只需轻点鼠标，航运公司可以在茫茫海域实时优化航线，捕鱼船可以避开大量幼年海龟，度假海岛还可以追溯漂到沙滩上的塑料垃圾来源。这一拥有多项功能的“数字孪生海洋”（DTO）系统（见图，本报记者尚凯元摄），正在更新人们对全球海洋治理的认知。
“数字孪生海洋”是欧盟委员会“欧洲海洋协议”的重要成果之一。这一公共数字基础设施，汇聚欧洲前沿科技专业力量，由位于法国的墨卡托海洋国际机构组织实施。“借助DTO，我们能识别出某些特定海域在特定时间的风险状态，向政策制定者提供精确的建议。”墨卡托海洋国际机构的数字海洋部门负责人阿兰·阿尔诺向本报记者介绍。
所谓“数字孪生”，是指在虚拟空间重建与现实系统同步的高精度模型。记者看到，通过操控DTO的主控面板，大屏幕上的信息图层便会瞬间切换：从海温、盐度到渔船热区与塑料漂移路径，都能在同一张海图上无缝融合叠加。如果要在禁渔区开展试验、对某种物种进行重点保护等，只要在界面上输入相关参数和指令，后台就会调动物理、水动力、生物迁徙和社会经济等模型进行计算，即刻生成动态演示地图，并且可以实时比对不同方案的效果。阿尔诺指出：“以往的海洋模型只能从单一维度告诉人们海洋未来有什么趋势，而DTO则能告诉人们‘如果你这么做，将会发生什么’。情景模拟能力，正是传统模型与数字孪生系统的根本区别。”
在DTO的数据整合视图中，有五颜六色的数据源，包括遥感卫星、海洋剖面浮标、潮位计，还有佩戴传感器的海洋动物数据等。平台还汇聚了渔船航迹、港口日志、鱼种分布等信息。“很多信息以前可能也有，但分散在不同系统，彼此并不兼容。DTO实现了它们之间‘相互对话’。”阿尔诺表示，所有信息在同一个平台上，拥有相同的参考体系，这样才能做到真正的交叉分析与实景推演。
在数字世界“重建”海洋，可以更直观地理解其复杂机制并实现高效管理。譬如，模拟濒危生物的迁徙路线，快速测试禁渔区划定方案；预测马尾藻在赤道大西洋等海域的漂移，为海岸规划和资源调度提供预警；虚拟“种植”海草床或红树林等自然防护带，测试其拦浪固沙效果并与传统防波堤方案比对，选出最经济环保的组合；在多种气候和极端天气情景下量化沿海人口与财产风险；追踪塑料垃圾的漂流路径、暴露强度与停留时长，评估减排效果。
要实现这些功能，需要多学科的深度整合，也离不开数据的共享与协作。“今天的海洋研究，已进入高度复杂、多学科交叉的新时代。”阿尔诺认为，DTO平台的一大进步，就是让来自物理海洋学、海洋化学、生态生物学甚至行为学等不同领域的专家协同工作。团队中还有专门负责数据处理与分析的数据科学家，他们将各类观测、遥感与社会经济数据融会贯通。
DTO平台的另一大特点是对人工智能的深度应用。平台整合了来自哥白尼海洋服务、欧洲海洋观测与数据网络等多源数据，提供从季节到年代级尺度的多维度海洋状态监测与预测。借助最新的GPU计算架构，AI算法能够在几秒内生成高精度预测，速度较传统超级计算方式大幅提升。数据显示，AI已将海流预测的准确性提高了20%以上，尤其是在近海等动力过程更为复杂的区域，AI的引入使得模拟结果更精细、更实时。
“我们的目标是建设一个更强大、开放的系统，让全球科学家和机构都可以上传自己设计的模型或情景模拟，在平台上测试、共享。”阿尔诺介绍，未来DTO将持续引入更多高质量数据，强化人工智能算法，提升模型精度，建立完善审核机制，以免准确度不高的模拟误导决策。同时，逐步开放更多面向公众的互动功能，打造更全面的“海洋数字分身”。
