解密14项海洋重大科研项目 | 海洋试点国家实验室有多牛?

来源:微信   发布时间:2018-06-25 09:28:43 
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海洋试点国家实验室外景

  

黄海之滨——青岛,聚集了全国30%以上的海洋教学和科研机构、50%的涉海科研人员、70%涉海高级专家和院士。由驻青科研机构于2000年发起的青岛海洋科学与技术试点国家实验室(简称“海洋试点国家实验室”),致力于打造围绕国家使命,依靠跨学科、大协作和高强度支持,开展协同创新的研究基地,逐渐引起全球的关注。这里正在成为全球最重要的海洋科研基地之一,拥有强大的全球科考、科研和转化能力,开始走上世界海洋研究的前沿。


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“透明海洋”大科学计划


“透明海洋”计划是重大科学计划,与美国提出的海洋物联网基本一致,只是我们计划的提出比他们早两年。围绕这一大科学计划,我们拟通过开展深海星簇、海气界面、深海深空、海底透视、深蓝大脑五个子计划,打造空、天、地、海综合立体、实时观测探测预测体系,最终使海洋看得清、查得明、报得准。国家利益拓展到哪里,我们的“透明海洋”计划就拓展到哪里。坚决维护国家海洋权力、利益,保障国家安全。


2

深远海科学考察船共享平台


海洋试点国家实验室统筹来自教育部、中科院、中国地质调查局等多家单位的24艘船。按照“共享后补助”的方式实现船时共享、数据共享,提高了“国之重器”利用效率,大幅节省国家经费。自2016年以来,海洋试点国家实验室已经执行了30多个共享航次,共享船时逾1000余天。目前,已在全球最深的马里亚纳海沟开展持续稳定的深海调查,于世界范围内首次开展了为期一年的海沟观测,得到了稳定连续的观测数据,为人类探索深海之谜贡献了中国力量。希望在不远的将来,每一天,全球各大洋,都能有海洋试点国家实验室深远海科考船队的科考船在执行科考任务,探索海洋世界。


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海洋药物


紧紧抓住超级计算机技术和人工智能技术带领全球各行各业迅猛发展的浪潮,在结构生物学与计算机辅助药物设计学科迅猛发展的基础上及“中国蓝色药库”工程建设的背景下,海洋试点国家实验室的海洋创新药物筛选与评价平台携手高性能科学计算与系统仿真平台,建立由中、美、英、法和西班牙五个国家十余个课题组、一百余名科学家组成项目攻关组,实现计算机科学、化学和生物医学的跨学科合作,建立了“快速、高效、准确”的“智能超算耦合生物实测”的海洋创新药物筛选体系,疏通了海洋药物开发过程中的堰塞。经过近两年的项目调试、优化和执行,海洋试点国家实验室构建了全球首个包含三万余个人类已知的海洋化合物的3D数据库、首次完成170余个美国FDA批准的肿瘤药物靶点对海洋化合物数据库的精确筛选,发现一千余个具有开发前景的抗肿瘤药物苗头分子,经过生物学、药理药效学分析,海洋药物筛选准确率由国际上20%以下跃升到70%以上。海洋试点国家实验室创立的“智能超算耦合生物实测”的创新海洋药物筛选体系实现了“快速筛选、高效验证和准确寻靶”的目标,该系统不再依赖于大量的海洋化合物实体,利用计算机仿真,将知识层面的海洋化合物转化为虚拟分子数据,并用于药物筛选,解决了创新海洋药物开发的“化合物获取困难”这一最大瓶颈问题。这是世界上首次利用超级计算机技术、生物技术和药物设计的积累,系统性地对已有的蛋白靶点和所有的化合物进行成药性潜力开展评估,这一体系的建成将极大地推动我国药物开发事业的发展。


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超算平台前厅


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超算平台


全球历代最快超算都率先用于以海洋为核心的地球科学。海洋试点国家实验室构建了全球速度最快的千公里级超远距离百G超算互联网。正在研发全球海洋最强人工智能与大数据系统-深蓝大脑,打造国际一流海洋系统模拟器。


面向东亚大陆与“两洋一海”战略要地,首次完成三公里高分辨率一体化预报系统,实现对未来十五天强台风等气象灾害进行高精度解析和预测。在研的亚公里级系统,将能实现西太强涡旋、南海超强内波以及陆地强雾霾等重要过程的精确预报,让服务海上丝路更加精细。


模拟推演西太平洋沉积过程及古地球演变环境,用以经略海底稀土、可燃冰等油气矿产资源。自研的海洋油气地震勘探数据处理系统,优于国外并成功应用于南海油气勘探中。正在构建超大规模油气资源智能勘探系统。


首次完成人类已知170个肿瘤靶点与3万5千海洋化合物的全部精细对接,准确率由国际上20%跃升到70%,两年完成了过去二十年的海洋药物苗头分子发掘。正在构建颠覆性海洋药物研发体系,研发未来药物阿尔法GO。


模拟陆域淡水、泥沙、陆源污染物对海洋生态环境的持续影响,持续认知浒苔、赤潮等重大生态灾害的发生、发展及演变规律。开展福岛核泄漏等类重大生态灾难的系统仿真研究,为重大决策提供科学依据。


依托“中美地球系统预测”国际合作计划,将地球系统解析精度从百公里提高到十公里级,以更加准确评估全球变暖幅度及对人类生存环境的影响。我们将提升到更具挑战性的公里级与亚公里级,共同服务人类命运共同体。


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海洋试点国家实验室东区


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赤潮灾害治理


近年来,我国的近海生态安全已经受到严重威胁,多地区都曾出现过有害藻华暴发现象。改性粘土法治理赤潮技术是我国自主研发,拥有完全知识产权的赤潮应急处置技术。其原理就是采用微表面改性技术显著提高了粘土消除赤潮能力,获得了新型改性粘土材料。目前,日本、韩国等国家在用的粘土法用量为400吨/平方公里;我们发明的改性粘土法使用量仅为4~10吨/平方公里。使用量大幅降低,治理效率提高近百倍。


2010年该技术列入了联合国教科文组织出版的赤潮治理推荐方法,2016年成为我国近海核电工程冷源供水安全保障方法。目前该技术不仅保障了我国及他国海洋生态安全,成功应用于奥运会帆船比赛、北戴河浴场及厦门金砖国家领导人会议等水域环境保障、核电冷源用水安全保障、近海养殖水域健康维护等,为健康海洋和美丽中国提供科技保障,同时该技术目前也于2017年出口智利,为践行“一带一路”倡议,为人类面临的共同难题提供了中国方案。


6

“梦想号”大洋钻探船


“梦想号”大洋钻探船建设项目已经由国家发改委批复立项,该船建成后将成为世界第三艘大洋钻探船,其目标是深入水下10000米,打穿地壳进入地幔,揭开地球板块运动之谜,圆人类60年以来的科学梦想。该船将通过海洋试点国家实验室协同创新平台共享共用,充分发挥集约优势,体现“国之重器”重大支撑作用。


7

“透明西太平洋-印度洋-中国海(两洋一海)”观测系统


“透明西太平洋-印度洋-中国海(两洋一海)”观测系统是目前全球最大的区域定点观测系统。国际上将这个系统评价为中国的“第二次郑和下西洋”。这些固定的观测仪器好比人的眼睛,在深海不停地看,然后将数据通过卫星传回来。这是个世界级的技术难点,海洋试点国家实验室率先攻克该技术难题,使我国成为世界上唯一一个能够把收集数据通过卫星实时传回的国家。


8

水下滑翔机刷新世界纪录


海洋试点国家实验室站在国际前沿,牵引水下滑翔机向全海深、集群协同方向发展,提供经费持续开展研究,加快水下滑翔机快速走向世界前沿水平。现在,海洋试点国家实验室拥有了全球工作水深最大的水下滑翔机、全球协同组网数量最多的水下滑翔机群。由海洋试点国家实验室海洋观测探测联合实验室(天津大学部分)研制的具有自主知识产权的海燕-10000水下滑翔机,最大下潜深度达到8213米,刷新了世界纪录,对于我国海洋仪器装备的国产化具有里程碑的意义。下一步将突破10000米,将水下滑翔机的工作水深扩展至全海深,引领水下滑翔机的发展。


9

研发探海“神器”,助力深海油气资源勘探与开发


海洋试点国家实验室团队自主研发“海洋可控源电磁勘探系统”,填补了我国深海可控源电磁探测的空白,且其中的核心设备1000A大功率水下电流发射系统和4000米海底电磁采集站使我国成为继美国、挪威之后又一个有能力在水深超过3000米海域进行可控源电磁场测量和研究的国家。标志着我国已掌握深海探测和可控源油气勘探新技术,跃居国际海洋电磁探测技术与装备研制的第一梯队,也为深海资源勘探和海洋深部探测增添了一项新的技术方法。


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“深蓝1号”智能网箱下水


由海洋试点国家实验室海洋高端装备联合实验室(中船重工部分)研发的“深蓝一号”全潜式智能网箱日前已正式下水。从利用双层高分子渔网应对鲨鱼攻击,到能抗14级台风的大型钢结构网箱,再到全潜式水温调整新设计,科研团队突破了一道道难关。这个为黄海冷水团三文鱼养殖项目量身打造的现代化海洋牧场,高度超过11层楼房,整体容量相当于40个标准游泳池,每年可以养三文鱼30万尾。其背后连接的是山东新一轮的3000亿元规模的海洋牧场建设规划,潜在的经济效益不可估量。


11

波浪滑翔器


由海洋试点国家实验室团队研发具有自主知识产权的波浪滑翔器是海气界面观测设备,依靠海洋波浪能即可一直工作,不需要大量的电池能源,目前航程可达5000公里以上,可虚拟锚泊,可规划航迹,可搭载各种传感器,是水面和水下的通信节点。产品技术性能指标处于国际前沿水平。下一步研发将突破航程10000公里,可100台套以上集群工作。


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自持式剖面探测浮标


由海洋试点国家实验室海洋高端装备联合实验室(中船重工部分)研制的“HM2000”浮标已经得到国际Argo组织认可,可以代表中国参加国际Argo计划。在海洋试点国家实验室“问海计划”的支持下,实验室的多个创新单元参与深海自持式剖面探测浮标的研制,将这种海洋观测革命性手段通过需求牵引发展至深海,现已突破4000米,下一步将突破6000米,走向深海大洋,可构建中国自己的、全球性的剖面浮标观测网。


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光学、磁学、重力测量仪器


由海洋试点国家实验室海洋观测探测联合实验室(西安光机所部分)研制的全海深(实际达到10911米)光学相机,世界上首次在8152米水深获得狮子鱼高清视频图像,打破国外产品在全海深高清成像领域的垄断。由海洋观测探测联合实验室(航天十三所部分)研制的海洋重力仪和高精度原子磁力仪,其测量精度均优于先进的国外进口产品,可替代进口,实现自主可控。


14

助推海洋命运共同体


海洋试点国家实验室积极组织实施国际合作专项计划,规划建设海外中心,发起和推动重大国际研究计划,以海洋观测与调查、海洋生态环境保护与评估、海洋灾害过程研究与防灾减灾、气候变化应对与适应、蓝色经济等为重点,积极开展全方位国际海洋科技合作。有目的、分重点地与世界顶级海洋研究院所建立长期合作关系,实现强强联合。加强与“一带一路”沿线海洋科技合作。发起了两年一次的全球海洋院所领导人峰会,彰显了实验室在全球海洋科技创新中的领导地位,全面助力构建海洋与气候人类命运共同体。布局建设5个海外研究中心。围绕广泛开展国际合作、助推打造海洋与气候人类命运共同体的目标,与澳大利亚联邦科学与工业研发组织在霍巴特市合作建设国际南半球海洋研究中心,与美国国家大气研究中心和美国得州农工大学在大学城合作建设国际高分辨率地球系统预测实验室。此外还有3个海外研究中心正在建设中。


来源:青岛全搜索电子报  王伟


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