陈戈中国海洋大学 大数据时代的海洋科技 ——中国海洋大学教授陈戈一席谈

如今,随着云时代的来临,大数据越来越受到人们的关注。在海洋领域,大数据与海洋科技互相依存关系更加密切。在前不久召开的2016全球大数据应用研究论坛上,中国海洋大学教授陈戈接受了记者专访,他对海洋大数据发展现状、海洋学发展与大数据的关系以及大数据在推动人类认识海洋所发挥的作用等方面进行了分析和解读。

海洋大数据呈现爆炸式增长

记者:当前,大数据发展的情况是怎样的,海洋大数据在全球大数据中占有多大的比例?

陈戈:2015年,国务院密集发布了3个与大数据有关的行动纲要,大数据的重要性也被提到前所未有的高度。不仅国内非常重视大数据,从2013年开始,美国、英国、法国也颁布了各自国家一系列重要的大数据的国家战略。

学术界非常关注大数据,最近10年,4种顶级期刊发表大数据相关论文共101篇。应用这些大数据,人类开展了许多热点研究,包括超级云计算、移动互联网、生物医药等。

在技术方面,大数据发展面临突破与挑战并存的局面。第一,随着以谷歌GFS分布式计算架构为主的系统策略的发布,大数据正在经历从摩尔时代到后摩尔时代的跨越。第二,大数据分析挖掘技术实现了若干重要突破,但同时也面临新的挑战。

现在对大数据的挖掘,不能只满足于对它的简单因果关系的理解,而要对它的时空关联进行进一步挖掘,这对现有的方法提出新的挑战。另外,随着科学可视化增强现实、虚拟现实以及APP等应用技术的飞速发展,大数据可视化将发生一系列深刻的变革。与此同时,又面临从实时多维动态到人机自然交互高端可视化的挑战。所以在技术方面,我们有突破,这是可喜的一面,另一方面,又遇到了新的瓶颈,需要新的突破。

海洋整体属于大地学的一部分,说到海洋大数据,往往要涉及到地球大数据,即空间地海大数据。未来空间地海大数据将会达到EB级,日增量可达PB级。空天、陆地大数据增速为30%,海洋大数据增速将达到40%,呈爆炸式增长。

随着我国建设海洋强国战略和"一带一路"实施,海洋的重要性被提到前所未有的高度,发展海洋大数据对于我国海洋事业的发展具有重要意义。

目前,在海洋大数据的工程应用方面,我国先后推出了数字海洋、智慧海洋。

机遇和挑战并存

记者:海洋科学的发展与大数据的关系是怎样的?

陈戈:35年前,从事海洋研究的人面临最大的困难就是数据匮乏,获取数据的手段非常之少。35年后的今天,之所以有了这么多的大数据并且呈爆炸式增长,主要归因于技术的进步。

从海洋科学发展的历史来看,在18世纪,海洋科研人员主要从事海洋理论研究。随着时间的推移和技术的进步,特别是制造业、工业化、信息化的发展,人类有了越来越多观测海洋、获取海洋数据的手段,包括19世纪70年代的调查船、20世纪30年代的潜水器、40年代的海洋浮标,还有60年代的卫星遥感以及海洋观测阵列等。

从上世纪末到本世纪初,人类又发明了海洋Argo浮标,目前有4000个浮标在2000米以下的海洋源源不断提供海洋的数据。当今,我们拥有了更多的手段来观测和获取关于地球特别是海洋的图像、数据等信息,继而进一步推动了海洋科学的发展。

当前和今后一个时期,大数据发展的机遇和挑战并存,从近期来看,肯定是挑战大于机遇。从中远期来看,则是机遇大于挑战。是什么意思呢?就是面对突如其来的爆炸式增长的大数据,我们在技术、科学、理论等方面都没有做好准备,还没有办法把获得的有价值的数据保存下来。

深刻改变人类对海洋的认知

记者:海洋大数据的发展对人类认识海洋起到哪些作用?

陈戈:随着众多新技术的问世,人类获取的数据量越来越大,这时候的海洋科学就不是只靠少数个人思考。每一项技术、每一个浮标、每一颗卫星的背后都是一个团队,这个团队可能是几个人、几十个人甚至几百个人。成百上千的团队需要有大量资金的投入。

有了技术支撑,我们既要了解海洋的过去、现在,更要预测海洋的未来。

例如,我们最早认识的涡旋只是一个圆圈,之后随着遥感技术的发展,便对涡旋有了新的认识。现在利用大数据,我们了解到海洋当中的涡旋有成千上万个,这对船舶航行和安全非常重要。如今,我们通过卫星遥感追踪一个涡旋,并对它进行为期半年的精细观测,这些是在大数据和高科技出现之前无法做到的。

再拿全球海浪波浪分布图来讲。众所周知,无风不起浪,有风的地方就有浪,这是一般大众的理解。但对于海洋科技工作者来说,我们把海浪分成两类,一类是有风的时候起浪,一类是没有风的时候也会出现的浪,即涌浪,有时候涌浪的危害更大,因为它没有预警。

刮风的时候我们知道浪来了,但不刮风的时候,浪来得猝不及防。在小数据年代我们根本无法提取信息,而在大数据年代,我们知道全球涌浪的数据,哪些地方涌浪强,都可以看到。以上两个例子,都是大数据给我们带来的新的科学认知。

我经常讲一句话,有了大数据,我们不需要牛顿也能够发现牛顿定律。为什么?牛顿定律非常简单,用脑子想和利用数据去发现它,难度差了好几个量级。大家可能会问,我们这一代跟父辈、祖辈比,创新能力是增强了还是减弱了,是进步了还是后退了?在我们这个时代,牛顿、爱因斯坦这样的科学家是非常非常少了。

但由于大数据时代的到来,科学门槛大大降低,使得能够参与到科学中的人大大增加了,所以我们的合力仍然超过了父辈、祖辈那个时代。从这个意义上说,当前科学和技术的进步,是加快了,而不是减慢了。

名词解释

●增强现实:是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像、视频、3D模型的技术,这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。这种技术在1990年提出。随着随身电子产品CPU运算能力的提升,预期增强现实的用途将会越来越广。

●大数据可视化:就是指将结构或非结构数据转换成适当的可视化图表,然后将隐藏在数据中的信息直接展现于人们面前。