方法的使用，再到海洋觀測網(wǎng)Argo（全球海洋觀測網(wǎng)計(jì)劃）等技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，無一不展現(xiàn)了人類不斷探索海洋的決心與智慧。
目前，我國已具有近海測繪、海島監(jiān)視、水下探測、海洋浮標(biāo)監(jiān)測、海洋科考、油氣平臺(tái)環(huán)境監(jiān)測、衛(wèi)星遙感監(jiān)測等多種海洋觀測和調(diào)查手段，形成了十分龐大的海洋觀測監(jiān)測體系，積累了海量的海洋科學(xué)數(shù)據(jù)，包括現(xiàn)場觀測監(jiān)測資料、海洋遙感數(shù)據(jù)、數(shù)值模式數(shù)據(jù)等，推動(dòng)了海洋科學(xué)的快速發(fā)展。
近年來，海洋觀測設(shè)備正經(jīng)歷革命性變化，以衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)為代表的海洋數(shù)據(jù)規(guī)模呈爆炸式增長，海洋數(shù)據(jù)量的增長速度明顯快于其他行業(yè)。網(wǎng)絡(luò)信息化的高速發(fā)展，也促進(jìn)了海洋經(jīng)濟(jì)、海洋管理、海洋文化等海洋社會(huì)科學(xué)類數(shù)據(jù)的快速積累。海洋大數(shù)據(jù)作為科學(xué)大數(shù)據(jù)的重要組成部分，也正在從單一的自然科學(xué)模式逐步向自然與社會(huì)科學(xué)的充分融合方向過渡。
同時(shí)，類Argo觀測陣列等大規(guī)模組網(wǎng)觀測技術(shù)也為我們認(rèn)識海洋打開了又一扇門。我國目前初步構(gòu)建了大規(guī)模的區(qū)域海洋潛標(biāo)觀測網(wǎng)——“兩洋一海”潛標(biāo)觀測網(wǎng)，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸共享。另外，“白龍”浮標(biāo)成功布放印度洋，海洋智能裝備立體組網(wǎng)觀測在南海進(jìn)行。
在數(shù)據(jù)獲取方面，雖然已實(shí)現(xiàn)了空基-天基-地基-?；嘣Ⅲw實(shí)時(shí)化發(fā)展，但是亟待突破深海、極端環(huán)境和高分辨率的數(shù)據(jù)獲取技術(shù)及平臺(tái)的發(fā)展脈絡(luò)，即突破海洋科學(xué)數(shù)據(jù)中的小數(shù)據(jù)瓶頸；同時(shí)，如何基于空間數(shù)據(jù)的時(shí)空耦合與地理關(guān)聯(lián)特性，面向空間研究對象合理布設(shè)、高效利用觀測手段也成為數(shù)據(jù)獲取階段的又一挑戰(zhàn)。
推動(dòng)海洋行業(yè)應(yīng)用發(fā)展
記者：目前海洋科學(xué)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及前景如何？
錢程程：目前，海洋科學(xué)大數(shù)據(jù)主要為氣候預(yù)測、災(zāi)害評估、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面提供決策支撐。特別是建立在高性能集群基礎(chǔ)上的完備數(shù)值預(yù)報(bào)體系，為海洋科學(xué)大數(shù)據(jù)在氣候預(yù)報(bào)方面的應(yīng)用提供了技術(shù)支持。我國海洋預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)已實(shí)現(xiàn)50公里的網(wǎng)格化預(yù)報(bào)。目前，新一代10公里分辨率的網(wǎng)格化預(yù)報(bào)產(chǎn)品也正處于研發(fā)期。各類預(yù)報(bào)產(chǎn)品在赤潮、綠潮監(jiān)測、海冰監(jiān)測、漁業(yè)生產(chǎn)和水質(zhì)調(diào)查等領(lǐng)域得到了全方位的應(yīng)用。
目前，海洋相關(guān)行業(yè)都在積極推動(dòng)海洋科學(xué)大數(shù)據(jù)在行業(yè)中的應(yīng)用，如穩(wěn)步推進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展與海洋科學(xué)有機(jī)結(jié)合，關(guān)注海洋科學(xué)領(lǐng)域的理論和技術(shù)創(chuàng)新，推進(jìn)基礎(chǔ)研究和核心技術(shù)攻關(guān)，形成海洋科學(xué)大數(shù)據(jù)產(chǎn)品體系，豐富大數(shù)據(jù)在海洋行業(yè)的應(yīng)用，加速推動(dòng)產(chǎn)業(yè)化落地。然而，行業(yè)應(yīng)用在大數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)型中畢竟是個(gè)新形態(tài)、新過程，可以借鑒和參考的經(jīng)驗(yàn)不多，因此海洋科學(xué)大數(shù)據(jù)應(yīng)用的行業(yè)落地過程還有不少問題需要解決。
未來，海洋科學(xué)大數(shù)據(jù)將廣泛應(yīng)用于海洋環(huán)境監(jiān)測、防災(zāi)減災(zāi)、資源開發(fā)、經(jīng)濟(jì)建設(shè)等領(lǐng)域，通過對海洋科學(xué)大數(shù)據(jù)的挖掘分析，推動(dòng)海洋行業(yè)應(yīng)用的發(fā)展。例如，在風(fēng)暴潮監(jiān)測中，通過對海洋科學(xué)大數(shù)據(jù)與沿海城市信息結(jié)合數(shù)據(jù)的挖掘與分析，提高風(fēng)暴潮預(yù)警報(bào)、防災(zāi)減災(zāi)、災(zāi)害評估水平；在遠(yuǎn)洋漁業(yè)中，利用海洋科學(xué)大數(shù)據(jù)結(jié)合船舶位置信息、作業(yè)信息、漁情預(yù)報(bào)，做到未捕先知，探索遠(yuǎn)洋漁業(yè)的規(guī)律和潛力；在溢油監(jiān)測中，通過海洋科學(xué)大數(shù)據(jù)與船舶交通信息、港口航道信息的結(jié)合，分析溢油的特征和規(guī)律；在海洋資源開發(fā)中，海洋科學(xué)大數(shù)據(jù)可對油氣的勘探、開發(fā)和維護(hù)提供全方位的支撐，從而提高油氣田的生產(chǎn)效率。
此外，對海洋科學(xué)大數(shù)據(jù)的充分挖掘及應(yīng)用還很有可能解決一些長期困擾科學(xué)家的重要科學(xué)問題。如厄爾尼諾、拉尼娜等典型的氣象現(xiàn)象。（王 晶）
