“作為強交叉性學科,深海裝備呈現出智能化與作業自主化的發展趨勢,人工智能技術未來全面融入深海裝備。”中國海洋大學教授陳旭光在接受財聯社記者專訪時表示。
近期,深海科技概念持續火爆。深海科技通常是指針對水深超過200米的深海區域,為探索、開發和利用深海資源以及研究深海環境的一系列先進技術與裝備的總稱,是海洋經濟的重要組成部分。
青島市聚集著眾多涉海科研機構,我國自主研發的7000米級載人潛水器“蛟龍號”母港就位于青島市即墨區鰲山衛的國家深海基地。此外,亦有諸多科研團隊聚焦深海科技,在深海探測、裝備制造、資源開發等領域發力。2024年,陳旭光團隊將研發的讓深海羽流快速絮凝的羽流抑制產品搭載到“蛟龍”號上,在5000多米深的海底順利完成深海羽流絮凝實驗。
據陳旭光介紹,深海采礦會對海洋生態環境造成諸多影響,例如海底開采活動會改變底棲環境、干擾海底生物,這也是國際上深海采礦尚未實現大規模商業開采的一個重要原因。上述實驗將為解決深海采礦環境擾動問題提出了一個新思路和新方法:絮凝促沉降的深海羽狀流抑制方法。簡單來說,就是研發一個設備和一種噴劑,通過在深海噴灑的方式,把深海羽流中的小顆粒快速聚集成大顆粒,使其通過自身重力快速沉降到海底。
陳旭光表示,目前實驗室里制備絮凝劑的成本還比較高,希望隨著工藝的改進、應用規模的擴大,價格能不斷降低,未來真正服務于深海采礦產業發展。
談及深海科技產業發展,陳旭光對記者表示,今年國家與各省市層面預計將出臺更多支持深海科技研發的專項政策與法律保障。相關舉措將進一步完善深海科技的上下游產業鏈,形成產業集群效應,進而擴大國內深海科技市場規模,尤其為深海裝備制造、深海資源勘探開發、深海生物醫藥等細分領域提供發展機遇。
備注:陳旭光教授是中國海洋大學的二級教授、博士生導師,是我國在深海采礦領域的首位國家杰出青年基金獲得者。在李華軍院士指導下,長期從事海洋巖土及海底工程方向的教學與科研工作,是山東省青創團隊-海底采礦方向帶頭人。研究方向主要包括深海資源開發與裝備研發、海上風電沖刷災害機理與治理、海底工程等深海科技前沿領域,研究成果廣泛應用于深海采礦裝置研發設計,海上風電、跨海大橋、島隧等工程建設中。主持國家自然科學基金杰出青年基金、國家自然科學基金優秀青年基金、NSFC-山東聯合基金、國家重點研發計劃課題等項目20余項。
以下為訪談實錄:
深海科技產業將成為海洋經濟的重要增長點
財聯社:深海科技市場熱度背后主要有哪些重點產業賽道支撐?或者說涉及哪些產業鏈條?
陳旭光:深海科技作為戰略性新興產業,其市場熱度背后有多條關鍵產業賽道和完整的產業鏈條支撐。
從產業鏈上游來看,深海產業的目標需求以及深海科技的技術牽引將促使深海裝備制造產業(包括深海載人器具、深海無人探測裝備、深海工程作業裝備、深海環境觀測裝備等高端裝備的研發及制造)、深海新型功能材料產業(主要包括深海環境防腐材料、深海環境耐壓材料、以及深海作業功能材料的研發與應用)以及深海信息技術產業(主要包括水下通信技術、水下定位導航、深海數據處理分析等方面的技術開發與應用服務)的快速發展,所述上游產業主要涵蓋深海科技領域的基礎研究與核心技術研發,將有效支撐深海開發與利用的核心關鍵技術。
從產業鏈下游來看,以深海開發與利用為具體目標導向的深海資源開發是產業賽道的重點,主要包括深海礦產資源(如多金屬結核、富鈷結殼、多金屬硫化物、深海稀土)、深海油氣資源與清潔能源、深海生物資源等方面的勘探、商業化開發與高效綠色利用,同時亦將涵蓋深海生物醫藥產業(如海洋藥物、海洋生物制品、海洋生物技術的研發與應用)的快速發展。所述下游產業將為深海科技核心裝備與技術提供集成化的應用平臺以及廣闊的應用場景。
從未來產業來看,深海科技亦將推動深海考古、深海旅游等新興文化產業的快速發展,同時為深海人居空間的探索及開發提供可能。
總的來說,深海科技產業的發展不僅需要單一技術突破,更需要產業鏈各環節協同創新,形成完整的技術體系和產業生態。隨著國家戰略支持力度加大,這一領域有望迎來快速發展期,成為海洋經濟的重要增長點。
規模化的深海產業將推動能源與通信技術革新
財聯社:未來5-10年,深海科技有哪些發展趨勢?
陳旭光:隨著政策支持力度加大、技術突破加速以及市場需求增長,且面向深海產業低成本、高效益、低環境擾動的安全健康發展需求,深海科技領域將呈現出一系列重要發展趨勢。
作為強交叉性學科,深海裝備將呈現出智能化與作業自主化的發展趨勢。人工智能技術全面融入深海裝備,實現復雜環境下的自主決策;多平臺、多裝備協同作業成為常態,形成"深海蜂群"作業模式;無人裝備將實現月級甚至年級的長期自主作業能力,且進一步推動數字孿生技術在深海裝備控制與運維之中的發展。
與此同時,深海裝備與材料將迎來極端環境適應性突破。隨著深海產業從局部海域向全球海域、從中深海向全海深的維度拓展,將進一步推動新型復合材料、超高強度輕質材料的發展以提升極端環境下的裝備性能,并將推動模仿深海生物特性的仿生技術的研發與應用。
規模化的深海產業將推動能源與通信技術革新。海底的規模化開發與裝備作業將促進海底能源站、深海原位發電、無線能量傳輸技術的成熟應用,進一步推動量子通信技術的前沿探索,并推動海底光纜網絡與衛星通信結合,構建覆蓋全球海域的深海互聯網。
深海科技的發展能夠打開裝備制造企業的盈利空間
財聯社:深海礦產開發是一個涉及多學科、多環節的復雜產業。在這個過程中,深海科技如何促進了跨行業合作與技術融合?例如,與材料科學、電子信息技術等領域的結合,為產業發展帶來了哪些新的機遇和挑戰?
陳旭光:深海礦產開發作為人類開發利用海洋資源的前沿領域,其復雜性和挑戰性遠超傳統陸地礦產開發。在商業化進程的需求與共性技術難題的牽引下,深海科技正發揮著關鍵的催化劑作用,促進了前所未有的跨行業合作與技術融合,為產業發展帶來了新的機遇與挑戰。
在這其中,海底集礦裝備的高效采輸與系統集成正在促進基礎力學、材料科學、巖土工程、機械工程、海洋工程、自動化控制、人工智能等多領域的技術融合;極端壓力、低溫、腐蝕等環境下的作業設備可靠性問題則亟需工程力學、材料科學、機械工程、電子技術等領域的聯合攻關;而如何解決深海礦產開發所引發的環境效應,則需要海洋科學、環境科學、海洋生物、海洋化學、材料科學等技術領域的深度合作;從勘探、開采到冶煉加工的全鏈條需求,則進一步促進了地質、采礦、冶金等行業的緊密合作。
上述技術與行業的融合將推動深海礦產開發產業鏈的拓展延伸,其中,產業上游從礦產開發向高端裝備制造延伸,產業下游向精深加工、新材料應用等高附加值領域拓展,技術溢出效應帶動海洋環境監測、海洋數據服務等相關產業發展。
同時,技術融合能夠有效促進深海科技復合型人才培養與學科交叉發展,進一步推動深海礦產商業化開發領域技術標準與知識產權體系的構建,增加我國全球海洋治理話語權。
不過,上述技術融合也將面臨跨領域技術協同、跨行業組織協同、資源配置與風險分擔、國際競爭與規則制約等挑戰。
財聯社:目前我國海洋工程裝備制造業產值不斷增長,深海油氣開發帶動了高端裝備需求。在您看來,深海科技的發展如何推動裝備制造企業技術迭代和規模化應用,進而打開盈利空間?
陳旭光:深海科技的發展正在為海洋工程裝備制造企業帶來前所未有的發展機遇。
一方面,深海環境的極端性為裝備制造企業提出了前所未有的技術挑戰,同時也創造了技術迭代的強大動力。深海高壓、低溫、強腐蝕與長期可靠性等需求牽引,可有效推動裝備制造企業從傳統的"適應性設計"向"極限性能設計"轉變,尤其是推動產業鏈中關鍵節點技術(如深海載人潛具照明裝備、深海裝備密封技術、深海通信技術等)向更深、更惡劣、更復雜深海環境的技術升級與迭代,而這一技術升級能夠進一步輻射至深地、深空等極端環境下的應用領域,突破既有技術瓶頸,有力促進傳統產業的升級與應用規模擴展,推動傳統裝備制造企業在“點”上的技術突破。
另一方面,深海科技的發展將有效擴展人類對海洋空間的開發及利用維度,這將極大程度上增加對于高端海洋裝備的需求,進而提升傳統裝備制造企業技術迭代升級內在動力,為規模化應用創造市場條件,推動傳統裝備制造企業在“面”上的產業擴展。
深海科技的發展能夠有效推動“點”“面”,有力推動傳統裝備制造企業的產業技術升級迭代,進而打開裝備制造企業的盈利空間。
信息來源:財聯社 記者:郭松嶠。
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