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数据海洋科学研究实验室

时间:2024-04-03

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发展定位

数据海洋科学研究实验室面向国家在海洋领域的重大战略需求,结合粤港澳大湾区产业经济的发展,致力于海洋与大数据领域的前沿交叉学科研究。实验室将以多学科交叉融合为基础,整合流体力学、大数据、人工智能等多个学科的优势资源,构建高水平数据海洋科学研究团队,聚焦数字孪生水洞、台风大数据分析、海上风力发电以及船舰识别大模型等领域,推动海洋数据科学技术的不断创新与进步。同时,实验室将与海洋国家实验室、国家电力投资集团、南方电网等单位积极开展合作,将研究成果应用于海洋资源开发、海洋环境保护、海洋灾害预警等实际场景,推动海洋数据科学技术的产业化进程,为促进海洋科学的发展和社会经济的进步做出重要贡献。

建设目标

数据海洋科学团队的目标是强化数据科学前沿理论在海洋方面的应用与技术创新,在科学理论上取得具有国际影响力的科研成果,从而奠定团队在海洋大数据科学领域的国际知名度和影响力。同时,团队将不断提升海洋大数据技术开发能力,推动产业化进程,以服务粤港澳大湾区产业经济的发展。团队将引进和培养具有国际视野的一流科研人才,并积极参与国际学术交流和合作,以提高团队的整体实力和水平。

研究方向

团队专注于数据海洋科学的若干关键领域:水洞数字孪生系统、台风数据分析与预测、海上风力发电、船舶检测大模型

(1)数字孪生水洞

作为未来高科技海洋装备平台,水洞平台是贯彻习近平总书记海洋强国战略思想、落实习近平总书记重要讲话精神的具体行动,是落实加快发展战略性、前沿性、颠覆性技术的重要举措。此外,当代数字孪生技术是集多物理场、多尺度、概率模拟于一体,由数字主线支撑,使用先进的数字模型、传感器信号和各种输入数据来反映和预测其相应的物理过程和设备在其生命周期内的活动/性能的系统。团队将瞄准世界水洞建设水平,结合数字孪生技术,同时考虑学科交叉融合和应用对象的多样性,构建水洞数字孪生系统,提高水洞的应用广度和深度。

 

(2)台风数据分析与预测

珠港澳地区作为中国南部沿海的重要城市群,经常受到台风等自然灾害的影响。台风作为一种强大的自然灾害,对人类社会和自然环境具有巨大的破坏力。台风数据分析与预测方法融合数值模式、常规观测、雷达、卫星等多种气象、海洋数据研究方法,致力于全面而深入地探索台风的生成机制、演变过程及其影响。通过对台风数据的收集、整理和分析,可以深入了解台风的生成、发展和消亡机制,探索台风预测的新方法和新技术。通过对台风路径、强度和降水分布等关键信息的准确预测,可以为当地政府部门提供决策支持,帮助制定有效的防灾减灾措施,降低台风灾害带来的损失。

 

(3)海上风力发电

随着全球能源结构的转型,可再生能源在能源体系中的地位日益凸显。其中,海上风电作为一种清洁、高效的能源形式,其研究涉及气象学、海洋科学、流体力学、电力系统等多个学科领域,受到越来越多的关注。此外,大力发展海上风电,是实现我国2060双碳目标的重要举措。去年我国海上风电新增并网装机407万千瓦,累计并网规模达到3046万千瓦,广东排名全国第二。但受气象条件、海洋环境、台风等影响,海上风电场运行环境具有强烈的非线性、非定常特征。通过精准预测风电功率和尾流效应,可以优化风电场的布局设计、运行调度和维护管理,提高风电场的发电效率和经济效益,提升我国在风电技术领域的国际竞争力。

 

(4)船舶检测大模型

船舶遥感图像解译是监测和分析海洋环境和海上交通管制等领域的一项重要任务。目前遥感领域视觉模型大多都遵循“一任务一架构”的范式,使得这些专才模型无法在同一架构下统一处理多模态图像和多任务推理。最近,通用多模态大语言模型在自然图像领域取得了显著成功,但在遥感领域的发展仍处于起步阶段。为填补这一空白,团队提出发展遥感通才模型,将多传感器图像理解和多种遥感视觉任务无缝统一在一个框架中在自然语言指令下,实现光学、合成孔径雷达SAR)和红外图像的理解,完成遥感场景分类、图像描述、视觉问答、目标描述、视觉定位和目标检测等多种任务。

 

学科建设

实验室将秉承“交叉、前沿、协同”的核心理念,针对国家战略急需,结合粤港澳大湾区地域优势,重点建设海洋工程、人工智能相关新兴领域专业,助力珠海校区学科体系的完善。致力于力学、航空宇航、海洋工程、计算科学与技术等专业领域本科生及研究生教育教学及人才培养建设,以满足珠海校区的教学需求。同时,积极开展学科交叉与融合,组织跨学科教学研讨和实践活动,促进不同专业学生之间的交流与合作,培养综合素质和团队协作能力,为学生提供更优质的教育资源和学习环境,实现教学与科研的有机结合。

团队成员

研究团队由教育部长江学者特聘教授毛雪瑞主持建立,已有骨干成员8人,均来自于世界百强高校,具备多年海外研究经验,富于国际视野,科研水平强,深耕于力学、航空航天、兵器科学领域。成员涵盖 “国家级青年人才项目”4人,北京理工大学“特立学者”1人,2021年来入选“博士后海外引才专项”5人次。

 

研究成果

团队已经牵头建设了复杂气象条件装备安全性实验室,搭建了高性能超级计算机平台、办公与试验场地等,为各项研究工作的顺利开展保驾护航。研究团队已有大量研究基础,相关成果发表在Journal of Fluid Mechanics,、Journal of Computational Physics、AIAA Journal、Wind Energy (封面)、Physical Review Letters(封面)等领域顶级期刊上。主持多个重要项目,包括欧盟重大基金项目HPCWE(高性能计算在风能上的应用)和玛丽居里项目、中国国家自然科学基金 、重点项目(执行期内),法国电力巨头EDF、西班牙风电公司EDPR、中国最大风电厂商金风科技的科研项目(已通过验收投入使用)等。团队前期已与国家电力投资集团、南网风电等建立初步合作。

 

 

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