人工智慧和其他新技術有望在未來幾年徹底改變我們對海洋的理解。但關鍵要素是數據，需要收集和處理大量數據。為了了解更多信息，歐洲新聞台的 Denis Loctier 前往亞得里亞海和北海，在那裡他會見了一些收集數據的科學家，幫助建立歐盟突破性的海洋數位孿生計畫。
追蹤海洋
就在的里雅斯特米拉馬雷城堡附近的海岸附近，亮黃色的浮標標誌著一個沿海天文台——天文台的一部分義大利長期生態研究網絡。
自1986年以來，科學家們每個月都會回到這個確切的地點採集水樣本並進行各種測量，建立了一系列反映多年來沿海環境變化的長期科學數據。其中包括國家海洋學和應用地球物理研究所的海洋生物學家布魯諾·卡塔萊托（Bruno Cataletto）。 「我們正在進行化學分析，測量營養水平、鹽度、葉綠素和生物參數。我們還將收集浮游植物和微型浮游動物的樣本，並在今天晚些時候在實驗室進行分析，」他說。
科學家將收集到的數據發佈到線上資料庫中，以便漁業等海洋產業可以免費取得這些數據。其中一些資料庫非常全面，甚至包括公民科學家的報告。研究人員瓦倫蒂娜·蒂雷利 (Valentina Tirelli) 開發出一個名為“avvistAPP”的免費應用程序，任何擁有智慧型手機的人都可以報告看到的海洋生物，如水母、海豚、海龜和藍蟹等外來物種。
「當公民發送他們的觀察結果時，我們會驗證它們，」蒂雷利說。此開放取用資料可在EMODNet 生物資料庫，免費供所有人使用。
人工智慧與自主平台：海洋數據突破？
EMOD 網歐洲海洋觀測與數據網絡，收集並分享來自歐洲各地的數據。但手動處理樣本，例如在顯微鏡下計數浮游生物，變得越來越具有挑戰性。人工智慧將大大加速這個過程，重新定義海洋資料庫的可能性。
從義大利的亞得里亞海出發，我們前往比利時的北海沿岸。在奧斯坦德海洋站法蘭德斯海洋研究所的研究人員已經在使用數位相機和人工智慧來加速浮游生物辨識。實驗室裡曾經需要一整天的工作現在只需 30 分鐘。
VLIZ 佛蘭德斯海洋研究所的浮游生物生態學家Rune Lagaisse 表示：「我們擁有根據特定圖像進行訓練的人工智慧模型，這些模型已經學會識別所有這些物種。因此，在幾分鐘內我們就可以實際分析樣本，獲得完整的物種清單，這可以節省我們大量的時間和金錢，」她補充道。
現在可以全天候以數位方式收集海洋數據，而不是每月採樣。我們登上了比利時研究船西蒙史蒂文號，與科學家會面，他們透過配備各種感測器的自主水下平台實現了這一目標。
Klaas Deneudt 領導歐洲資助的項目DTO生物流,它制定了通用標準，將所有類型的資料輸入到未來的海量資料庫中。
「我們真正需要的是一段時間內的連續數據。我們需要真正掌握海洋的脈搏，了解每一分鐘正在發生的事情，」他告訴我們。
遠端訊號釋放水下浮標，將有價值的聲音記錄帶到水面。
研究人員從比利時北海的不同地點收集了這些記錄。一個實際用途是監測港灣鼠海豚的存在，這是一種小型海洋哺乳動物，在當地生態系統中作為頂級掠食者發揮著至關重要的作用。
這些動物發出的聲音超出了人類的聽覺範圍，但人工智慧演算法可以在錄音中檢測到它們，從而使研究人員能夠繪製它們全年的活動圖。
這些數據可以幫助吵雜的產業（例如離岸風電）規劃其活動，以盡量減少對海洋鼠海豚的干擾。
VLIZ 佛蘭德斯海洋研究所的生物聲學學家伊麗莎白·德布斯切爾(Elisabeth Debusschere) 觀察到：「在冬季，它們大多出現。」「而在夏季，它們在比利時水域的出現則較少。所以這很有趣。對於離岸產業來說，規劃他們的活動也可能很有趣。
海洋數位孿生
在不久的將來，所有這些連續的資料流將匯聚成一個突破性的專案——海洋數位孿生。其核心基礎設施是透過歐盟資助的 EDITO-Infra該項目最近在布魯塞爾的一次活動中揭曉。
墨卡託海洋國際公司數位海洋負責人 Alain Arnaud 解釋道：「海洋數位孿生是電腦內海洋的數位複製品。在這裡，您可以收集有關海洋的所有信息，你們向公眾、所有科學家和決策者提供了這些信息。
透過整合各種資料類型，此虛擬模型可以成為解決複雜問題的強大工具。西蒙·範·根尼普（Simon van Gennip）墨卡託海洋國際共同開發數位孿生的非營利組織（轉型為政府間組織）展示瞭如何利用它來解決塑膠污染問題。
范根尼普說：「自20 世紀90 年代以來，我們每天都了解全球範圍內的所有洋流。這是一筆財富，因為我們可以用它來虛擬地部署粒子，我們認為它們是從海洋進入海洋的。然後我們可以說，這個虛擬塑膠顆粒在哪裡，第二天它會被水流輸送到哪裡，等等。最終我們可以了解塑膠是如何在海洋中運輸的。這就是我們可以做的事情，這要歸功於我們無法從我們沒有的觀察中獲得的模型。
解決現實世界的挑戰
德國研究機構 Hereon 的凱利·約翰遜 (Kelli Johnson) 提出的另一項申請重點是尋找恢復海草草甸的最有效方法。
「我們正在研究的海洋數位孿生能夠插入數據來模擬這一點，」研究人員說。復原力、波浪高度和海岸侵蝕產生的影響，我們已經發現了一些非常有趣的結果，它們確實影響了這些事情。因此，能夠對此進行測試對我們來說非常重要。
海洋數位孿生有望成為政策制定者的遊戲規則改變者。它將允許他們對不同的海洋使用場景進行建模，並在做出決策之前測試其實際結果。
歐盟委員會海洋事務和漁業副總幹事 Kestutis Sadauskas 概述了潛在的好處：「我們如何永續地利用海洋？因為我們仍然需要捕魚，我們需要利用海洋能發電，我們需要運輸，我們需要鋪設電纜。我們需要在那裡享受作為遊客的樂趣……如果我們在現實生活中出去之前嘗試對其進行建模，那麼做出決定的成本會更低，並且會做出更正確的決定，錯誤也會更少，」他說。
從水下感測器到衛星觀測和公民報告，所有這些數據都將合併到數位孿生中。
「我們希望可持續地利用我們稱之為海洋的這一偉大資源，」克拉斯·德諾特強調。出完整的數據，我們才能做到這一點。
一旦全面啟動，歐洲海洋數位孿生將免費提供大量海洋數據——為研究人員、政策制定者、企業和公民提供一個未來的新工具，以可持續地從海洋中受益。
