涉及空間、大氣及海洋研究領(lǐng)域和先進(jìn)設(shè)備創(chuàng)新研發(fā)，提升數(shù)據(jù)采集精度和效率；應(yīng)用數(shù)據(jù)科學(xué)與人工智能技術(shù)，對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析和模型預(yù)測；發(fā)展多學(xué)科交叉的空天地海一體化觀測及通信系統(tǒng)，提升數(shù)據(jù)的全面性和實(shí)時(shí)性；創(chuàng)新科研模式，推進(jìn)跨學(xué)科、跨國界的協(xié)同研究與復(fù)合型人才培養(yǎng)，以適應(yīng)高質(zhì)量發(fā)展……先進(jìn)科學(xué)與技術(shù)，成為推動(dòng)空天及海洋科學(xué)研究高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵因素。

在2024浦江創(chuàng)新論壇?空天海洋先進(jìn)科學(xué)與技術(shù)論壇上，各專家學(xué)者針對影響未來空天海洋研究的先進(jìn)科學(xué)與技術(shù)，交換思想、謀劃合作、共塑未來。

探秘深藍(lán)：用多模態(tài)智能計(jì)算實(shí)現(xiàn)長時(shí)序穩(wěn)定預(yù)報(bào)

利用人工智能（AI）技術(shù)認(rèn)識和開發(fā)海洋，是實(shí)現(xiàn)我國建設(shè)海洋強(qiáng)國重大戰(zhàn)略的必要途徑。在如今AI技術(shù)發(fā)展如火如荼的階段，AI在海洋領(lǐng)域的應(yīng)用前景何在？目前的多模態(tài)海洋數(shù)據(jù)是否可以支撐海洋大模型的構(gòu)建？

中國海洋大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)部教授聶婕提出面向海洋科學(xué)的人工智能關(guān)鍵技術(shù)“海洋多模態(tài)智能計(jì)算”。她表示，海洋科學(xué)大數(shù)據(jù)的來源包括觀測數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)、計(jì)算數(shù)據(jù)、文獻(xiàn)資料和計(jì)算數(shù)據(jù)，海洋科學(xué)大數(shù)據(jù)的多模態(tài)特性表現(xiàn)為多圈層耦合、跨時(shí)空演變和多尺度級聯(lián)，人工智能的3種主流方法包括聯(lián)結(jié)主義、符號主義和行為主義。海洋多模態(tài)帶來的挑戰(zhàn)包括經(jīng)典算子不適用于混沌問題，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)難以保證機(jī)理約束和單一模型難以再現(xiàn)組合規(guī)律。未來，海洋多模態(tài)智能計(jì)算將采用適合海洋科學(xué)計(jì)算的新算子，給數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法添加機(jī)理約束，采用多種模型嵌套組合的集成范式，以及實(shí)現(xiàn)數(shù)值計(jì)算和AI模型耦合級聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)長時(shí)序穩(wěn)定預(yù)報(bào)能力。

遙感衛(wèi)星：用無限感知的“千里眼”為地球“把脈”

興起于上世紀(jì)60年代的遙感技術(shù)，是指從遠(yuǎn)距離感知目標(biāo)反射、輻射或散射的可見光、紅外、微波電磁波對目標(biāo)進(jìn)行探測和識別。人類目力有限，遙感技術(shù)的出現(xiàn)，讓人類仿佛擁有了另一雙可以無限感知地球的“千里眼”。

海岸帶是人口聚集、資源豐富、生態(tài)環(huán)境脆弱、開發(fā)程度較高的地區(qū)。隨著沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)高速度發(fā)展，工業(yè)化和城市化過程不僅改變了沿海土地利用的類型和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，而且使海岸帶和近海的資源與環(huán)境狀況發(fā)生顯著變化。“這些變化信息依靠常規(guī)的調(diào)查勘測手段難以獲取，而衛(wèi)星遙感技術(shù)則成為定期監(jiān)測沿海和近海資源與環(huán)境變化的有效手段。”上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)與生態(tài)環(huán)境學(xué)院教授、上海河口海洋測繪工程技術(shù)研究中心主任韓震以海岸帶典型區(qū)域長江口為例，介紹了海岸帶植被生態(tài)遙感研究、海岸帶潮溝系統(tǒng)遙感研究、海岸帶潮灘動(dòng)態(tài)演變遙感研究，以及海岸帶碳儲量和碳排放遙感研究。

作為世界上最大的赤道群島國家，印度尼西亞對遙感衛(wèi)星任務(wù)有著獨(dú)特的要求，其中之一是對200萬平方公里陸地的測繪要求。“這意味著城市地區(qū)管理需要非常高的分辨率農(nóng)業(yè)和森林地區(qū)的分類和監(jiān)測也需要高分辨率。”印尼國家研究與創(chuàng)新局 BRIN、航空航天研究中心負(fù)責(zé)人Robertus Heru Triharjanto解釋說。作為新興發(fā)展航空航天的國家，印尼正在選取自己獨(dú)特的切入點(diǎn)向高科技領(lǐng)域積極進(jìn)軍。

先進(jìn)地球觀測任務(wù)：精準(zhǔn)持續(xù)觀測氣候變化

這個(gè)夏天，全球極端天氣頻發(fā)，敲響“氣候警鐘”。什么驅(qū)動(dòng)了全球氣候變化？未來變化將走向何處？人類社會(huì)面臨怎樣的挑戰(zhàn)？要回答這些問題，精確和持續(xù)觀測氣候變化的各種影響至關(guān)重要。而歐洲哥白尼計(jì)劃和中國新興衛(wèi)星計(jì)劃等先進(jìn)地球觀測(EO)任務(wù)的出現(xiàn)，標(biāo)志著環(huán)境監(jiān)測和管理進(jìn)入了一個(gè)關(guān)鍵時(shí)代。

葡萄牙系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)工程、技術(shù)和科學(xué)研究所高級研究員Joaquim Jo?o Sousa以“連接今天與明天：利用當(dāng)前和下一代衛(wèi)星推進(jìn)地球觀測”為題，探討了新衛(wèi)星任務(wù)在森林管理、減少災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)、形變監(jiān)測和海事應(yīng)用等多個(gè)領(lǐng)域帶來的卓越能力。通過將高分辨率光學(xué)傳感器與合成孔徑雷達(dá)(SAR)數(shù)據(jù)相結(jié)合，這些平臺正在以前所未有的精度和頻率重新定義我們觀測和應(yīng)對環(huán)境變化的能力。

當(dāng)前和未來的衛(wèi)星技術(shù)將超越傳統(tǒng)工具的操作極限，提供卓越的時(shí)間、空間和輻射分辨率。這些進(jìn)步將很快在全球范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)近實(shí)時(shí)監(jiān)測，開辟地球觀測的新領(lǐng)域。此外，在處理和分析這些任務(wù)所產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)時(shí)，人工智能的整合正變得越來越重要。人工智能驅(qū)動(dòng)的算法可以從復(fù)雜的數(shù)據(jù)集中提取有意義的見解，從而在多種應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)更快、更準(zhǔn)確的決策。

Sousa還強(qiáng)調(diào)了培養(yǎng)下一代地球觀測領(lǐng)導(dǎo)人的戰(zhàn)略重要性，表示將利用這些創(chuàng)新來應(yīng)對全球挑戰(zhàn)。“通過促進(jìn)合作、開放科學(xué)以及擴(kuò)大對不同知識領(lǐng)域和現(xiàn)場數(shù)據(jù)的獲取，我們可以確保這些技術(shù)進(jìn)步得到有效利用，造福全球。”

“當(dāng)我們站在這個(gè)新時(shí)代的門檻上時(shí)，必須在地球觀測領(lǐng)域采取全球視角，擁抱開放獲取、數(shù)據(jù)共享和國際合作。” Sousa表示，地球觀測的未來取決于我們的集體能力，即創(chuàng)新和應(yīng)用這些強(qiáng)大的工具來解決我們這個(gè)時(shí)代緊迫的全球性問題，共塑一個(gè)可持續(xù)的未來。

來源：上海科技