未来的重大科技发现将产生于海洋

来源：光明日报 作者：吴立新

从20世纪60年代到现在，全世界的人口从30亿增加到了60亿。如果按照联合国的估算，到2100年全世界人口可能会达到160亿。巨大的人口增长给人类带来了前所未有的压力，无论是食物、能源、材料、运输、药物等。未来人类的发展空间在哪里？肯定是海洋，因为海洋占了地球面积的71%。

全世界超过70%的贸易是在海上，中国90%的货物进出口在海上，提出“一带一路”倡议和21世纪“海上丝绸之路”，具有全球战略视野。

联合国提出了《2030年可持续发展议程》，这里面非常重要的一个部分就是海洋——人类需要一个清洁的海洋、健康的海洋、可以预测的海洋，也需要一个安全的、为人类可持续发展不断产出的、透明的海洋。

中国科学家提出的构建透明海洋的主题被纳入联合国未来十年海洋科学可持续发展的规划里面，2029年十年一次的全球海洋观测大会将在中国青岛召开，这是中国海洋科技界对世界的贡献。

一个可观测的海洋，一个可认识的海洋，一个可预测的海洋，对于海洋经济的发展，海洋的环境安全非常重要。

谈到海洋科技发展的时候，有几个大的问题，诸如海洋与可宜居的地球、海洋的健康、蓝色经济、海洋的安全等，当然还可以列出很多。人们对海洋的认识程度可能不足20%，还有人说不足10%，甚至有人说不足5%，所以海洋是一个充满想象力的地方，未来的重大科技发现可能将产生于此。爱因斯坦说过一句话：“想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力是无限的，它包含着一切，推动着进步，是人类进化的源泉。”

未来十年，海洋观测将往哪个方向发展？科学家要发展水下无人技术、卫星观测技术，更加精准地观测海洋，不光是海水的温度、海水的流动，包括里面的化学过程以及相关资源等。

“蓝色经济”涉及能源问题、生物资源问题、战略性矿产问题、交通问题、旅游问题等。以能源为例，欧盟做了一个预估，大概到2050年欧洲的海洋可再生能源大概可以占到50%～70%以上，海洋能源是非常重要的战略能源。

打造“蓝色药库”是人类共同的梦想。因为人类都面临很多疾病的挑战，中国海洋界联合世界的海洋界可以从海洋里面要药物资源来打造“蓝色药库”，服务全人类。

海洋是重要的蛋白质资源，老百姓餐桌上保守估计20%～25%的动物蛋白来自于海洋。我国这个数字可能更高。近海环境的压力，给养殖带来一定的限制，如何能够在未来给老百姓提供更加优质的蛋白质，这是海洋科学家的使命。

要打造“深蓝大脑”。我个人认为量子计算机在某些领域可能非常重要，海洋科技工作者需要拥抱人工智能、大数据以及先进计算，才可以打造真正意义上的深蓝大脑，为未来海洋科技的发展，为人类可持续发展贡献力量。

来源：光明日报 作者：吴立新，系中国科学院院士、青岛海洋科学与技术试点国家实验室主任

以“透明海洋”为“海丝”护航

——访中国科学院院士、青岛海洋科学与技术国家实验室主任吴立新

来源：中国海洋报/2015 年/12 月/15 日/第 003 版  

记者：王晶

秦汉之际开启的海上丝绸之路，在历史延伸中不断拓展，成为交通贸易、文化交流的黄金之路，成为我国与东南亚以及欧洲国家商业贸易的大动脉，为繁荣亚非欧国家经济、推动东西方沟通交流做出了重要贡献。

2014 年 10 月，中国国家主席习近平提出建设“21 世纪海上丝绸之路”的战略构想。中国科学院院士、青岛海洋科学与技术国家实验室主任吴立新建议，应打造“透明海洋”，为“21  世纪海上丝绸之路”护航。就两洋一海（即西太平洋、南海、印度洋）在建设“21 世纪海上丝绸之路”的重要意义，如何构建“透明海洋”等问题专访了吴立新。

记者：您认为，两洋一海（即西太平洋、南海、印度洋）在建设“21 世纪海上丝绸之路”的重要意义是什么？

吴立新：我国提出与沿线国家携手共建“21  世纪海上丝绸之路”，是传承历史、面向未来、顺应时代发展潮流的重大战略构想，对于深化区域合作、促进亚太繁荣、推动全球发展具有重大而深远的意义。

作为关乎我国资源、环境、气候和国防安全的核心战略海区，两洋一海，即西太平洋、南海、印度洋是“21 世纪海上丝绸之路”建设的重要空间载体。然而，该海域是东亚季风及台风的发源地，也是地震、火山喷发、海啸等海洋地质灾害的多发地带，这无疑对海上丝绸之路的安全和畅通构成潜在威胁。

东南亚地区自古以来是海上丝绸之路的重要枢纽。深化中国—东盟海上合作，建立更加紧密的海洋合作伙伴关系是共建“21 世纪海上丝绸之路”的题中要义。近年来，随着海洋经济的快速发展，海洋灾害，生态系统破坏、环境污染、海岸带退化等问题日益凸显，我国与东南亚沿线国家在应对上述问题方面具有广泛的共同利益诉求，成为双方加强战略合作伙伴关系的新契合点。这也使得我国与沿海国家通力合作、携手共建“透明海洋”成为可能。

记者：什么是“透明海洋”？

吴立新：“透明海洋”就是构建海洋观测体系，支撑海洋的过程与机理研究，进一步预测未来海洋的变化，从而实现海洋状态“透明”、过程“透明”和变化“透明”。具体来讲就是：通过建立集卫星遥感平台、水下机动平台和固定观测平台为一体的，覆盖西太平洋、南海、印度洋的海洋观测系统，实时或准实获取这一海区不同空间尺度的海洋环境综合信息，研究其能量物质运输过程多尺度变化和气候变化的预报和预测系统，服务于国家海防安全与航道安全、海洋生态环境与资源安全、海洋防灾减灾以及应对气候变化。全力打造“透明海洋”这一重要战略支点，将为“21 世纪海上丝绸之路”的持续稳定保驾护航。

记者：构建什么样的“透明海洋”？

吴立新：发展好“21 世纪海上丝绸之路”的海洋合作伙伴关系，协力构建西太平洋—南海— 印度洋“透明海洋”，需要重点从以下 5 个方面着手：

一是建立西太平洋—南海—印度洋综合立体观测系统。基于卫星遥感、漂移浮标、锚定潜标、智能化海底观测平台和科学考察船等观测平台，结合深海自浮式剖面探测浮标、水下滑翔机、水下环境监测机器人等新型观测手段，整合并优化沿线国家现有的区域观测系统，突破海域观测限制，建立覆盖西太平洋—南海—印度洋的从海洋水体、海底边界层到海底固体圈层的多学科综合立体观测系统。通过建立该观测系统，实现从海底到海面的立体综合透明观测，实时或准实时地获取不同空间尺度的海洋多学科综合环境信息，为海上丝绸之路的通道安全提供切实保障，并为深海环境多尺度变化机理研究提供连续的综合观测资料。同时，以构建立体观测系统为牵引，促进海洋观测和探测技术的创新发展。

二是发展西北太平洋—南海—印度洋海洋环境与气候多尺度变化与预测的理论体系。海洋环境的演变是由发生在海洋内部不同时空尺度的物理、生物地球化学和生态系统过程以及发生在海面上的大气过程所决定。要建设“透明海洋”，就必须系统深入认识西北太平洋-南海-印度洋中的多尺度物理、化学以及生态过程演变机理及其有关的环境、气候与资源效应。在“透明海洋”立体观测网的支撑下，围绕以能量交换为核心的多尺度海洋动力过程变异及可预测性机理和以物质输运为核心的海洋生物地球化学过程与海洋动力过程相互作用机理这两大核心科学问题深入开展合作研究，以确定影响海洋环境、资源与气候变化的关键海洋动力和生物地球化学循环过程及其可预测性，实现海洋变化机制透明，为建立多时空尺度“透明海洋”预测预估系统提供理论依据。

三是发展西北太平洋—南海—印度洋区域地球系统预测预估系统。在观测系统与机理研究的基础上，发挥各方优势，建立具有多时空尺度物理、生物地球化学和生态系统过程无缝衔接的海洋系统模式，发展能够预测预估深远海海洋环境与气候变化的区域地球系统模式，最终建成西北太平洋—南海—印度洋准业务化的四维“透明海洋”的预测预估系统，预测未来一段时间内海洋环境、气候以及资源的时空变化，为沿线国家应对气候变化、海洋防灾减灾以及海洋资源的可持续开发提供科学指导。

四是建立西北太平洋—南海—印度洋海洋环境信息服务系统。利用海洋观测数据装备和平台，构建西北太平洋—南海—印度洋全方位、多参量交叉融合的海洋环境信息服务系统。重点建立适应于不同区域、不同观测目的的海洋环境立体化综合观测网络体系的标准规范；发展和完善海空、海面以及海底观测信息的采集、传输、中继、接收、共享的网络协议和标准，形成多角度多元化的数据融合网络体系；研发海洋数据的存储管理、综合服务与共享的智能化处理技术，通过“透明海洋”感知网络与大数据技术的融合，完成海洋海量信息的智能化处理，建立公众服务基础信息、海洋管理基础信息和海洋环境基础信息服务等业务化应用示范网络。

五是实施海洋复合型人才培养合作计划。拓展海洋人文领域合作是建设“21 世纪海上丝绸之路”的一个重要内容。以建设“透明海洋”这一长期战略任务为契机，整合和共享教育资源，实施海洋人才培养合作计划，重点培养一批具有海洋科学与技术复合知识结构和能力的创 67 新型人才，服务于“21 世纪海上丝绸之路”建设。

通过上述 5 个方面的通力合作，实现西太平洋—南海—印度洋海底至海面状态、过程和变化的“透明化”，为保障海上通道安全、卫华海防安全与海洋权益提供关键技术支撑，为实现国家能源安全、海底资源以及大洋公海生物资源可持续开发利用提供重要理论基础和技术保障，为应对气候变化以及防御海洋、气象以及地质灾害提供重要决策依据，助力打造“21 世纪海上丝绸之路”。

记者：如何建设“透明海洋”长远之路？

吴立新：“透明海洋”的建设主要是以下四方面。

一是形成一批海洋观测、探测和预测的关键设备的研制技术，带动我国海洋仪器产业的发展。

二是构建西太平洋—南海—印度洋观测和预测系统，建成“透明西太平洋—南海—印度洋”，形成支撑海洋科学与国家重大海洋战略需求的能力。

三是建立西太平洋—南海—印度洋多尺度能量、物质输运和交换的重大基础理论，形成具有国际水平的海洋环境、资源与气候新的前沿交叉学科体系，引领我国深海科技的发展。

四是建立 3～5 个世界一流的深海研究创新团队，创建培养深海复合型人才的新模式，形成满足海洋科学与技术协同创新需求的人员聘用、人才培养新模式，成为国际海洋领域交流与合作最为活跃的平台之一。

海洋科学传统上包括物理海洋、海洋地质、生物海洋、化学海洋四个学科。今天海洋科学的发展不仅需要四大学科的深度交叉，还需要分子、机器人、通信、纳米、卫星等技术学科的支撑， 以及大气、数学、信息、生命、管理等相关学科的融合渗透。只有各学科有效交叉结合，我们才能做好海洋科学研究，满足国家战略发展需求，解决全人类共同的问题。海洋科学的发展，海洋强国建设，需要我们共同的努力。