快意雄风海上来,未掣鲸鱼碧海中。海洋是生命最古老的家园,也是全新的、亟待深度开发的资源宝库。眼下越来越多的人意识到了这一点,于是,在我国辽阔的海域上,人们前赴后继地用创新科技耕海牧渔,“躬耕”万顷碧波,“放牧”蓝色家园,用人工智能等前沿技术不断为海洋相关行业赋能,向着大力建设海洋强国的国家战略不懈努力。但问题也接踵而至——我国虽作为世界第一养殖大国,也是主要渔业国家中唯一养殖产量超过捕捞量的国家,但水产陆基设施养殖产业智能管理和智慧育种目前均存在技术缺乏、装备信息化及智能化程度低的瓶颈,同时攻克养殖水质、鱼体行为和鱼体表型病害特征与病害诊断之间的作用机理,以及揭示鱼体表型性状差异与育种基因调控之间的作用机制也存在短板。另外,承载海洋梦想的船舶,对其监管情况也亟需提高。由此,一份份无形的使命与责任缓缓落在深研信息技术与通信工程的海南大学教授胡祝华等人肩上,即“信息技术的加持还能为驰骋海洋、渔业发展带来哪些现代科技力量?”
▲胡祝华
而在以海南省崖州湾种子实验室科技计划专项项目“工厂化养殖智能管理和智慧育种系统研发”为代表的系列课题获得实质进展,以及关于“近海船舶‘精智联控一体化’作战体系”建模等系列工作取得阶段性成功之前,胡祝华从未轻易给出自己的答案。扎根南海之滨15年,他将渔帆浪涛、椰风碧海尽收眼底,心底从未消退的热忱使其甘愿在这片令他深爱的热土上奏起创新创造的激昂旋律,同时不谈奉献,只言成果。“我希望我的科研答卷最终能折射出丰收的田野、满载的渔船,以及添彩新时代壮美的画卷,而不是仅仅停留在我或团队的口诵笔端。”胡祝华说。
潮声万里,向海图强
2009年,经济复苏的东风将天涯海角的碧海吹得更加清澈碧蓝,胡祝华也是在此时坚定了要走稳原创研发的职业道路,并因身体受气候的影响,毅然阔别北国四季,投入南国春天。“庆幸,经过时间验证,我的选择是正确的。海南省的人文风貌、风景气候都让人心旷神怡,海南大学多年来也给予我极为自由开放的成长平台,让我得以在‘向海图强’的国家战略中贡献一份自己的力量。”
如胡祝华所言,作为我国管辖海洋面积最大的省,海南向海而兴,近年来一直在向加快建设海洋强省,深耕蓝色国土、壮大海洋经济的目的地加速奔跑。这是责任使然,是大势所趋,自然大有可为。于是,胡祝华一步一个脚印、一步一个台阶地将万里波涛写入胸怀之间,他敏锐地发现在水产养殖这一支柱性产业内,我国与欧美国家相比,水产养殖劳动生产率相对低下、养殖风险高、劳动强度大,这些劣势严重制约了海南水产养殖业的可持续发展。对此,他在十余年的时间里密切联合海南省种业实验室、仲恺农业工程学院、中国海洋大学、中国农业大学、中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所、青岛励图高科信息技术有限公司、海南蓝粮科技有限公司等多家兄弟单位开展产学研联合攻关,创建了具有自主知识产权的水产养殖精准测控关键技术体系,并进行了规模化应用,促进了华南地区水产养殖业生产关系和产品业态的转型。
过去,水质监测依赖手动采集和实验室分析,这直接导致了数据无法实时提供同时不可持续,从而无法长期准确预测水质参数;且因形态特征测量大多采用人工测量和半自动测量方法,对操作人员的技术水平要求高,受主观影响较大;又因病害诊断方法通常依赖主观判断、显微观察,不仅耗时耗力,还往往在病害已经暴发并造成不可逆损失后才能得出诊断结果,总而言之就是要付出的成本极高。但自从有了一套水产养殖精准测控关键技术体系后,不仅实现了复杂环境下水质的精准测控,破解了水质长期精准预测不准的难题,还在实际应用中弥补了生产损失,缩短了养殖周期,节省了饵料,节约了相关人工成本。这也是胡祝华团队能在2023年摘得海南省科技进步奖桂冠的根本原因。
眼下,胡祝华团队创制的基于深度学习模型的物联网设施智慧养殖测控系统已经下放至数家养殖企业之中,旨在面向农技人员、农户等提供养殖水质的早期预警、生长环境的精准调控、养殖管理等个性化智能服务,截至目前已服务企业27家,培训服务1677人次。此外,他们还进一步建立了鱼体形态性状特征精准测量技术体系,创新了鱼体精准性状测量技术在遗传育种上的应用,填补了国内相关研究的空白,显著提高了重要形态性状测量的效率和精度,为高效筛选高的育种植分子标记和生长优势的个体,从而培育优良品种提供了稳定可靠的数据支持。依托这套体系,生长性状提高21%的“蓝粮1号”优良金鲳新品系已经问世,为丰富我国水产又添华彩一笔。
躬耕科海,“安全”至上
胡祝华的目光已不止于此。“无论出海还是货运,船舶管控是关键。”他清晰点出为海南自贸港尽快实施有效封关运作的核心一环,然后补充道,“但事实上,船舶状态异常的情况,以及走私、偷渡、非法挖沙、禁渔期非法捕捞等违法行为仍时有发生,人工研判数据不能一直是常态,我们需要用创新技术为其赋新赋能。”
心底油然而发的责任感使胡祝华恍惚间似乎重回跨界进入信息科学的一刻,“本科我的专业与此其实并不相关,只是因为我热爱编程,并坚信信息科学将会是未来的发展大势,于是坚定投身其中。一路走来,我不敢擅自为时代趋势下定论,但我学会的是,心底有了想法便要努力去向实践要答案,所以哪怕海上安全管理领域山高路远,我也要行至彼岸。我的努力能为海上安全作出一点点贡献,我想这将成为我近年来最欣喜的事”。
胡祝华是这么说的,也是这么做的。为了解决技术上的“卡脖子”问题,他带领团队成员夜以继日地探索钻研,与北京海兰信数据科技股份有限公司、海南海兰寰宇海洋信息科技有限公司、三亚中科遥感研究所等多家企业及科研机构展开精诚合作,最终构建出一套“精智联控一体化”作战体系,通过多源数据融合、技术创新,实现对风险要素预警模型的智能化分析预警,从而提高了预警的准确性和时效性。并且,随着科技的不断发展,他们还在不断优化、融合算法和处理流程,提高系统的准确性和实时性——通过融合雷达光电、北斗船舶定位(AIS)、卫星遥感、无人机组、视频监控、群众网格等监测数据资源,他们大量收集了船舶的运行数据,而后对这些数据进行清洗、归一化等预处理后,利用深度学习算法进一步实现了基于轨迹和多源信息融合的船舶异常行为监测,得以实时分析、判断监测船舶是否存在异常行为。一旦模型识别出异常行为,就会触发预警机制。
“海上安全,责任重于泰山,所以及格线必须无限趋近于100%。”这是胡祝华对自己提出的要求,也是其团队始终铭记在心的信念。为达成心中所愿,胡祝华在走入科研道路之初便秉持着“坐热冷板凳”的觉悟,将其视作潜心修为、提升自我的过程,“虽然有时候因为过度劳累一度导致脱发,但我还是坚信问题在努力面前都是能被解决的”。幸而,坐冷板凳的过程并不等于苦熬苦等,其中亦有成就感横生的瞬间。2023年以来,胡祝华团队陆续将自主研发的预警模型应用于实战,总计推送736条有效风险防控线索,涉及船舶862艘,协助破获重大案件十余起,取得了实战化成绩。同年,课题组的卫星数据服务还提供了320余份业务专题分析报告与异常线索跟踪报告。其中包括312份南海近海区域船舶数据统计分析报告、10份异常分析报告;并配合公安厅、海警等部门进行走私案件线索排查,在琼州海峡异常船舶监测、越界渔船监测等多起案件中起到技术支撑作用,为社管平台实战化运行起到了积极作用。“但我无意躺在这样的功劳簿上,我希望以后这样的案件能够越来越少,直至完全消失,还海上环境一片清朗安宁。”胡祝华说。
所爱隔山海,山海皆可平。胡祝华如是,与他默契配合的攻关团队——成员包括赵瑶池副教授、陈珣副教授、邵春艳副研究员、谢府命讲师、陈玮讲师等亦如是。过去,这支科技强军已针对近海空间多模态信息开展了一系列基础理论、跨学科交叉及探索性的研究,实现了多模态信息的智能分析处理与决策管控,产生了很好的经济和社会效益。未来,相信他们可以继续以所持信念经由“精神变物质”的经典过程,使其催动山川巨变,为海洋强国战略添砖加瓦,也为信息技术领域延续学脉。
来源: 科学中国人