海洋环境模型 -海洋生态设计

当人们还在为AI将会取代哪些人类重复性劳动岗位争论不休时，它已经向着更具创造力的领域进发了。

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雷雨大风、冰雹、龙卷风等强对流天气，来去快，破坏性强，在天气预报界，一直是公认的最难预报天气类型。在近日举行的“算力赋能，智慧青岛”人工智能计算中心媒体探营(青岛站）采访调研活动中，记者了解到，这一难题有望被彻底攻克。中国海洋大学联合青岛人工智能计算中心，把人工智能引入海洋环境预报，打造全球首个强对流领域“ChatGPT”，未来有望帮助全球实现任意区域2小时内强对流临近预报，进而应用于海上安全、海洋能源开发与保护、远洋运输和海洋渔业等领域。

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这不仅仅是一项重要技术进展，更意味着，青岛作为全国11个人工智能创新应用先导区之一，相较其他城市，在海洋领域人工智能应用场景中的独树一帜。那么，青岛的海洋产业正在与人工智能技术发生哪些“化学反应”，人工智能又将会为海洋经济发展带来什么呢。

新成果：青岛诞生全球首个“强对流领域的ChatGPT”

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众所周知，海上大风、海浪、强对流天气等对于对海洋军事、海洋工程、海洋渔业等海洋生产，以及航行安全、海洋与气候系统变化等关系重大，然而，现实预报中，由于既有知识和方法所限，难免出现盲人摸象的情况，对经济生产和社会生活造成影响甚至损失。

眼下，中国海洋大学信息科学与工程学部部长、人工智能研究院院长董军宇教授和中国海洋大学计算机学院、人工智能研究院张巍副教授正带领研究团队专注于琅琊泊海洋环境预报大模型的研发应用，项目针对于海洋环境预报领域，旨在对海面风场实时订正、海浪实时订正、强对流预报等行业难点进行突破。

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“由于强对流天气发生的空间尺度和时间尺度都较小，因此对数值预报模式的时空分辨率要求更高。同时，强对流天气事件较一般天气过程而言少很多，可供研究的个例更少，预报难度更大。” 董军宇告诉记者，为了解决传统方式下的行业痛点，“琅琊泊”的强对流预报模型，一方面引入时空注意力，对时间和空间解构分离编码，解决更长时间的强对流预测，使训练并行化；使用Transformer增加时空相关性，构建出具有时空特性的强对流类型码表。另一方面，建立全球首个像素级强对流预报模型Pixel-CRN，使用极少量强对流个例，也能有效构建和训练强对流预报模型。

“琅琊泊”海洋环境预报大模型-强对流30 min 预报个例

目前来看，研究进展令人欣喜。据介绍，基于琅琊泊海洋环境预报大模型的海面风场预报、海面波高的实时订正Service、强对流预警Service等部分研究成果已经被集成到国家海洋环境预报中心、国家气象局。其中，强对流预报模型已用作京津冀地区未来天气分类预报，并正在推进向其他地区迁移学习。

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不止在前端的科研领域，在产业端，AI也在大显身手。在青岛超蓝生物信息科技有限公司，企业正在进行的芋螺肽方向的神经镇痛类海洋创新药研发，采用人工智能辅助药物设计，基于已经掌握的芋螺数据，建立大模型，通过深度学习和算法，自动生成更多的类自然芋螺肽结构新分子，然后跟相关靶点进行分子对接、分子动力学模拟，从而帮助筛掉一些不具备成药性的分子，选出效果比较好的分子进入下一步的生物学实验。

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“人工智能与海洋药物研发相结合，有助于加速研发进程。”企业市场总监王威丹告诉记者，传统生物学实验，仅神经细胞的生长就需要三个月的时间，同时需要做大量的试错性、探索性实验，而通过运用人工智能技术的虚拟实验，可以减少试错次数，缩短整个实验时间，并且减少购买细胞、靶点、各种实验试剂耗材的成本，加快成果输出。

新基建：“普惠算力”赋能　“智慧海洋”加速进化

数据、算法、算力并称为人工智能三大核心要素。这其中，算力堪称数字经济时代的高铁，对于驱动人工智能技术与实体经济融合和高质量发展至关重要。信通院编写的《人工智能核心技术产业白皮书》中预测，到2030年，70%的行业企业都要用到人工智能技术，依靠人工智能实现本行业的智能转型，基本上是现在各行各业的必修课。换句话说，对于城市而言，算力就是未来经济增长的生产力。

在青岛，人工智能与海洋经济的火花四溅，正是算力驱动的水到渠成。

青岛人工智能计算中心，山东省第一个正式投运的人工智能计算中心，2023年2月正式上线运行，首期建设规模100P算力，运算速度达每秒十亿亿次。据了解，中心基于昇腾AI基础软硬件平台建设，由崂山区属国有平台——青岛高科产业发展有限公司全资子公司青岛芯算科技发展有限公司负责运营。

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同时，为了确保算力与场景的精准对接，在运行机制上，华为生态团队提供辅助运营服务，“一方面是管理运营好计算中心的基础设施，另一方面是向青岛区域提供各项人工智能产业发展服务。”据华为现场工作人员介绍，业界已经将人工智能定义为一种通用技术，作为通用技术，人工智能产业发展的关键在于易于获取、价格普惠、随用随取的算力，在青岛人工智能计算中心，AI算力已经像水、电一样，成为一种新型的城市公共资源，面向社会提供普惠公共算力和人工智能应用创新等服务。

“为了有效利用数据，捕获海洋数据中可能存在的遥相关关系，需要提高模型容量。 ”董军宇告诉记者，以团队目前正在研究的北极全域亚公里级全模态数据为例，一个快照的数据量可达800GB，而整个模型的参数是数以亿计的，这对于数据处理能力要求极高。 “昇腾AI基础软硬件平台支持自动化数据并行和模型并行，为超大规模海洋模型的训练和部署提供了可靠的平台支撑。 ” 北极海冰大模型未来将提升北极海冰及其它海洋条件的实时预报能力，实现首个基于人工智能的北极海冰亚公里级预报系统的业务化运行，相比于传统数值模拟预报在预报精度和预报时延上分别提升10%和降低20%以上，为北极科考、航运、勘探提供决策依据，建立北极海域的高分辨率数字孪生，为北极领域的科学研究提供全面而准确的数据支持。

政策与技术双重驱动下，青岛人工智能计算中心目前的算力可谓供不应求。探访当日，记者在计算中心的智能运营平台上看到，100P的算力资源占用率已超82%。

“从我们了解情况来看，青岛地区的科研院所、高校以及头部企业，对于大模型的构建需求非常踊跃，这都需要大量的算力来支撑模型训练。”据介绍，截至2023年6月20日，青岛人工智能计算中心已与目前已与海尔、海信、中车四方、自然资源部第一海洋研究所、中国海洋大学等50多家头部企业和科研机构、高校，面向智慧海洋、平安城市、智慧交通、工业质检、智能制造、智慧电力六大领域，实现了70多个算法模型创新，孵化了120多个场景化解决方案。通过算力集群来赋能产业集群，助力青岛千行百业数字化转型。

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新动能：弯道超车　“ＡＩ＋海洋”引领全球创新

自2019年以来，工信部在全国开展国家人工智能创新应用先导区建设工作，旨在促进人工智能和实体经济深度融合，济南-青岛首批入选。截至目前，已经发布了十一个人工智能创新应用先导区，除济南-青岛外，还包括上海(浦东新区)、深圳、北京、天津(滨海新区)、杭州、广州、成都、南京、武汉、长沙。

应用场景，人工智能从新技术转化为新增量的关键。纵观各个先导区，也在不断出台政策，深挖应用潜力，助跑未来赛道。

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如，北京发布《促进通用人工智能创新发展的若干措施》，推动探索在政务服务、医疗、科研、金融、自动驾驶、城市治理等领域示范应用；武汉提出，进一步拓展智能制造、智能建造、智慧教育、智慧医疗等重点领域应用场景；深圳发布《深圳市加快推动人工智能高质量发展高水平应用行动方案》，推进“千行百业＋AI”，鼓励金融、商务、工业、交通等行业企业基于人工智能技术对现有生产、服务和管理方式进行升级。

反观青岛，海洋经济优势毋庸置疑。2022年，青岛完成生产总值5014.4亿元，占全市GDP的比重为33.6%，占全省、全国海洋生产总值比重分别为30.8%和5.3%，总量稳居全国沿海同类城市第一位。如今，基础优势叠加AI赋能，青岛各类海洋应用场景如虎添翼，不仅在各先导区中极具辨识度，更可能诞生弯道超车的新技术、新应用。

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“白龙浮标”是自然资源部第一海洋研究所自主研发的国内首套6000米级锚系浮标系统，是深海气候观测的重要支撑平台。近期，利用青岛人工智能计算中心昇腾AI基础软硬件平台的边缘计算等技术,白龙浮标正在进行智能化升级。

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基于昇腾AI的白龙智能化浮标首次下水海试

自然资源部第一海洋研究所正高级工程师宁春林告诉记者，目前在太平洋、大西洋、印度洋有140余个深海浮标站位，但我国的站位仍然非常少，高昂的建站成本是一个重要原因，而人工智能技术应用可显著降低成本。例如，在浮标端，通过边缘计算可以提取重要信息进行卫星实时传输，从而节省大量非必要原始数据的实时传输，因此降低浮标站位信息传输成本；利用人工智能算法对浮标视频监控数据分析，可以有效识别浮标站位周边船和人并及时进行预警和现场取证，从而大幅降低可能的人为破坏所造成的浮标系统和数据损失。此外，智能化白龙浮标还可利用浮标水下高速相机和人工智能算法现场识别和分类海洋浮游生物，该技术是目前在国际该研究领域中的一项重要创新。

人工智能产业是青岛市重点发展的十大新兴产业之一。去年以来，青岛抢抓国家人工智能创新应用先导区建设机遇，加快推进人工智能和实体经济深度融合发展，全面开放应用场景，营造良好产业生态，持续推动人工智能产业做强做优做大。

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米塔碳智能科技有限公司CEO、浙江大学特聘研究员王彬告诉记者，团队研发的璞云-海洋气象大模型，主要应用于功率预报，因为看好青岛的人工智能算力基础和海洋经济发展潜力，以及当地政府的政策扶持，企业已经决定在青岛崂山区设立分部，加速从研发到应用的落地推进。

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据悉，青岛人工智能计算中心坐落在青岛市人工智能产业园。青岛市人工智能产业园总占地面积2000余亩，于今年2月份开园。未来，瞄准建设全国一流的人工智能创新应用先导区目标，发力算力服务支撑供给地、软硬件融合创新策源地、产业智能化应用引领地3大主攻方向和信创硬件制造、复杂算法软件研发、模型训练与数据服务3条新兴赛道，深度拓展智慧家居、工业智能、智慧城市、智慧金融、生命健康、空天地海6大应用场景，努力打造人工智能产业发展核心承载区。

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