院士专家研讨我国深远海与极地高新装备发展之路

2月17日至18日，由高技术船舶与深海开发设备协同创新中心主办的首届“高技术船舶与深海开发设备”创新论坛，成为“深海智能极地”前沿理论、关键技术和未来发展的“饕餮盛宴”。该论坛由上海交通大学主办，华中科技大学、天津大学、大连理工大学和武汉理工大学协办。此次论坛不仅吸引了来自高校和科研院所的专家学者积极参与，也是中海油、中国船舶工业、中国船舶工业等*企业专家的盛会。

在当今世界，海洋已经成为国际政治、经济和军事事务的重要舞台。世界各国对海洋资源的开发和竞争空前激烈。归根结底，这是对支持国家权益的海洋科学技术的竞争。谁掌握了海洋科技的制高点，谁就将率先占领海洋空间，控制未来的战略和生计资源。中国*第十八次全国代表大会提出了建设海洋强国的战略和“21世纪海上丝绸之路”的总体部署。国务院先后发布了《中国制造2025》和《国家战略性新兴产业发展第十三个五年规划》，明确将海洋工程装备和高技术船舶列为国家发展重点领域。

出席会议的学者和专家说，“如果一个工人想做好工作，他必须首先磨利他的工具。”一个强大海洋国家的发展需要新的核心技术。保护国家主权需要海洋工程和技术作为支撑，开发海洋资源需要先进的海洋工程设备。

中国水面舰艇的发展水平和能力已进入世界先进行列。

“为了满足国防需要，我国的水面舰艇设备近年来发展非常迅速。可以说，我国新型水面舰艇取得了跨越式的进步，具有国际先进水平。经过近几年的努力，我国水面舰艇的发展水平和能力已经进入世界先进行列。这将为我国海军在公海开展防御行动提供有力保障。”谈到中国水面舰艇技术的进步，中国工程院院士、中国船舶研究设计中心研究员朱英富在学术报告中自豪地说。

朱英富长期从事中国大型水面舰艇的设计，是中国第一艘航空母舰“辽宁”号的总设计师。他说，近年来，中国水面舰艇的设计思路和设计理念一直瞄准国际前沿，随着吨位的增加，远洋航行环境进一步优化，舰艇的信息感知能力、火力和武器精度、隐身技术等都有了显著提高。就技术和能力体系而言，他们与世界海军强国处于同一梯队。

谈到水面舰艇技术的总体发展趋势，朱英富认为，中国水面舰艇技术的发展将在智能技术、绿色技术、综合动力技术、远程综合保障技术、以人为本的舱室环境与设施设计技术、海上无人系统技术等方面取得新的进展。中国新型舰船将以创新精神为指导，整合军民智慧，抢占舰船装备新技术制高点，在角落里赶超。

造船进入智能新时代

未来的智能造船厂会是什么样子？

中国工程院院士林忠钦在报告中描述了“船舶智能制造”的愿景和实现路径。

伴随着闪烁的焊接火花，巨大的轰鸣声几乎是所有造船厂的标准。但不同的是，在人工智能时代，站在这么大的车间里，汗流浃背的操作员是看不见的。顺着生产传送带往下看，在数不清的钢铁产品旁边，你能看到的可能是几个机器手臂在不停地挥舞，轻松地将一块钢板切割成所需的形状。在智能车间，每块切割后的钢板甚至可以有一个“识别标记”，指示它将与哪些部件对接，在哪里以及如何焊接，船体上的哪些部件等。然而，技术人员可以控制机器人建造船只，只要他们在后台点击鼠标并发出各种执行指令。同时，可以实现基于三维模型的现场作业可视化指导，实现设计信息到现场的无缝对接和准确传输，减少施工返工。

船舶的智能化制造以及制造过程的全自动化和智能化，不仅可以使工人从“苦、脏、累、危”的工作环境中解脱出来，而且可以促进造船业向安全、经济、环保、高效、舒适的方向再生和发展。

从最初的手工制造，到最初的机械化单机操作，到电气自动化时代的大规模生产和流水作业，到信息时代的定制生产、数字化设计、数控制造和集成管理，直到今天它已经进入了工业4.0时代。随着人类智能的不断更新，工业制造技术发生了巨大的变化，经历了机械、电力、信息和智能以及造船业的四次飞跃。

在林忠钦看来，发展智能造船技术是赶超日韩、建设造船强国的必然选择，也是建设制造强国的国家战略。从工业4.0的角度来看，船舶智能制造的特点是生产灵活、过程感知、数据驱动、智能决策和自我执行。基于中国造船厂的现状，林忠钦提出了“三步走”的思想，即:第一步是建立智能车间；第二步是建立一个智能造船厂。第三步是建立船舶智能制造联盟。

深海开发和勘探设备的重大突破

100多年来，“海底2000万英里”一直困扰着人们。如果说尼摩船长驾驶的鹦鹉螺号激发了人们对水下世界的无限想象，那么上海交通大学的杨建民教授的团队正在开发“海底采矿技术”，将法国作家儒勒·凡尔纳的科学幻想变成现实。

深海富含铜、钻、镍、锰、铁、钨、秦、铝、金、银、铂等76种元素。储量大，品位高。然而，由于极其恶劣的深海环境、海底矿物的特殊附着形式、环境保护、运输、控制、通讯等因素，采矿极其困难。

然而，由于深海矿产资源的诱人前景，世界各国仍然把深海矿产资源的开发利用作为一个技术前沿问题进行研究。中国还将把开发3500米深海多金属结核采矿试验系统作为国家“十三五”重点研发计划，完成该系统的整体海上试验，提高中国深海采矿设备的整体技术水平，跻身世界前列，为未来商业发展奠定坚实基础。

杨建民说:“深海采矿船的总体设计和动态特性，深海海流作用下长距离运输管道的环境负荷，长距离运输管道内复杂的流场，粗矿石颗粒的高效运输和流动保障，重载采矿车在复杂地形中的稳定行走和控制，深海采矿车在强噪声和泥沙扰动环境下的导航和定位，重载采矿车在复杂环境下的精确定位和回收， 深海采矿系统的全面联系和合作控制，以及采矿系统对深海海洋环境的影响，是深海矿物资源的关键科学和技术问题。 随着深海矿产资源开发中科学问题和关键技术的突破，高效环保的商业化海底采矿前景逐渐显现。

深海不仅矿产资源丰富，而且是世界上最大的独立生态系统。它包含了诸如生命起源和生物进化等秘密。这是国际社会密切关注的另一个资源战场。长期以来，美国、德国、英国、法国、日本、俄罗斯等国家一直占据着深海资源勘探的“富国俱乐部”。没有深海勘探开发的关键技术和先进的深海开发设备，就像没有手到海洋，没有脚到海洋，这已经成为中国走向海洋的最大障碍。

2016年9月，中国国土资源部发布了一项战略计划，称将在未来五年提高其在深空、深空和深空的探测能力。它还提议到2020年开发11000米深的深海潜水器，并进入“挑战者号深海潜水器”——马里亚纳海沟。2016年，科技部将推进“深海关键技术与装备”重点项目，全面推进全深海潜水器的发展。由童歌教授领导的团队领导的“ARV发展”项目得到了国家重点研发计划的支持。

童歌，上海交通大学“深海水下工程设备”小组组长。从3500米的作业“海龙”到6000米的勘探和取样水下机器人，该团队在深海中开展了大量无人遥控潜水设备的研发工作。水深从6000米到11000米的海域被科学家称为“哈达尔海沟”，是地球上最深的海洋区域。海都深渊科学研究海都深渊的海洋生态、海洋地质和海洋生物。它是国际地球科学，特别是海洋科学的最新研究前沿。目前，许多国家已经在深海开展了科学研究项目。然而，对于10，000米的深度，人类接触的只是零星的。

全海洋深潜器是人类探索海洋最深处和开发海洋资源不可或缺的工具。然而，为了进入10000米的深渊，这些庞然大物将面临更复杂的地形、更强的水流和波浪，并将表现得像“土著”一样稳定和安全也许我们无法想象，在漆黑寂静的10000米深海中，人类能通过如此沉重的物体敲开这扇门。然而，深海无人潜水器将真正实现这一愿望。

那么，什么样的先进设备和技术才能让全海潜水器在10000米的深海中*移动呢？据童歌称，这款全海潜水器将拥有一套全面的综合导航系统，以确保即使在陌生的深海中也不会“迷路”。在与海底密切接触后，潜水器将发挥其能力，通过先进的探测设备在广泛的海底找到目标，并进行精细的调查。但是，如果是在海底管道周围，可以在极端海洋环境中定位极小的海底管道泄漏，防止灾害的发生。总之，它将高效、及时地把它所看到的、听到的和感觉到的一切转化为信息，穿透一万米的水深，为世界所知。人类的能力也通过它逐渐扩大，从水面无缝延伸到海底。甚至，在不久的将来，通过海洋人力的实时干预和潜水器深海场景的采样，我们将一个一个地绘制“万米深的地图”。

该项目将打破我国深海无人潜水器应用的技术空白，最终形成覆盖整个海洋深度的具有自主知识产权的深海调查技术体系。它将建立整个海洋深度的科学调查和取样能力，为我国获取第一手深海生物、环境和地质研究样品和数据提供必要的保障设备和技术支持，促进我国深海科学技术的发展。

据悉，该项目的实施还将有效支持中国“蛟龙”号7000米载人潜水器的海上应用，对实现国家深海战略、促进深海科技发展具有重要意义。

走进冰冻的“热土”:极地战略装备先行

一面旗帜激起成千上万的波浪。2007年8月2日，当俄罗斯科学家在北冰洋4000多米深的海底插上一面由钛合金制成的俄罗斯国旗时，美国、加拿大、丹麦和挪威都迅速做出了回应。这是极地争端的结束。随着北极大国之间的激烈竞争，这片遥远的冰冻“热土”逐渐进入了世界的视线。

世界上有51个国家参加了极地科学考察。2015-2016年，中国还成功开展了第32次南极考察和第7次北极科学考察。我们可能会想，遥远的北极和南极与我们有什么关系，需要国家的投资和关注？事实上，即使它被“千山万水”隔开，这片遥远的土地总是在影响着我们。它关系到全球变化和人类的未来。它也是一个国家综合国力和高科技水平在国际舞台上的展示和竞争。它在政治、科学、经济、外交、军事等领域都具有深远而重大的意义。它受到各国政治家的高度重视，也受到全球科学家的渴望。

同时，这个“非主权”地区拥有丰富的石油、天然气、矿产和渔业资源。尽管各国在极地地区进行开采还有很长的路要走，但在当前全球能源短缺的情况下，极地无疑是地球的“最后宝藏”。依托北极资源的大规模开发，北极航线可能成为中国新的能源供应渠道，与原有航线共存，有助于分散能源安全风险，更好地维护中国的能源安全和经济安全。

然而，人类必须依靠适合极地航行并符合经济、安全和环境保护要求的“极地船舶”，在距离遥远、气候恶劣、环境脆弱的极地水域进行商业运输、科学考察、资源开发和捕鱼。任何国家要实施极地战略，都必须首先开发适合本国的极地船舶设备。

中国船级社上海标准化研究所副所长钟指出，极地地区具有重要的战略地位，在北极主权竞争中处于主导地位，在南极也存在着无形的主权划分。中国参与极地事务，航运和科学研究是干预极地事务的主要渠道。

中国船舶与海洋工程设计研究院高级工程师吴刚于2015年初参加了“雪龙”南极考察。作为中国新一代极地自破研究船的技术负责人，他对极地船舶的技术发展有着深刻的理解。吴刚认为，极地船舶大致可分为三种类型:过境航行、极地资源开发和运输、极地科学考察。其中，资源开发和运输是近年来极地船舶发展的主要驱动力。据他说，中国正在为极地科学研究建造一艘新的破冰船“新雪龙”，它具有更强的破冰能力和更大的船体尺寸。

当然，进入极地不仅是科研船能解决的问题。极地的开发和邻近是一个系统的战略工程，涉及许多问题，如进入、勘探、运输、冰区管理、平台供应和紧急救援。在极地实现“入境、停留和管理”需要解决越来越多的重要关键技术问题。随着这一系列技术的征服，也许许多年后，极地豪华游轮将带我们进入极地，体验未知的世界。极地能源将成为我们交通工具的动力和一日三餐的燃料来源。

关于中国极地船舶的发展，吴钢建议积极参与国际极地规则的制定，加快中国极地船舶法规及相关配套设备的研究。我们应该独立设计和建造符合我国战略需要的重型破冰船，同时为极地钻井做好技术储备。时机成熟时，人们可以建立自己的冰池，并建立一个真正的船舶验证系统。大力培养有经验的极地船舶装卸和管理人员，全面验证极地航行操作指南并不断完善。同时，我们将加快北极航线气象和保险服务的发展，使北极真正成为“聚宝盆”和“黄金航线”。