“数字礁”获得500万美元

由国家科学基金会汇聚加速器计划选定的伍兹霍尔海洋研究所领导的多学科努力
1 P( J/ x" _/ |4 l马萨诸塞州伍兹霍尔——美国国家科学基金会（NSF）授予伍兹霍尔海洋研究所（WHOI）500万美元，以参与NSF的开创性工作融合加速器计划该项目由世界卫生组织科学家安妮·科恩（Anne Cohen）领导，建造了世界上第一个珊瑚礁数字孪生，这是一个由最先进的数据和模型驱动的活珊瑚礁的4维虚拟复制品。“数字Reefs世界各地的珊瑚礁利益相关者每天都在为管理和保护这些宝贵的海洋生态系统做出关键决定，他们将可以访问和使用这些珊瑚礁。
/ ^; J' b# b; o8 J8 T第二阶段团队包括：西门子技术公司、自然保护协会（TNC）、圣地亚哥大学斯克里普斯海洋学研究所和斯坦福大学，以及世界卫生组织。该团队还包括Mote海洋实验室、马绍尔群岛保护协会、关岛大学、国家海洋和大气管理局（NOAA）、台湾国家海洋研究院（NAMR）和帕劳Ebiil协会，他们的主要任务是开发用户启发的模块、领导培训讲习班并推动数字礁在珊瑚礁修复中的应用。
3 ?# j, {3 v4 p; r科恩说：“在全球范围内，珊瑚礁养活了近10亿人，是地球上最多样化的生态系统之一。但珊瑚礁继续以前所未有的速度下降，尽管过去几十年来数据、资金和政治意愿激增。”。“我们发现，问题不在于缺乏获取数据和信息的途径。而是决策者、渔民、管理人员、风险评估人员、政府机构无法获取直观、交互式、可操作的数据。现在几乎每个人都有手机，有很多数据，人们只是无法使用。”
2 _8 x# Y* X: e( p6 V科恩说：“我们的目标是促进目前只有少数人能够获得的数据和信息的普及。信息民主化是我们真正确保珊瑚礁在我们的星球上拥有未来的唯一途径，而数字珊瑚礁就是我们实现这一目标的途径。”。
* P+ G0 F+ m, _6 _1 u21世纪标准本世纪给珊瑚礁带来了前所未有的挑战，主要来自气候变化，需要新的和创新的管理、保护和修复方法。有效决策的基础是获取基于科学的数据、信息和决策工具。
6 Z( K" i+ h5 H# s; W: i" oTNC高级珊瑚礁复原力科学家乔·波洛克博士表示：“随着世界各地珊瑚礁的破坏，多样化的、往往脆弱的沿海生态系统和依赖它们的人类也会受到影响。”。“我们致力于为当地社区提供所需的工具、信息和合作伙伴关系，以更好地保护珊瑚礁及其所维持的生命和生计。数字珊瑚礁有可能通过以沉浸式、引人入胜和高度可视化的格式提供规模精细、可操作的信息，从而彻底改变珊瑚礁管理和修复。”
数字孪生已经广泛应用于工业和医疗保健领域，在那里，引擎、铁路网络甚至人体的精确虚拟复制品被用于理解和测试假设情景，促进不同团队之间的协作，并协助决策。WHOI领导的项目，数字珊瑚：珊瑚礁蓝色经济的全球协调、通用数字孪生网络，将开发帕尔米拉环礁的数字礁原型，并将原型技术应用于马绍尔群岛和台湾的珊瑚礁，作为其缩放模型的测试，以构建全球数字礁网络。
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珊瑚礁数字孪生是一个真实珊瑚礁的虚拟表示，具有所有特征，并不断更新来自传感器和卫星的新数据。数字孪生允许用户从世界任何地方的笔记本电脑或手机访问动态三维系统，以实时获取可持续开采珊瑚资源所需的信息。图片来源：科恩实验室©伍兹霍尔海洋研究所


数字Reefs将复杂的数据和数字模型输出转换为珊瑚礁的数字复制品。通过电脑或手机访问数字礁的用户将沉浸在水流和珊瑚的动态四维可视化中，而不是数字的电子表格中，尽管支持数据可以下载。用户可以在珊瑚礁上移动，潜水到珊瑚礁深处，获取有关水流、温度和珊瑚礁居民的信息。数字珊瑚礁平台将为用户提供多年来以及未来随着海平面上升和海洋变暖而可视化珊瑚礁的机会。决策工具使用户能够虚拟地改变珊瑚礁，并检查提议的改变的影响，例如建造酒店或疏浚船只通道。利益相关者可以想象未来气候变化将如何影响他们的珊瑚礁以及他们捕鱼和养殖的特定区域。修复从业者将能够测试珊瑚礁的哪些区域最适合修复，并可视化修复区域的幼虫扩散模式。
: h" a/ a4 X& p/ w3 m9 A& \. ]- h斯坦福大学的Steve Palumbi说：“我们正处于珊瑚礁生存的危机之中。”， “而且我们也面临着数据复杂性的危机。珊瑚礁的一切都很复杂，所以当答案很复杂时，你如何决定为社区和家庭拯救当地的珊瑚礁？数字珊瑚礁从复杂珊瑚礁的物理、生物学、生理学和生态学中获取数据，并根据你所做的工作和你所做出的决定，向你展示它的未来。”。我们都很高兴能贡献我们所做的最好的工作，让这项努力发挥作用。”
Virginie Maillard表示：“我们与NSF和WHOI的合作突出了我们现在通过数字孪生技术可以获得的无限机会。”，西门子技术美国负责人。“随着我们进入该项目的下一阶段，西门子技术将利用其在工业数字孪生方面的专业知识，创造出珊瑚礁的有形数字孪生，无论背景或专业知识如何，所有人都可以利用该数字孪生，以实现更大的合作目的，拯救我们星球的海洋生态系统。”
- L% X, `8 w( o% I( u圣地亚哥大学斯克里普斯海洋研究所海洋生态学教授斯图尔特·桑丁说：“这是一个独特的机会，可以让人们身临其境地进入水下栖息地。”。“数字数据的增长是了解珊瑚礁的第一步，但关键的下一步是提供对这些数据的方便访问；数字礁项目将构建工具，提供这种访问。”
! {) A0 y& A. F# ~1 C: p5 C' B2021 9月，NSF融合加速器项目启动了2021团队，并向28个多学科团队授予2100万美元，重点关注轨道E的第1阶段：网络化蓝色经济和轨道F：信任；通信系统中的真实性。2022年9月，NSF在网络化蓝色经济中追加了3000万美元的投资，以推进以使用为灵感的解决方案，应对全国范围的社会挑战。轨道E：网络化蓝色经济旨在为海洋创新、勘探和可持续利用创造一个智能、集成、连接和开放的生态系统。赛道E队列在第一阶段有16支球队，现在在第二阶段有6支球队。
这项工作得到了国家科学基金会的资助，并利用了Arthur Vining Davis基金会支持的先前研究。
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伍兹霍尔海洋研究所（WHOI）是马萨诸塞州科德角的一家私营非营利组织，致力于海洋研究、工程和高等教育。成立于1930年，其任务是了解海洋及其与整个地球的相互作用，并传达对海洋在不断变化的全球环境中的作用的理解。WHOI的开创性发现源于科学与工程的完美结合，使其成为任何地方基础和应用海洋研究和勘探领域最值得信赖和技术最先进的领导者之一。WHOI以其多学科方法、卓越的船舶操作和无与伦比的深海机器人能力而闻名。我们在海洋观测方面发挥着主导作用，运营着世界上最广泛的一套海洋数据收集平台。顶尖科学家、工程师和学生在全球范围内合作开展了800多个同时进行的项目，这些项目跨越了知识的界限，为人类和政策提供信息，以建设一个更健康的地球。在whoi.edu了解更多信息。
自然保护协会是一个致力于保护所有生命赖以生存的土地和水域的全球性非营利组织。我们以科学为基础，以传统价值观和实践为指导，运用创新的、基于自然的解决方案应对世界上最严峻的挑战，让自然和人类茁壮成长。TNC已建立伙伴关系，管理夏威夷和帕尔米拉环礁的14个保护区和其他地点，并与政府、私人团体和社区合作，保护夏威夷和帕尔马拉的森林和珊瑚礁，使其具有生态价值，并为人们带来许多好处.参观自然.org/HawaiiPalmyra.
西门子公司是西门子股份公司的子公司，西门子股份公司是一家专注于工业、基础设施、运输和医疗保健的科技公司。从更具资源效率的工厂、弹性的供应链、更智能的建筑和电网，到更清洁、更舒适的交通以及先进的医疗保健，该公司创造的技术旨在为客户增加真正的价值。通过将现实世界和数字世界相结合，西门子使其客户能够改变其行业和市场，帮助他们改变数十亿人的日常生活。西门子还拥有上市公司西门子医疗公司（Siemens Healthineers）的多数股权，西门子医疗公司是一家全球领先的医疗技术提供商，塑造着医疗保健的未来。此外，西门子还持有西门子能源公司的少数股权，该公司是电力传输和发电领域的全球领导者。160多年来，西门子一直在支持这些行业并创建基础设施，这些基础设施构成了美国经济的支柱，在所有50个州和波多黎各拥有40000名员工、17000名供应商和客户。在2020财年，西门子美国集团创造了近200亿美元的收入。