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专访“经略海洋”科学家们:为海洋科学技术创新练就“绝技”

时间:2023-11-24作者: 工程技术

  壮丽70年,奋斗新时代。新中国成立70年来,山东始终与时代同步、与祖国同行,经济社会持续健康发展发生了翻天覆地的变化。9月26日,由山东省委宣传部、省国资委主办的“山东省庆祝中华人民共和国成立70周年网络访谈”播出第二期。本期节目聚焦经略海洋与科研创新,青岛海洋地质研究所副研究员胡高伟,青岛新前湾集装箱码头有限责任公司副总经理、高级工程师李永翠,中国科学院海洋研究所研究员、中科院海洋环境腐蚀与生物污损重点实验室副主任段继周,青岛聚好看科技股份有限公司资深科学家王宝云做客大众网·海报新闻演播室,分享了他们在各自领域的最新科研成果,从他们身上也能够准确的看出山东在所有的领域为“经略海洋”做出的努力与贡献。

  依海而兴,向海图强。作为海洋大省,山东提出了打造活力海洋、和谐海洋、美丽海洋、开放海洋、幸福海洋的五大行动方向。到2035年,山东将基本建成与海洋强国战略相适应,海洋经济发达、海洋科技领先、海洋生态优良、海洋文化先进、海洋治理高效的海洋强省。多地提出要建设政府、高校及科研院所、企业三位一体的“1+1+1”联合创新模式,科学技术创新成为海洋经济发展的“新引擎”。

  发展经略海洋可持续清洁能源是关键,青岛这个研究所频频突破“可燃冰”技术难题

  2018年,我国能源消费总量46.4亿吨标准煤,其中,能源结构中煤炭占比约60%以上,对环境能够造成污染的同时,还存在着能源的对外依存问题。青岛海洋地质研究所副研究员胡高伟介绍,比起煤和石油这样的化石燃料,可燃冰就像天然气一样是一种清洁能源。可燃冰燃烧之后只会产生水和二氧化碳,几乎不会留下固体残渣,也不会产生有害化学气体。此外,可燃冰的储量很丰富,目前估计南海可燃冰储量为800亿吨油当量,如果实现商业开采,将大幅度改变我国现有的能源结构,降低能源的对外依存度,也很可能引发世界能源革命。

  然而,可燃冰的开采是一个极具困难的挑战。胡高伟表示,可燃冰作为一种潜在的能源,要开采它至少需要过三道关卡。其中第一道关卡就是要了解什么是可燃冰,它有咋样的性质。为此,青岛海洋地质研究所创建了可燃冰模拟实验技术体系,利用声、光、电、热、力等科学技术手段从分子级、微米级、厘米级等不同尺度了解了可燃冰的性质。这个模拟实验技术平台是国内最早、最全的实验平台之一,我国合成并在室内首次点燃可燃冰就是在这个实验室完成的。

  除此之外,青岛海洋地质研究所在可燃冰开采过程中有不少技术突破,胡高伟和记者说,总体来说,青岛海洋地质研究所为可燃冰开采提供理论基础与技术方案支撑。时至今日,还没有哪个国家实现商业开采,大家仍在角力。目前,青岛海洋地质研究所已经处于试开采相关研究阶段。

  在经略海洋的发展中,港口、码头也具有十分重要的意义。这方面,青岛港无人码头在行业内已经走在前列。青岛新前湾集装箱码头有限责任公司副总经理、高级工程师李永翠介绍,如今,青岛港开创了“低成本、短周期、全智能、高效率、更安全、零排放、高质量”的发展模式。与国外的自动化码头相比,青岛港的成本是国外的70%左右,与国外同类型码头相比,首先实现了低成本运作。

  青岛新前湾集装箱码头有限责任公司副总经理、高级工程师李永翠做客大众网·海报新闻演播室

  所谓自动化码头,是完全“无人”的,在青岛港无人码头能够正常的看到,所有机械都是无人驾驶、自动运行,而这些设备“无人”的背后,是基于一套极其复杂的系统在“幕后”指挥。为此,青岛港构建了一套智能控制管理系统,以此来实现了码头的自动化、智能化运作。李永翠说,国外也早有自动化码头的出现,但能够完全做到全流程无人化、智能化运作的,青岛港还是第一个。与其他几个国家许多自动化码头饱受诟病的效率低问题,青岛港无人码头的效率不但要比国外同类码头高出50%,还是第一个效率超越人工码头效率的无人码头。

  信息系统被誉为自动化码头的大脑和神经网络,青岛港在研发过程中突破了不少“卡脖子”的世界难题。由于需要一整套系统来实现无人化,如何操作、如何驾驶、以什么样的路线行驶,都是摆在李永翠面前的一道道难题。在建设之初,原本打算采用德国一家公司提供的系统,但工期过长、必须购买配套硬件等霸王条款让李永翠没有办法接受,于是,李永翠决定联合国内厂商自主研发该系统。从设计开始,数百项的课题需要逐一攻关,经过无数个日夜的攻坚克难,最终实现了对该系统国产化的期待,在某些方面甚至超过了国外的系统。

  据统计,全世界每90 秒就有1吨钢铁变成铁锈。为什么生锈?主要是在钢铁表明产生潮湿的环境,形成水膜,空气中的氧气会溶解在水中,与钢铁发生电化学反应,发生腐蚀。若是放到海水的严苛环境下,受到的腐蚀更严重。中国科学院海洋研究所研究员、中科院海洋环境腐蚀与生物污损重点实验室副主任段继周介绍,盐分等的影响会加速腐蚀,海洋环境根据不同的腐蚀特点可大致分为5个区带,而浪花飞溅区由于阳光照射,干湿交替,是最典型的严酷腐蚀环境。这对各种舰船、海工装备等设备,无疑是非常严峻的考验。普通的防腐蚀涂料很容易发生剥落,无法达到防护效果。同时,海洋中存在着无数的海洋生物,与腐蚀一样,海洋生物污损也极度影响着工程设施的使用功能,例如对船舶而言,污损会造成表面阻力增加,燃油消耗增加,航速降低等众多影响。

  中国科学院海洋研究所研究员丶中科院海洋环境腐蚀与生物污损重点实验室副主任段继周做客大众网·海报新闻演播室

  研究根据结果得出,2014年我国腐蚀成本超过2.1万亿元,占当年GDP的3.34%。其中,海洋腐蚀和生物污损是占相当大比例的。段继周说,中国科学院海洋研究所的科研团队从1960年起就进行海洋腐蚀与防护研究, 目前,还建立了中科院海洋环境腐蚀与生物污损重点实验室和国家海洋腐蚀防护工程技术研究中心等平台。通过十几年的研发,在侯保荣院士带领下,开发出以复层矿脂包覆防腐技术、氧化聚合包覆防腐技术、钢筋混凝土涂层防腐技术和腐蚀监测等为主的成套的海洋腐蚀防护解决方案。

  目前,有关技术已经大面积在一些沿海港口和风电设施上得到应用,这中间还包括青岛港、湛江港、宁波港以及风电设施、采油平台等许多码头、钢桩设施的保护。在浪花飞溅区,以往每隔2-3年就需要涂料涂装施工。如今,包覆技术在青岛港某码头已服役近10年,经过打开验证,保护效果优异。技术为这些重要的装备设施提供保证,延长它们的服役生命长达20-30年。段继周表示,许多防腐防污技术还在进一步创新研发中,希望未来这些技术都能为海洋国防、海洋资源开发和生产建设保驾护航。

  在很多新技术、新设备的发展中,科学技术创新和人工智能具有十分重要的作用。海信旗下“聚好看”就是这样一家专攻互联网高科技的创新企业。青岛聚好看科技股份有限公司资深科学家王宝云介绍,聚好看持续加大人工智能电视系统的研发和优化,在业内率先实现全场景实时图像搜索功能,用户可一键搜索图中人物、商品等信息。目前公司有4300万最终用户,日活超过1千万,位居行业第一。

  王宝云认为,智能电视服务行业里有3个关键问题是各个公司始终致力于解决的,第一是内容发现问题,第二是交互问题,第三是稳定性问题。从2013年开始,电视上内容和服务慢慢的变多,但当内容太多时,每一个人都会面临一个内容选择的困惑。面对这样的一个问题,聚好看的解决方案就是人工智能。基于机器学习和深度学习等AI算法,根据家庭用户的行为习惯和内容特征,给每个家庭中的成员推荐他最想看的内容。目前,聚好看已能做到千万级家庭用户的内容个性化,用户所看到的内容70%是由机器生成的,整体处于行业先进水平。

  基于自然语言处理、人脸识别、物品识别等人工智能技术,聚好看还实现了行业最好的6轮连续人机对话,支持从明星到动物、植物、汽车、建筑等行业最全的13个大类的智能识别,用户只需要说话就不难得知答案。电视不同于手机,用户对故障的容忍度极低,为了尽可能提高应用的问题性,我们研发了容器云平台,与行业内同类型公司相比,聚好看做到了更细粒度的cpu调度,更高的资源利用能力,以及秒级的扩缩容。基于容器云平台,聚好看已经具备支撑亿级用户的能力,这也提供了极高的稳定性。未来,聚好看还将在人工智能等方面投入更多研发力量,为山东的科研创新发展贡献力量。

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